Cómo se forman las tormentas y los rayos

En primavera y verano es habitual que se produzcan lluvias intensas pero breves en forma de tormenta con rayos. En cambio, en otoño e invierno es mucho más difícil que ocurra. ¿Qué factores explican estos fenómenos meteorológicos? ¿Qué causas dan pie a las tormentas y los rayos? Para dar respuesta a estas cuestiones, en NIUS hemos contactado con dos expertos, Xavier Álvarez y Joan Bech, profesores del Departamento de Física de la Universidad Autónoma de Barcelona y de la Universidad de Barcelona, respectivamente.

Joan Bech define la tormenta como “la situación en la que se produce una precipitación de origen convectivo, en la cual hay como mínimo una descarga eléctrica, que es el rayo”.

Para que se forme una tormenta, tiene que haber una corriente de aire ascendiente y que esta corriente que sube de la superficie venga acompañada de humedad. A esta lista se añade la inestabilidad atmosférica, que es la que contribuye a que la masa de aire de la superficie siga subiendo y vaya formando pequeñas gotas de agua.

Su desarrollo suele producirse en primavera y verano “porque es cuando la superficie terrestre está más caliente debido a que toca más el sol”, cuenta Xavier Álvarez. En primer lugar, sube una corriente de aire y se va topando con capas de aire a una temperatura mucho más fría, por lo que se produce una inestabilidad atmosférica. Esta corriente de aire sube hasta alcanzar la misma temperatura que la de la capa de aire.

En segundo término, si el aire que sube es húmedo, se formará una nube. Además, la condensación (que se formará porque la capa de aire se va enfriando) dará lugar a pequeñas gotas de agua.

El profesor Xavier Álvarez compara este proceso con una olla en ebullición: “La olla se calienta por debajo, con lo que se crean corrientes convectivas (que son las que se crean fruto de la temperatura caliente) que hacen que el agua suba y vuelva por los lados enfriándose”. El aire caliente sube, mientras que el frío baja.

En tercera instancia, habitualmente, dice Álvarez, “el equilibrio de temperatura entre la nube que se ha ido formando y la capa de aire se produce a altas capas de la atmósfera, a unos 10.000 metros de altitud”. Por último, es entonces cuando las pequeñas gotas de la nube se juntan y forman las gotas que caen en la superficie terrestre.

La tormenta es un fenómeno meteorológico que se produce, normalmente, durante una media hora. Termina en unos 30 minutos porque el suelo se va enfriando, de modo que dejan de existir las condiciones para que el aire suba y se puedan formar estas nubes que comportan precipitación.

Joan Bech cuenta que “un rayo supone el traspaso de una carga eléctrica de una zona a otra”. Estas descargas se pueden producir en el interior de la nube, de una nube a otra o de la nube a la superficie terrestre.

La luz que acompaña al rayo es el relámpago y el sonido característico de un rayo es el trueno. Su formación se da cuando se produce un choque entre las gotitas de agua que van ascendiendo hasta los 10 kilómetros de altitud y las gotas que ya se han ido formando y van cayendo a la superficie. “En esta interacción, las partículas se cargan: las que suben se cargan positivamente, y las que caen, negativamente”, narra Xavier Álvarez.

En consecuencia, la nube queda cargada positivamente en la parte superior y negativamente en la parte inferior. Hay un punto en el que la acumulación es tan grande que hay una amplia diferencia de potencial y eso da lugar a la ruptura dieléctrica. Parte de esta energía acumulada se libera con el rayo, que busca el reequilibrio de las cargas. Nueve de cada diez rayos tienen una carga negativa.

Debido a ese reequilibrio, el rayo cae en lugares en los que haya diferencia de potencial y que neutralizan parte de esa carga. Es lo que se conoce como el efecto punta. Por eso, algunos edificios altos tienen un pararrayos.

Además de desencadenar en una tromba de agua, viento muy fuerte, granizo o incluso tornados, es importante ponerse a cobijo cuando se está produciendo una tormenta porque un rayo puede poner en peligro la vida de una persona. Entre otras de sus consecuencias, también es destacable que un rayo puede causar incendios forestales.