2 formas para capturar un relámpago por siempre

Los relámpagos son efectos atmosféricos, son uno de los efectos cotidianos y naturales donde más energía se concentra, son impresionantes. Podemos guardar la huella de su paso por la materia, estas son dos formas diferentes.

1) Captura fotográfica 

¿Cómo podemos capturar estos fenómenos para lograr postales espectaculares  como la imagen que ilustra esta entrada?

El de julio de 1902 M. G. Lope debió de usar una técnica que hoy se emplea por muchos aficionados a la fotografía. Abrió por un tiempo el obturador de su cámara, dejando expuesta su placa sensible a la luz a toda la radiación que le llegará. Afortunadamente, en una oscura noche, con tormenta, con pocas luces prendidas en la ciudad, la descarga eléctrica del relámpago ilumino la imagen para tener esta bella fotografía. 

Técnicas similares se ocupan hoy en día, varían los tiempos de exposición, filtros, los sensores, pero la idea es similar. De hecho, Bertrand Kulik, después de más de 110 años, en 2013 atrapa con su lente al siguiente dramática imagen.

Así, en el paisaje cotidiano, busca una torre alta, busca su pararrayos, y espera la siguiente tormenta con tu cámara bien instalada. Por si solo este es un proyecto interesante para un curso de electricidad.

Sin embargo, puedes ser impaciente y querer inducir a la naturaleza para entregarte imágenes similares. Entonces, necesitas un objeto metálico que termine en punta, conectado a un fuente eléctrica, por ejemplo un carrete de Ruhmkorff, seguro necesitaras conectado a tierra otro objeto metálico. Después de preparar tu equipo fotográfico puedes obtener imágenes espectaculares. Dos ejemplos de ellas son las descargas eléctricas entre plumas y monedas, y las sofisticadas fotografias de Vice, donde el es modelo por donde atraviesa la corriente de alto voltaje. 

Ya tienes las opciones y las ideas para inspirarte, tal vez hacer variaciones con experimentos alternos, como obtener la espectroscopia del rayo. Con todo, puedes desear preservar la huella de rayo en más dimensiones. En tal caso, lo tuyo es la escultura. 

2) Esculturas hechas por rayos

Para caputurar 2.1 millones de volts en un placa de acrílico de 30.5 cm se necesita equipo especial para evitar accidentes. Básicamente se necesita una poderosa fuente de voltaje y dos puntas que atraviesen diversas placas de acrílico; pues al primer intento es difícil obtener un buen resultado.

en el canal de YouTube de Bert Hickman nos muestran diversos ejemplos y conceptos de estas esculturas, claro no dicen todos los secretos: como el de capturar trazas espirales de rayos. El siguiente video es una muestra del equipo necesario:

¿Por qué se descarga un rayo en las puntas de arboles y pararrayos?

Una explicación sucinta puede ser esta: la naturaleza al tender a un estado de equilibrio, distribuye uniformemente la densidad de carga en los objetos metálicos. En una esfera esta densidad es clara, en un objeto poco uniforme implica que sus partes chatas tendrán poca carga, sus puntas las acumulan. Localmente podemos escribir la siguiente equivalencia:

donde e representa la carga en esa parte, y Vol es la unidad de densidad; los índices diferencian de una región a otra. Entonces, mientras más puntiagudo es el objeto, menos unidad de densidad (área, por ejemplo) tendrá; por lo que la carga aumenta.  A mayor carga los electrones inducirán una carga en lo objetos cercanos, en las moléculas del aire. Puede ser tan grande esta inducción que provoque una ionización del aire, que lleva a la descarga eléctrica. En términos grandes: al relámpago.

Finalmente en el sig. silente video nos muestran una demostración clásica y tradicional de este efecto punta.

¡Felices experimentos a todos!

P.D. Esta entra participa en el Carnaval de la Física, que en enero del 20014 es alojado en el blog: La aventura de la ciencia.