Definición: El rayo es la descarga directa de una carga eléctrica entre la atmósfera y el objeto terrestre. Es un flujo repentino de carga eléctrica entre el área de carga eléctrica de una nube también llamada intra-nube y otra nube llamada (relámpago CC) o entre la nube cargada y el suelo (relámpago CG).
La región de carga de la nube es igual a la descarga eléctrica. Cuando la carga de la nube se descarga en el suelo, se llama impacto, y si la descarga cae sobre el objeto, se llama destello. El relámpago se produce en forma de plasma y el sonido en forma de trueno.
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Mecanismo de la Descarga del Rayo
En la atmósfera, los iones positivos y negativos del aire se adhieren a las pequeñas partículas de polvo. Las gotas de agua presentes en el aire también se cargan debido a la polarización por inducción. Estas partículas cargadas y gotas de agua cargaron las nubes. Los iones positivos se recogen en la región superior y los iones negativos se recogen en la región inferior de la nube debido a su masa.
Cuando la nube de carga pasa sobre la tierra, induce una carga opuesta en la tierra de abajo. La diferencia de potencial en la nube no es mucho mayor que en la superficie terrestre, la descarga se origina en las nubes. El gradiente de potencial de las nubes no es uniforme, y es del orden de 10 – 30 KV/cm en cualquier parte de la nube. La descarga inicial que también se llama descarga piloto o líder piloto se mueve lentamente hacia él desde la tierra.
La primera descarga se mueve a la tierra en pasos de unos 50 metros cada uno y, por lo tanto, se denomina la líder escalonado. El líder piloto lleva consigo una carga y el gradiente de potencial en sus puntas es muy alto. Ioniza el aire y proporciona un camino o canal para el piloto líder. El canal también se carga. El líder del piloto lleva un vapor secundario que se ramifica a partir de él.
Cuando el vapor piloto llega cerca de la tierra, la intensidad del campo eléctrico aumenta y, debido a esto, las cargas de polaridad opuesta en forma de vapor corto se elevan desde la tierra para encontrarse con la punta del líder descendente. Cuando se hace un contacto entre el líder del piloto y el vapor corto ascendente, un flujo de retorno viaja desde la tierra a la nube a lo largo del canal ionizado formado por el líder del piloto. El vapor de retorno se mueve muy rápido y produce el conocido relámpago intensamente luminoso.
El potencial de la porción de la nube desde donde se originó la descarga se reduce por el paso de la carga a través del canal ionizado hacia la tierra. Pero la otra parte de las nubes permanece cargada. Por lo tanto, se desarrolla un alto potencial entre el centro de carga original y otro centro de carga en las nubes.
La carga del otro centro de carga se transfiere primero al primero, y luego pasa a la tierra a través del canal ionizado formado por la primera descarga. La descarga del segundo no está ramificada ni escalonada. Su velocidad es mayor que la del piloto líder. Esto se conoce como el líder del dardo y también es seguido por los golpes de retorno.
De manera similar, las otras cargas se descargan a la tierra en forma de impulsos principales y de retorno a lo largo del mismo canal ionizado. Los rayos con cualquier descarga se conocen como rayos múltiples o repetitivos. El rayo se denomina caliente o frío dependiendo de la magnitud y duración del rayo.
El rayo tiene una corriente baja pero de larga duración. Provoca el fuego cuando acaricia el objeto. El golpe de frío, el rayo tiene una corriente alta, pero es de corta duración. Provoca una explosión cuando golpea un objeto.
Formas de ondas de corrientes de carrera
Las formas de onda consisten en una parte que muestra el aumento pronunciado del voltaje hasta un valor máximo o cresta llamado frente de onda, y la otra parte que muestra la caída del voltaje llamada cola de onda. Tal forma de onda puede representarse como la diferencia de dos exponenciales, por lo tanto
Donde ∝ y β muestran las constantes que determinan las formas. Las ondas están definidas por los tiempos t1 y t2 en milisegundos. Los tiempos para alcanzar el impulso de corriente o voltaje a su amplitud máxima se denotan por t1, mientras que t2 denota los tiempos en que la corriente o los voltajes han caído a la mitad de su valor máximo.
Tipos de rayos
El rayo afecta las líneas de dos maneras.
- Golpe directo
- Inducción electrostática.
Estas formas se explican a continuación en detalle.
1. Trazo directo
En los rayos directos, la nube alcanza una gran cantidad de carga e induce una carga opuesta en objetos más altos como templos, iglesias o mezquitas. Cuando la intensidad del campo electrostático se vuelve lo suficientemente grande como para ionizar el aire vecino, el aire se descompone y se produce una descarga entre la nube y el objeto. Estos tipos de descarga tardan mucho tiempo en producirse y golpean el edificio más alto y puntiagudo del vecindario.
2. Carrera de inducción electrostática
Considere las tres nubes, las nubes 1 y 3 tienen carga positiva y la nube 2 tiene carga negativa, como se muestra en la siguiente figura.
El potencial de la nube 3 se reduce debido a la presencia de la nube cargada 2. En el paso relámpago de la Nube 1 a la Nube 2, ambas nubes se descargan rápidamente, y la clase 3 asume un gran potencial y se proyecta hacia la tierra muy rápidamente. Es el golpe más peligroso porque ignora los edificios más altos y llega directamente al suelo. Este trazo se llama trazos de inducción.
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