Física/Lo que aprendí leyendo a Feynman - Electromagnetismo/La electricidad en la atmósfera

Si bien éste capítulo se aleja un poco de la línea general del libro, se complementa con una temática que aborda algo tan común como son los fenómenos de los rayos y las tormentas eléctricas. Debido al año de edición del libro, no se tenían muchos datos metereológicos precisos como en la actualidad y se notan algunos datos sueltos durante su lectura, aún así, es interesante apreciar cómo existe una relación global entre la física y sus explicaciones a los diversos problemas que plantea la naturaleza.

El potencial en la nariz y la electricidad en las alturas

Para muchos, verano es época de sol, playa y vacaciones. Pero en un día normal –que sea claro y despejado- por cada metro de elevación con respecto a la superficie terrestre, la diferencia de potencial terrestre aumenta unos 100 volts. ¡Suficiente para que funcionen algunos aparatos eléctricos! Si a esas vamos, la diferencia de potencial entre mis rodillas y mi nariz sería de 120 volts, ¡ya estuvo!

La pregunta obvia es que si realmente existe semejante oportunidad para adquirir energía gratis, ¿por qué no recibo también una buena descarga gratis?

Archivo:VOLTAJE.png

A la izquierda, distribución de potencial sobre la superficie de la tierra y a la derecha, la distribución del potencial en un lugar abierto modificado por una persona.

Claramente, aquí hay gato encerrado. Primeramente, el cuerpo humano es un conductor más o menos aceptable. Así que en nuestro diario andar por la vida nuestros pies entran en contacto con la superficie de la tierra y ambos tienden a formar una superficie equipotencial, osea, que adquieren el mismo valor. Dichas superficies equipotenciales son paralelas al suelo, pero cuando uno entra en escena, se distorsionan (ver figura). Por lo tanto, la diferencia de potencial en el cuerpo, que bien pudo haber causado pánico al lector, al final es prácticamente nula.

¿Cómo le hicieron para medir el campo eléctrico de la superficie de la tierra? Bueno, en esencia es muy sencillo. Se coloca una placa metálica sobre el suelo y se conecta a tierra. Dado que hay un campo E (que asumimos es el terrestre), existirá una densidad superficial de carga $\sigma =\epsilon _{0}E$ –en tierra- por lo que habrán cargas negativas (¿porqué negativas?) sobre la superficie de la placa. Si ahora se cubre la placa anterior con otra placa conductora a una altura muy pequeña, las cargas ahora se irán directamente a la nueva placa y no habrá en la anterior. Si medimos la carga que fluye desde la placa inferior hacia tierra cuando se le recubre con la placa superior (por medio de un galvanómetro) se puede encontrar $\sigma$ y en por ende, el campo E.

El campo eléctrico terrestre existe a grandes alturas pero disminuye en magnitud. Alrededor de los 50 kilómetros es mucho muy débil ya, por lo que lo interesante sucede a bajas alturas. Aún así, la diferencia de potencial total desde la superficie terrestre hasta los límites de la atmósfera es alrededor de ¡400 000 volts!

Archivo:Mediciones.png

En a) la placa metálica tendrá la misma carga superficial $\sigma$ que la superficie terrestre mientras que en b) no habrá tal carga superficial

