La Electricidad en la atmsfera

Richard Feynman Electromagnetismo y materia Volumen II

Captulo 9

Por: Berelda Manjarrs

Cd.: 2010114063

Grupo: 11

Tema: La electricidad en la

atmsfera

Resumen: Aborda algo tan comn

como son los fenmenos de los rayos

y las tormentas elctricas. Debido al

ao de edicin del libro, no se tenan

muchos datos meteorolgicos precisos

como en la actualidad y se notan

algunos datos sueltos durante su

lectura, aun as, es interesante

apreciar cmo existe una relacin

global entre la fsica y sus

explicaciones a los diversos problemas

que plantea la naturaleza.

Abstract: This chapter addresses a

theme that something as common as

are the phenomena of lightning and

thunderstorms will be discussed. Due

to the year of publication of the book,

most accurate weather data were not

like today and noticed some loose data

while reading, even so, it is interesting

to see how there is an overall

relationship between physical and

explanations to the various problems

posed nature.

Palabras claves:

Tierra

Nubes Atmosfera

Rayos

Altura

Keywords:

Earth

Clouds

Atmosphere

Ray

Height

El gradiente de potencial elctrico

en la atmsfera: Cmo le hicieron

para medir el campo elctrico de la

superficie de la tierra? Bueno, en

esencia es muy sencillo. Se coloca una

placa metlica sobre el suelo y se

conecta a tierra. Dado que hay un

campo E (que asumimos es el

terrestre), existir una densidad

superficial de carga por lo que habrn

cargas negativas, sobre la superficie

de la placa. Si ahora se cubre la placa

anterior con otra placa conductora a

una altura muy pequea, las cargas

ahora se irn directamente a la nueva

placa y no habr en la anterior. Si

medimos la carga que fluye desde la

placa inferior hacia tierra cuando se le

recubre con la placa superior (por

medio de un galvanmetro) se puede

encontrar y en por ende, el campo E.

El campo elctrico terrestre existe a

grandes alturas pero disminuye en

magnitud. Alrededor de los 50

kilmetros es mucho muy dbil ya, por

lo que lo interesante sucede a bajas

alturas. Aun as, la diferencia de

potencial total desde la superficie

terrestre hasta los lmites de la

atmsfera es alrededor de 400 000

volts!

Y qu podemos decir de la atmsfera?

Bueno, pues que el aire, tal y como lo

conocemos, no es un aislante perfecto

(en s, nada es perfecto) por lo que

existe tambin una muy pequea del

orden de los micromicroamperajes

densidad de corriente que pasa del

cielo a la tierra por medio del aire, que

sirve como conductor mediador.

Cmo es posible que el aire sea

conductor? Si pensamos en el

aplastante nmero de molculas que

tiene un metro cbico de aire, podra

pasar que de todas ellas al menos una

molcula es un ion: el oxgeno es un

buen candidato (aunque tambin lo

puede ser el nitrgeno, etc.) ya que los

choques entre partculas pueden hacer

que el oxgeno pierda o gane

electrones. Una molcula ionizada

tiende a conglomerarse con otras

partculas y juntas se mueven de

acuerdo con el campo elctrico. All

generan esa minscula corriente.

Ahora bien, cul sera el origen de

esos iones? Simples choques

moleculares? En un principio se pens

que las partculas \beta (electrones a

altas energas) producidas por la

radiactividad de la tierra sacaban a los

electrones de las molculas y

producan iones.

Origen de las corrientes

atmosfricas: La tierra forma junto

con la ionosfera un enorme capacitor.

La tierra posee carga negativa y la

ionosfera carga positiva. No se

descargan inmediatamente porque el

medio que existe entre ellos, que es el

aire, es un aislante hasta cierto punto.

Pero las cargas en tierra se equilibran

con las de la ionosfera por medio de

las tormentas que a diario suceden

alrededor del globo mediante el flujo

de corriente que transportan los rayos

de las tormentas.

En el ambiente existen iones que se

generan de mltiples maneras.

Cuando vapor de agua se condensa

formando nubes y las condiciones lo

ameritan, existen flujos de aire clido,

que es ms ligero que el fro, que

transportan dichos iones haca el

interior de la nube.

La naturaleza de las corrientes de aire

es un ejemplo termodinmico de un

proceso adiabtico, esto es, sin cambio

en la energa del sistema. Las lluvias

tropicales de verano obedecen el

hecho de que la energa del sol

calienta y evapora agua de mar y en

general, de todo el ambiente,

cubriendo al medio de un vapor

hmedo. Pero eso sucede slo a bajas

alturas de la atmsfera, arriba de ella

todo el tiempo es un refrigerador: la

temperatura promedio a los 100km es

de varios grados bajo cero. Aire clido

es ms ligero que el fro, por lo que tal

situacin de desequilibrio produce

flujos de aire, o sea, vientos. En dichos

vientos se transportan los iones que

siempre estn ah, y que alimentan con

carga las concentraciones de vapor de

agua que forman a las nubes.

