Se ha resuelto el misterio de los rayos de bola? | Tierra
Serie de imágenes que muestran la creación de un fenómeno similar a un rayo de bola en un laboratorio. Imagen vía David M. Friday et. al/ BBC.
La investigación ha sido publicada en un nuevo artículo revisado por pares en el número de julio de 2019 de la revista Optik por Vladimir Torchigin, de la Academia Rusa de Ciencias.
Como su nombre indica, a menudo se ha pensado que los rayos en bola son una forma de relámpago. Sin embargo, esto podría no ser realmente así; podría no ser un verdadero rayo. Una hipótesis propuesta anteriormente por Torchigin había sugerido que estos extraños orbes son simplemente luz atrapada dentro de una esfera de aire. El nuevo artículo amplía esa idea y propone parámetros físicos sobre cómo podrían existir estas cosas.
Torchigin había sugerido previamente que las bolas de luz consisten en fotones -partículas elementales que son unidades básicas de la luz- que rebotan dentro de una burbuja de aire de su propia creación. Su hipótesis se basa en la premisa de que, cuando cualquier partícula absorbe y emite radiación electromagnética, se produce un retroceso denominado fuerza de Abraham-Lorentz. La luz derramada por un rayo hace que las partículas de aire se agiten al absorber y transmitir la radiación electromagnética.
Estas fuerzas son normalmente muy pequeñas, pero podrían amplificarse en las condiciones adecuadas: la generación de una fina capa de aire que refracte la luz sobre sí misma. Del resumen del artículo:
Demostramos que el misterioso e intrigante comportamiento de los relámpagos de bola, observado por muchos testigos presenciales, se explica partiendo de la base de que los relámpagos de bola están formados únicamente por luz y aire comprimido. A diferencia de una burbuja de jabón, la cáscara esférica de un relámpago de bola consiste en aire altamente comprimido, en el que la luz blanca ordinaria gira en todas las direcciones posibles. La luz comprime el aire debido a la presión óptica electrostática. A su vez, la cáscara de aire comprimido es una guía de luz bidimensional que impide la propagación de la luz en el espacio libre. Así, el rayo de bola es una luz autoconfinada en un medio óptico no lineal en forma de atmósfera de aire convencional.
La fina capa de aire se asemejaría a la película de una pompa de jabón. Esta «burbuja» podría enfocar la luz como una lente. Cuando la luz se intensifica lo suficiente, las partículas de aire serían empujadas hacia un límite exterior -la película de la burbuja- donde los fotones podrían concentrarse durante segundos.
Un grabado de 1901 que representa un avistamiento de un rayo de bola. Imagen vía Wikimedia.
Algunas de estas burbujas «embrionarias» volverían a desvanecerse rápidamente debido a la falta de luz o a que la superficie de la burbuja no está completamente cerrada. Las que sí durasen más tiempo serían lo que llamamos relámpago de bola.
Entonces, ¿cómo ha llegado Torchigin a estas conclusiones?
La hipótesis es una combinación de suposiciones previas con modelos físicos que acota la densidad de la luz y la presión del aire necesarias para producir esas burbujas que enfocan la luz. ¿Es la respuesta completa? Todavía no. Hay algunos detalles que aún no se explican, como un caso ocurrido en China hace unos años en el que se registraron rayos en forma de bola tras la caída de un rayo. El suceso fue captado por un espectrógrafo, por lo que los científicos pudieron obtener un desglose de su espectro electromagnético. También es posible que no explique los olores sulfurosos de los que a veces se informa. Pero podría conducir a experimentos que confirmarían o desacreditarían esta última propuesta sobre el funcionamiento de los relámpagos de bola.
Los relámpagos de bola se conocen desde hace siglos. Los orbes suelen tener el tamaño de un pomelo y se mueven lentamente sobre el suelo. Se han visto durante las tormentas eléctricas, de ahí las primeras teorías de que eran simplemente una forma diferente de rayo. Suelen desaparecer al cabo de 10 segundos, en silencio, pero a veces se oye un sonido de explosión. Incluso se ha observado que atraviesan ventanas cerradas!
Concepto artístico de una bola de rayos.
En otra teoría, el ingeniero de la Universidad de Canterbury, John Abrahamson, sugirió que los relámpagos en forma de bola podrían ser el resultado del material terrestre vaporizado que es empujado hacia arriba por una onda expansiva de aire. El sílice vaporizado se condensa en nanopartículas -partículas microscópicas con al menos una dimensión inferior a 100 nanómetros- y se une mediante cargas eléctricas. Brilla con calor debido a una reacción química entre el silicio y el oxígeno del aire.
Tres características básicas del rayo de bola fueron descritas en la década de 1970 por Stanley Singer: la duración, el movimiento flotante y la desaparición repentina. Todas ellas deben ser tenidas en cuenta por cualquier teoría que se proponga.
Uno de los primeros informes documentados sobre relámpagos de bola es de un domingo tormentoso de 1638. Una iglesia parroquial en Devonshire, Inglaterra, ardió en llamas y algunas de las personas que estaban dentro murieron. Desde entonces se han producido miles de avistamientos. El rayo de bola, o al menos algo parecido, se ha creado incluso en el laboratorio. En un estudio de 2007, publicado en la revista Physical Review Letters, los investigadores de la Universidad Federal de Pernambuco (Brasil) utilizaron electricidad para vaporizar pequeñas obleas de silicio. Esto creó esferas azules o blancas anaranjadas del tamaño de pelotas de ping-pong que rondaron hasta ocho segundos.
Finalmente: El rayo de bola ha sido durante mucho tiempo un fenómeno misterioso, cuya explicación ha eludido a los científicos durante cientos de años. Pero gracias a las continuas investigaciones de científicos como Torchigin, parece que la respuesta a este enigma puede estar por fin cerca.
Fuente: Física de un rayo de bola en forma de burbuja de luz
Via Science Alert