¿Y qué podemos decir de la atmósfera? Bueno, pues que el aire, tal y como lo conocemos, no es un aislante perfecto (en sí, nada es perfecto) por lo que existe también una muy pequeña –del orden de los micromicroampers- densidad de corriente que pasa del cielo a la tierra por medio del aire, que sirve como conductor mediador. ¿Cómo es posible que el aire sea conductor? Si pensamos en el aplastante número de moléculas que tiene un metro cúbico de aire, podría pasar que de todas ellas al menos una molécula es un ion: el oxígeno es un buen candidato (aunque también lo puede ser el nitrógeno, etc.) ya que los choques entre partículas pueden hacer que el oxígeno pierda o gane electrones. Una molécula ionizada tiende a conglomerarse con otras partículas y juntas se mueven de acuerdo con el campo eléctrico. Allí generan esa minúscula corriente. Ahora bien, ¿cuál sería el origen de esos iones? ¿simples choques moleculares? En un principio se pensó que las partículas $\beta$ (electrones a altas energías) producidas por la radiactividad de la tierra sacaban a los electrones de las moléculas y producían iones. Lógico pensar es que a grandes alturas, la ionización disminuiría. Pero, ¡oh sorpresa! cuando unos físicos llevaron a cabo un experimento para medir dicha ionización usando globos (Hess, en 1912) encontraron que la ionización aumentaba con la altura. Éste hecho fue el logro más impactante de la física atmosférica –en aquel tiempo- y originó una rama completamente nueva: la física de los rayos cósmicos. Aquí Feynman da el avionazo en su explicación argumentando poco acerca de los rayos cósmicos. Lo trascendente es que partículas nuevas a las conocidas en aquel entonces (muones, neutrinos, etc.) provenientes de remotos lugares en el espacio exterior, llegaban a la atmósfera a velocidades cercanas a la de la luz, chocando con las moléculas y disparando una cascada de partículas atómicas y subatómicas que producían iones en altas alturas (por algo se llama ionosfera). La ionosfera es la región en la alta atmósfera donde existe tal cantidad de electrones y partículas cargadas –iones- que deambulan libres por el espacio que logran hacer a la propia atmósfera un conductor razonablemente bueno. La mayoría de las partículas cargadas con creadas cuando la radiación solar en una longitud de onda menor a los 102.7 nanómetros que corresponde a la radiación ultravioleta, es absorbida por las moléculas y átomos atmosféricos. Tal energía absorbida es trasferida a un electrón en una molécula, el cual escapa –convirtiéndose en un electrón libre- y formando un ion. Éste proceso es llamado fotoionización. Esencialmente, toda la radiación solar en el espectro del alto-ultravioleta es absorbido en la ionosfera –debería de serlo, pero debido a los gases contaminantes, la disminución del ozono ha adelgazado dicha capa en los últimos años. Debajo de la ionosfera, la atmósfera es débilmente conductora.

Archivo:Densielec.png

Distribución típica de la densidad de electrones entre la salida y puesta del sol durante a) el día y b) la noche

En cualquier caso, la conductividad de la ionosfera es debida primariamente a los electrones libres, ya que son más ligeros que los iones. Por convención, la ionización de la atmósfera es descrita en términos de la densidad de electrones $N_{e}$.

Pero dada la peculiar ligereza del electrón, ¿cuántos factores no pueden influir en la variación de su concentración en el ambiente? Efectivamente, la densidad de electrones varía según la hora del día, altitud, longitud, convergencia o divergencia de los altos vientos, de la propia radiación solar –que nos envía hasta el comportamiento mismo del sol- y de efectos locales, entre otros. Como quiera que sea, estudios sugieren un comportamiento promedio descrito por la figura que indica un pico fuertemente marcado a los 300 km de altitud aproximadamente. No es ninguna sorpresa, ya que corresponde al rango de altitud de la propia ionosfera. La forma de dichos gráficos obedece lo que anteriormente se había propuesto: que la producción de iones en un volumen dado es proporcional al flujo de radiación –en la frecuencia apropiada- y al número de moléculas en el volumen que pueden absorber y ser ionizadas por la radiación.

Cuando la radiación penetra profundamente en la atmósfera, dada su energía, alguna de ella es absorbida por las moléculas atmosféricas y átomos, así que en su camino, el flujo disminuye y está menos disponible a ionizar un cierto volumen.

Archivo:Densielec2.png

Gráficos del flujo de radiación y de la densidad de electrones

Pero – un pero con mucho énfasis-, la densidad de moléculas incrementa con la profundidad, así que el porcentaje de flujo restante que podrá ser absorbido en un volumen equis, aumenta. Como resultado de esas tendencias opuestas, tenemos un gráfico que muestra que arriba de cierta altitud, la radiación es alta pero la densidad es poca, mientras que debajo de dicha altitud, la radiación es poca y la densidad mucha; en resumen, volvemos a tener un pico muy marcado en las concentraciones eléctricas de la atmósfera. (Chapman 1931).

