Comprender los rayos «Superbolt» más poderosos de la Tierra

La investigación revela que los rayos supercélulas, que son rayos extremadamente poderosos, son más probables cuando las áreas de carga de nubes de tormenta están cerca de superficies terrestres o acuáticas. Este descubrimiento arroja luz sobre por qué ciertas regiones experimentan más rayos supercélulas y podría ayudar a predecir los efectos del cambio climático en estos fenómenos.

Cuando el área de carga de la tormenta está cerca de la superficie de la Tierra, los «superrayos» resultantes pueden ser 1.000 veces más potentes que los rayos ordinarios.

Un nuevo estudio encuentra que es más probable que los superbolters impacten cuanto más cerca esté la región cargada eléctricamente de una nube de tormenta de la tierra o de la superficie del océano. Estas condiciones son responsables de los «puntos calientes» de superimpactos sobre algunos océanos y montañas altas.

Los superbolitos representan menos del 1% de todos los rayos, pero cuando caen, son poderosos. Mientras que un rayo promedio contiene aprox. 300 millones de voltiosLos investigadores dicen que los superbolters son 1.000 veces más potentes y pueden causar graves daños a la infraestructura y a los barcos.

«Aunque los superbólter representan sólo un porcentaje muy pequeño de todos los rayos, son un fenómeno fascinante», afirmó Avichai Ephraim, físico de la Universidad Hebrea de Jerusalén y autor principal del estudio.

Estudios previos y nuevos descubrimientos

a informe 2019 Descubrió que las superbolitas tienden a agruparse en el noreste del Océano Atlántico, el Mar Mediterráneo y la región del Altiplano de Perú y Bolivia, que es una de las mesetas más altas de la Tierra. «Queríamos saber qué hace que estos poderosos rayos se formen con mayor probabilidad en algunos lugares que en otros», dijo Ephraim.

El nuevo estudio proporciona la primera explicación para la formación y distribución de superbolts sobre tierra y mar en todo el mundo. La investigación fue publicada en Revista de investigación geofísica: atmósferasuna revista de la Universidad del Golfo Arábigo dedicada a mejorar la comprensión de la atmósfera terrestre y su interacción con otros componentes del sistema terrestre.

Distribución global de todos los rayos de 2010 a 2018, con puntos rojos que indican los rayos más fuertes. Las tres áreas de los polígonos tienen la mayor concentración de rayos sobrealimentados, lo que los convierte en puntos de acceso súper rápidos. Los impactos de Superbolt tienden a agruparse en áreas donde las regiones cargadas eléctricamente de las tormentas están más cercanas a la superficie de la Tierra, según un nuevo estudio publicado en la revista Geophysical Research: Atmospheric. Crédito: Ephraim y otros (2023), adaptado de Holzworth y otros. (2019)

Nubes de tormenta A menudo hasta 12 a 18 kilómetros (7,5 a 11 millas) de altura, cubriendo una amplia gama de temperaturas. Pero para que se forme un rayo, la nube debe extenderse sobre la línea donde la temperatura del aire alcanza los 0 grados. Celsius (32 grados F). Por encima de la línea de congelación, en los tramos superiores de la nube, se produce la electrificación y se genera una «zona de carga» de rayos. Ephraim se preguntó si los cambios en la elevación de la línea de congelación y, por tanto, en la elevación de la zona de carga, podrían afectar la capacidad de una tormenta para crear superbólters.

Análisis de factores clave

Estudios anteriores han explorado si la fuerza de los superbolts podría verse afectada por el rocío del mar, las emisiones de las rutas marítimas, la salinidad del océano o incluso el polvo del desierto, pero esos estudios se han limitado a cuerpos de agua regionales y pueden explicar, como mucho, solo una parte de la distribución regional. de superboltos. . Sigue siendo difícil encontrar una explicación global para los puntos críticos de supershock.

Para determinar por qué los superbolters se agrupan en determinadas áreas, Ephraim y sus colegas necesitaban saber la hora, la ubicación y la energía de los rayos seleccionados, que obtuvieron de Un conjunto de detectores de ondas de radio.. Utilizaron estos datos de rayos para extraer propiedades clave de los entornos de tormentas, incluida la altura de la superficie de la tierra y el agua, la altura de la zona de carga, las temperaturas de la base y la cima de las nubes y las concentraciones de aerosoles. Luego buscaron correlaciones entre cada uno de estos factores y la fuerza de un rayo, y obtuvieron ideas sobre qué causa rayos potentes y qué no.

Los investigadores descubrieron que, a diferencia de estudios anteriores, los aerosoles no tenían un efecto significativo sobre el superpoder de un rayo. En cambio, la menor distancia entre el área de carga y el suelo o la superficie del agua resultó en un aumento significativo de la actividad de los rayos. Las tormentas cerca de la superficie permiten que se formen picos de energía más altos, porque una distancia más corta generalmente significa menos resistencia eléctrica y, por lo tanto, mayor corriente. Una corriente más alta significa rayos más fuertes.

Las tres regiones con el mayor número de superrayos (el Atlántico nororiental, el Mediterráneo y el Altiplano) tienen una cosa en común: breves espacios entre las zonas y superficies de carga de rayos.

«La correlación que vimos fue muy clara y significativa, y fue muy emocionante verla suceder en las tres regiones», dijo Ephraim. «Este es un gran logro para nosotros».

Implicaciones e investigaciones futuras.

Saber que la corta distancia entre la superficie y la zona de carga de las nubes da como resultado más superrayos ayudará a los científicos a determinar cómo los cambios en el clima afectarán la aparición de superrayos en el futuro. Las temperaturas más cálidas podrían provocar un aumento de los rayos más débiles, pero el aumento de la humedad en la atmósfera podría contrarrestar eso, dijo Ephraim. Aún no hay una respuesta definitiva.

En el futuro, el equipo planea explorar otros factores que podrían contribuir a la formación de un superbolt, como el campo magnético o los cambios en el ciclo solar.

«Hay muchas cosas que se desconocen, pero lo que hemos descubierto aquí es una gran pieza del rompecabezas», dijo Ephraim. «Y aún no hemos terminado. Hay mucho por hacer».

Referencia: “Una posible razón para favorecer a las superbolitas en el Mediterráneo y el Altiplano” por Avichai Ephraim, Daniel Rosenfeld, Robert Holzworth y Joel A. Thornton, 19 de septiembre de 2023, Revista de atmósferas de investigación geofísica.
doi: 10.1029/2022JD038254