Los relámpagos son uno de los espectáculos más bellos de la naturaleza. También es uno de los fenómenos naturales más mortíferos conocidos por el hombre. Con temperaturas de los rayos más calientes que la superficie del sol y ondas de choque que salen en todas las direcciones, el rayo es una lección de ciencia física y humildad.

Más allá de su poderosa belleza, el rayo presenta a la ciencia uno de sus mayores misterios locales: ¿Cómo funciona? Es sabido que los rayos se generan en sistemas de tormenta cargados eléctricamente, pero el método de carga de las nubes sigue siendo esquivo. En este artículo, veremos los relámpagos desde dentro para que puedas entender este fenómeno.

Los relámpagos comienzan con un proceso que es menos misterioso: el ciclo del agua. Para entender bien cómo funciona el ciclo del agua, primero debemos comprender los principios de la evaporación y la condensación.

La evaporación es el proceso por el que un líquido absorbe calor y se convierte en vapor. Un buen ejemplo es un charco de agua después de una lluvia. ¿Por qué se seca el charco? El agua del charco absorbe el calor del sol y del entorno y se escapa en forma de vapor. «Escapar» es un buen término para hablar de la evaporación. Cuando el líquido se somete al calor, sus moléculas se mueven más rápido. Algunas de las moléculas pueden moverse lo suficientemente rápido como para desprenderse de la superficie del líquido y llevarse el calor en forma de vapor o gas. Una vez liberado de las restricciones del líquido, el vapor comienza a subir a la atmósfera.

La condensación es el proceso por el cual un vapor o un gas pierde calor y se convierte en un líquido. Siempre que el calor se transfiere, se mueve de una temperatura más alta a una más baja. Un frigorífico utiliza este concepto para enfriar los alimentos y las bebidas. Proporciona un entorno de baja temperatura que absorbe el calor de tus bebidas y alimentos y lo transporta en lo que se conoce como ciclo de refrigeración. En este sentido, la atmósfera actúa como un enorme refrigerador de gases y vapores. A medida que los vapores o gases suben, las temperaturas del aire circundante descienden cada vez más. Pronto, el vapor, que ha transportado el calor desde su líquido «madre», comienza a perder calor hacia la atmósfera. A medida que asciende a mayores altitudes y temperaturas más bajas, finalmente se pierde suficiente calor para que el vapor se condense y vuelva a su estado líquido.

Apliquemos ahora estos dos conceptos al ciclo del agua.

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El agua o la humedad de la tierra absorbe el calor del sol y de los alrededores. Cuando se ha absorbido suficiente calor, algunas de las moléculas del líquido pueden tener suficiente energía para escapar del líquido y empezar a subir a la atmósfera en forma de vapor. A medida que el vapor sube más y más, la temperatura del aire circundante es cada vez más baja. Finalmente, el vapor pierde suficiente calor en el aire circundante como para permitirle volver a convertirse en líquido. La atracción gravitatoria de la Tierra hace entonces que el líquido «caiga» de nuevo a la tierra, completando así el ciclo. Cabe señalar que si las temperaturas del aire circundante son lo suficientemente bajas, el vapor puede condensarse y luego congelarse en forma de nieve o aguanieve. Una vez más, la gravedad reclamará las formas congeladas y volverán a la tierra.

En la siguiente sección, veremos qué causa las tormentas eléctricas.