Pero la historia no acaba ahí. Es preciso sugerir que además de esos pequeños iones producidos por los rayos cósmicos existe otra clase de iones más pesados y relativamente más grandes –como partículas de polvo- que no están a grandes alturas, pero que influyen en la variación de la conductividad del propio aire. Un ejemplo de dichas partículas “pesadas” son los granos de sal. En el mar no sólo la vida es más sabrosa sino que cuando una ola de mar rompe, muchísimas gotas son proyectadas hacia el aire. Cuando éstas se evaporan dejan a su paso un pequeñísimo grano de sal común (NaCl) flotando en el aire. Tales cristales son los encargados de acaparar carga y convertirse en iones pesados. Dada la relativa inmensidad de la superficie terrestre comparada con un ion pesado y un ion pequeño, la intensidad de la corriente eléctrica atmosférica está relacionada con la densidad. Así pues, conforme vamos incrementando en altitud, los iones pesados son cada vez menos abundantes debido al factor peso, al factor humano –contaminación- o a que las gotitas de las olas de mar no llegan tan alto, mientras que las partículas ionizadas ligeras, que se originan en su gran mayoría por las colisiones con los rayos cósmicos en la atmósfera superior, tienen mayor espacio para avanzar antes de decaer/colisionar en otras partículas. En resumen, iones pesados implica menos velocidad, lo que a su vez se traduce en una corriente muy débil; por otro lado, iones ligeros, por minúscula que sea la carga que transporten, si van a altas velocidades (cercanas a las de la luz) pueden generar una corriente notable. La intensidad de corriente atmosférica aumenta con la altura tal como se había visto experimentalmente

Archivo:Potentist.png

Gráfico del potencial versus altitud

Hasta ahora, nos hemos dado cuenta que el aire no es un aislante perfecto, que existe una corriente eléctrica en la atmósfera debido a la ionización por partículas cargadas y que el voltaje aumenta en promedio 100 volts por metro, entre otras cosas. O sea, que podemos imaginar el asunto viendo a la tierra como una gran esfera sólida con carga negativa y a la atmósfera como un cascarón que la cubre con caga positiva. ¿Por qué no simplemente se descargan? ¿qué mantiene a las cargas en su lugar? Para terminar, recordemos que a 50 km aproximadamente, la atmósfera tiene las condiciones de comportarse como una superficie conductora, estamos hablando de unos 400 000 volts…

Thunder, thunder, thuderstorms...!!

Archivo:Vvst.png

Variación diurna del potencial eléctrico en un día con clima normal sobre la superficie del océano

Desde el inicio de los tiempos, el ser humano ha presenciado una gran cantidad de espectáculos naturales. Erupciones volcánicas, huracanes, eclipses, paso de cometas, auroras boreales… Algunos buenos, otros trágicos. Dentro del conjunto de dichos shows, he tenido la fortuna de apreciar por unos instantes, una tormenta eléctrica. La experiencia fue única.

Unos instantes antes de que comenzara, el ambiente era más bien apocalíptico: ráfagas silbantes de aire frío en todas direcciones, árboles retorciéndose y ramas luchando por no caer, perros ladrando y gente corriendo a sus casas a resguardarse… oscuridad y un cielo sutilmente rojizo. Decidí subir a la azotea de mi casa y acostarme en el techo. Empezó entonces a llover y a relampaguear. Allí es cuando uno se da cuenta de lo pequeño que es en el mundo: como pólvora encendida, una explosión de líneas luminosas surcó los cielos entre nube y nube, iluminando las entrañas de la tormenta en formas algo arrogantes. Las líneas recorrían e iluminaban al mismo tiempo, después desaparecían. Todo en un pestañeo. Silencio. Luego calma… y desde la parte más alejada en el horizonte, emergió una luz cegadora que en un suspiro vivió y que dejó a su paso un ruido tan intimidante que me hizo bajar inmediatamente del techo.

