Cuando un rayo incide directamente sobre la superficie terrestre, al alcanzar el suelo, deja una huella, que es como su firma tridimensional, en forma de tubo, a esa huella se le llama fulgurita (derivado del latín fulgur: “rayo”), nombre de las rocas cuya superficie ha sido fundida por el calor de la descarga eléctrica.
El rayo produce en el lugar de impacto sobre el terreno una temperatura de unos 4.000 ºC, en una zona muy estrecha, casi un tubo, hasta una profundidad de más de un metro, fundiendo los granos que forman la arena, produciéndose una delgada capa cristalina, con aspecto como de barniz, en forma de tubos, de 2 a 50 milímetros de diámetro, a veces retorcidos o ramificados, con paredes de unos 3 milímetros de espesor y de colores variados, blanca, negra, verde, amarilla, etc., dependiendo de los minerales de la roca que han sido fundidos y están presentes en la capa vítrea.
El interior de las fulguritas es normalmente liso, como acristalado, pero el exterior suele ser rugoso y estar recubierto de partículas de arena adheridas a la capa vítrea, lo que les da aspecto parecido a una raíz, presentando a menudo burbujas y pequeños agujeros.
Si el rayo cae directamente en la arena se produce otro tipo de fulgurita, que toma la forma de tubos con unos 10 o 12 milímetros de diámetro, de sección elíptica, al haber sido aplastados y aplanados por la presión de la arena que estaba alrededor en el momento de fundirse el tubo. La cavidad central del tubo y las burbujas de sus paredes son debidas a la expansión de gases (aire, vapor de agua, etc.) contenidos en la arena en el momento de ser ésta calentada bruscamente por la descarga eléctrica.
Esos tubos formados dentro del terreno, son generalmente verticales y algunos pueden penetrar varios metros en la arena, ramificándose al descender. En el Libro Guinness de récords mundiales figura la fulgurita más larga del mundo, ejemplar descubierto en 1940, que como se ve en la figura adjunta se bifurca en dos ramas, una de ellas mide 4,86 m de longitud y la otra alcanza los 5,20 m.
Excavar y extraer una de estas fulguritas no es fácil, ya que son muy frágiles, por lo que se deben utilizar técnicas similares a las que se usan para manipular fósiles; conseguir extraer del suelo una pieza íntegra, de varios metros de longitud, es muy complicado por su enorme fragilidad, que hace que se rompan al intentar liberarlas.
Vistos los efectos que el rayo produce sobre el suelo, es evidente el peligro que puede suponer para un ser humano cruzarse en su recorrido, y de hecho son desgraciadamente numerosas las muertes por rayo que se producen cada año; por tanto, aprovecharemos el tema para exponer aquí algunas de las principales medidas de protección, para evitar el riesgo de sufrir daños en el caso de vernos inmersos en una tormenta.
Las medidas de protección esenciales, son:
Tras lo anterior, para aquellos lectores que tengan curiosidad por conocer cómo es la estructura eléctrica de una nube de tormenta y por qué y cómo se producen las descargas, trataré de exponerlo de la forma más sencillamente posible:
Para que se produzca un rayo es necesario, pero no siempre suficiente, que exista una diferencia de potencial entre dos centros de cargas eléctricas, positivas unas y negativas otras. Se sabe que en las nubes de tormenta la parte superior posee cargas positivas, mientras que en la parte central e inferior de la nube predominan las cargas negativas, con lo que la nube tomaría forma de “dipolo eléctrico”. Frecuentemente se presenta también un pequeño centro, con cargas positivas, en la base de la nube, pasando por tanto a formarse un “tripolo eléctrico”.
El rayo tiende a restablecer las condiciones de equilibrio eléctrico entre la nube, el suelo y la atmósfera de su entorno. El camino preparatorio de la descarga entre la nube y la tierra, comienza dentro de la nube, en la parte inferior de la misma; con sucesivos impulsos, que saliendo de la nube se van acercando hacia tierra, dando lugar a la llamada “guía escalonada” que va trazando caminos, con tramos de entre 2 y 50 metros que se van acercándose a su objetivo.
Estos tramos sucesivos “en zig-zag”, van preparando el camino de mínima resistencia para la corriente eléctrica. Este camino es un canal, de varios centímetros de diámetro, por el que la guía escalonada procedente de la nube, se dirige hacia tierra, donde se ha producido la acumulación de cargas positivas, que han sido atraídas por las negativas de la base de la nube. Desde la tierra, las cargas positivas intentan a su vez alzarse hacia la nube, dando lugar a las “sondas de conexión” que desde el suelo van subiendo camino de la nube.
Cuando la guía descendente enlaza con la sonda ascendente, tiene lugar el contacto y se produce la primera “descarga de retorno”, que es la primera componente del rayo. Posteriormente se repetirán varias réplicas, descendiendo de nube a suelo las cargas negativas y ascendiendo de suelo a nube las positivas. Al pasar esta corriente por el canal conductor, éste se calienta, por el mismo principio físico que hace que se calienten los cables de nuestra casa, es el denominado efecto Joule, alcanzándose bruscamente temperaturas del orden de los 20.000 ºC.
El aire contenido en el canal de descarga sufre ese brusco calentamiento, por lo que tiene un rápido y violento aumento de volumen, dando lugar a los efectos más conocidos del rayo, por una parte el “fogonazo” conocido como relámpago, y por otra las ondas expansivas-explosivas, que producen el “ruido” conocido como trueno.