Ntese que aqu radica el porqu de

una caracterstica previa a toda

tormenta y que pasa sutilmente

desapercibida: el soplo de un flujo de

aire que oscila entre clido y fro que

barre las calles echando basura en las

cocheras y moviendo las hojas de los

rboles...

Si las corrientes de aire han

transportado suficiente cantidad de

iones, la nube de tormenta estar tan

cargada, que dentro de ella, la

polarizacin de las cargas, generar un

campo elctrico potente, que a su vez,

aumentar la magnitud del potencial

elctrico de la nube con la del suelo,

por lo que en un momento crtico, se

desencadenar una avalancha de

corriente descendente que generar

un relmpago digno de apreciar.

Tormentas Elctricas: Son

descargas elctricas que saltan entre

nubes de tormenta, o bien entre una

nube y el suelo, se presenta con

relmpagos (explosin de luz en el

cielo).

Por qu se producen las tormentas

elctricas?

Nadie sabe exactamente por qu las

nubes de tormenta producen

descargas elctricas, pero la mayora

de los cientficos cree que este

fenmeno est ntimamente ligado a la

altura a la que se encuentran las nubes

de tormenta. En efecto, estas nubes

son mucho ms grandes que las nubes

de lluvia comunes.

Cuando una nube cargada de

electricidad se acerca a otra de carga

contraria, o desciende muy cerca del

suelo, puede saltar una inmensa

chispa entre las dos. Como el aire es

un buen aislante, la chispa tiene que

llevar mucha energa para poder

atravesarlo. Como cualquier otra

corriente elctrica, el rayo busca la va

ms corta y ms fcil para llegar a la

tierra.

Una vez conectados (suelo y nube) la

carga negativa viaja hacia el suelo y se

produce el rayo de luz visible, que va

desde el suelo hacia la nube. Este rayo

llega a velocidades de 300.000.000

kilmetros por hora.

Existe una variacin de la corriente del

15% y es mxima a las 19:00 horas

de Greenwich cualquiera sea el lugar

del mundo donde se realizan las

mediciones. Esto indica que hay una

conductividad lateral mayor en la parte

superior de la atmsfera que evita que

la diferencia de potencial vare

localmente, uno de los lugares donde

ms hay descargas elctricas es el

Brasil.

Los Rayos: De acuerdo con la

hiptesis de la induccin electrosttica,

las cargas son impulsadas con

procesos que an son inciertos. La

separacin de las cargas parece

requerir de una fuerte corriente area

ascendente que lleve las gotas de agua

hacia arriba, sper enfrindolas entre

los 10 y los 20 C bajo cero. Estas

colisionan con los cristales de hielo

formando una combinacin de agua-

hielo denominada granizo. Las

colisiones producen que una carga

ligeramente positiva sea transferida a

los cristales de hielo, y una carga

ligeramente negativa hacia el granizo.

Las corrientes conducen los cristales

de hielo menos pesados hacia arriba,

causando que en la parte posterior de

la nube se acumulen cargas positivas.

La gravedad causa que el granizo ms

pesado con carga negativa caiga hacia

el centro y a las partes ms bajas de

las nubes. La separacin de cargas y la

acumulacin contina hasta que el

potencial elctrico se vuelva suficiente

para iniciar una descarga elctrica, que

ocurre cuando la distribucin de las

cargas positivas y negativas forman un

campo elctrico lo suficientemente

fuerte.

Conclusin: Esta temtica es

sumamente importante para todos,

puesto que es un fenmeno natural

que se genera muy frecuentemente en

la tierra, desafortunadamente esta

edicin es un poco antigua y no da con

exactitud una explicacin certera, sin

embarga nos regala nociones de la

generacin de rayos, los cuales da luz

a la pocas ideas que tenemos en la

formacin y naturaleza de stos.

Bibliografa:

Feyman Volumen 2,

electromagnetismo y material.

Webgrafa:

http://www.liada.net/universo/digital/Podesta/Campo%20Elec

trico%20Atmosferico.pdf

http://www.atmosfera.cl/HTML

/temas/otrosfenomenos/otros3

.htm

http://es.slideshare.net/jonattanrodrigues/trabajo-final-

electricidad-atmosferica

http://www.eird.org/fulltext/AB

CDesastres/teoria/preguntas/to

rmenta.htm

http://www.teinteresa.es/tierra/forman-tormentas-

electricas_0_953305440.html