Archivo:Globalcircuit.png

Concepto simple del modelo de circuito global. Las tormentas conducen corriente a la electrosfera (altamente conductora) y regresa a tierra en forma de corriente con los iones anteriormente vistos

Si meditamos un poco acerca de la naturaleza de un rayo de tormenta eléctrica y su relación con las corrientes atmosféricas más que en el tiempo que a una persona le puede llevar en bajar del techo de su casa, vemos que existe una analogía con las ‘’bombillas de plasma’’ y los generadores de Van der Graff.

Nuestro modelo de la electricidad atmosférica del planeta se asemeja a una esfera sólida con carga negativa dentro de un cascarón conductor con carga positiva y además, había surgido la interrogante de cómo es posible que no se descargue el sistema, siendo que el aire –conductor hasta cierto punto- que se encuentra entre las dos superficies serviría de mediador… la respuesta viene de los rayos de las tormentas arriba presentados. Visualicemos lo siguiente: un generador de Van der Graff en medio de una mesa y muy juntito a él otra esfera apoyada en un tripié a la misma altura que la esfera del generador. Cuando éste se enciende, adquiere carga en la superficie y después de cierto tiempo, empiezan a salir unos rayos que hacen contacto en la otra esfera. Aunque idealmente, las dos superficies están cargadas y las separa el famoso aire no-conductor, aparecen dichos rayos que transmiten el exceso de carga de la superficie del generador a la superficie de junto que está polarizada. Con la tierra pasa algo parecido. Los rayos envían cargas negativas desde las alturas hacia tierra donde alimentan el potencial y lo mantienen constante. Es evidente entonces el dinamismo: la alta atmósfera ionizada, las nubes de tormenta polarizada, rayos que bajan carga, tierra que recibe y mantiene. ¿Pero una tormenta puede mantener por sí misma semejante potencial? Se han hecho estimaciones y los resultados arrojan cerca de 40 000 tormentas por día en todo el planeta. Es muy factible que la unión hace la fuerza.

Propiedades Eléctricas Globales bajo la Ionosfera

Definamos buen tiempo. Cuando el día es soleado, despejado y agradable en general, significa que el estado eléctrico de la baja y media atmósfera está en un equilibrio cuasi-estático, o sea, que la carga que se mueve en una región es igual a la carga que abandona tal región. La definición del buen tiempo puede ser tan simple como la de que no haya tormentas eléctricas cerca. En equilibrio cuasi-estático, la distribución vertical de la carga podría ser esencialmente la misma en diferentes lapsos de tiempo y las leyes de la electrostática son las que se aplican. En relación a tormentas eléctricas, consideramos un clima óptimo como aquél libre de aire o nubes que acareen electricidad suficiente como para revertir la polaridad del campo eléctrico en el suelo.

Introducción al Mecanismo de Tláloc

Definimos una tormenta como una nube que produce truenos. Ya en el siglo 18, Benjamín Franklin estableció que carga negativa estaba presente en las tormentas, aunque también carga positiva era observada ocasionalmente. C. T. Wilson (1916,1920,1929) famoso e influyente científico realizó mediciones comparando el campo eléctrico de tormentas y el campo eléctrico cambiante de los relámpagos. Basado en sus observaciones, conjeturó que en las nubes de tormentas existen cargas positivas en la parte superior y cargas negativas en la inferior, en una configuración llamada dipolo positivo. Si tenemos dos cargas separadas cierta distancia $D$y queremos saber qué campo habrá a los 20 kilómetros, existe una expresión para dicho campo dada por:

$E_{z}={\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}[{\frac {2Qz_{N}}{(D^{2}+z_{N}^{2})^{1.5}}}-{\frac {2Qz_{P}}{(D^{2}+z_{P}^{2})^{1.5}}}]$

donde $z_{N}$ y $z_{P}$ son las alturas de las cargas negativa y positiva respectivamente, y $Q$ es la magnitud de la carga en cada polo del dipolo.

Archivo:Dipol.png

Relación del campo eléctrico en la superficie como función de la distancia de eje de una distribución de dipolo positivo. Las cargas están en la izquierda. La magnitud de la carga en este ejemplo es de 40C pero dicha magnitud no afecta de distancia de cambio

La distancia en la cual el campo eléctrico pasa por cero invirtiendo su polaridad es llamada la distancia de cambio. Dicho cambio de polaridad ocurre porque la magnitud relativa de la componente vertical del campo eléctrico disminuye con más lentitud con la distancia para las cargas positivas en las alturas de la nube, que para las cargas negativas abajo.

Archivo:Nube1.png

Modelo del dipolo/tripolo para una nube de tormenta. Nótese la carga positiva en la parte inferior del esquema

Ahora bien, el modelo que mejor describe el comportamiento eléctrico de las nubes de tormenta es el del dipolo positivo, sólo que con una ligera variante: observaciones meteorológicas hechas allá por la década de los 40 encontraron que para evitar anomalías, la carga eléctrica negativa de dipolo en la nube debe estar entre dos cargas positivas una superior y otra muy ligera en la aparte inferior, como sugiere la figura. Este peculiar arreglo de cargas se denomina estructura dipolo/tripolo ya que es una mezcla entre ambas.

Los siguientes son características típicas de la estructura general de la carga en nubes de tormenta:

1. Cargas negativas dominan en las regiones bajas de la nube, entre un rango de temperatura que va de los -25 °C a los -10 °C.

2. La región positiva está probablemente un 1km arriba de la anterior. Datos sugieren que también exista alrededor de la misma.

3. Observaciones de la variación del campo eléctrico con la altura indican que existen más de tres aglomeraciones de carga en la nube de tormenta.

4. La mayoría de las cargas de los iones ligeros bajo la tormenta son producidos por puntos de descarga, la corriente inducida en el suelo por objetos puntuales, como árboles y edificios, bajo la influencia del campo eléctrico de las tormentas.

5. Las gotas de la precipitación acarrean en mayor parte cargas positivas bajo la nube, esta carga cuando se acerca al suelo es afectada por los iones producidos en los puntos de descarga o por la influencia del ambiente.

Archivo:Nube2.png

Esquema de las cargas en una nube de tormenta inferida por las observaciones de Krehbiel (1986). Los valores del campo eléctrico son aproximados a las zonas locales señaladas.

Podemos concluir que cuando se acerca una tormenta eléctrica de grandes proporciones, el aire se enrarece, debido a que una nube es una fuente de campo eléctrico –del orden de los 10 nC sobre metro cúbico- pero capaz de producir majestuosos espectáculos.

Corona eléctrica se refiere a cualquier descarga eléctrica menos violenta y energética que una chispa o relámpago. Ocurre que la corona en la atmósfera se divide en dos: corona para la vegetación y el suelo, y la corona de descarga para las nubes de tormenta. Si todos los demás parámetros se mantienen constantes, la transición a una forma más energética de corona es causada por el incremento en el campo eléctrico. La naturaleza de la corona de descarga en las nubes es básicamente la misma que ocurre sobre puntos metálicos. La corona es iniciada cerca de puntos cuando el campo eléctrico local es suficientemente fuerte como para acelerar electrones libres a energías tales que ionizan a moléculas después de colisionarlas.

Archivo:Conductagudo.png

Campo eléctrico generado por un conductor agudo

Archivo:Conductagudo1.png

Esquemas de coronas positiva y negativa. En a) la corona es positiva; una avalancha de electrones se propagan en el campo eléctrico que aumenta en magnitud. En b) una corona negativa; un puñado de electrones se propagan hacia regiones con campo eléctrico débil en magnitud

Relámpagos

La observación del relámpago ha causado asombro y temor durante la historia de la humanidad porque llega a mostrar la cara imprevisible y peligrosa de la naturaleza. Técnicamente, existen dos tipos de relámpagos: los relámpagos intranubes y los relámpagos nube-tierra. Dentro de esta clasificación, existe una sub-categorización que divide diferentes tipos de relámpagos intranubes y nube-tierra. El ejemplo más significativo de los relámpagos intranubes son las descargas aéreas, propagación de relámpagos sobre la superficie de las nubes de tormenta que no tocan el suelo. Otro ejemplo de esta categoría son los relámpagos telaraña (spider lightning) consistentes en descargas de varios cientos de metros sobre el aire, simulando una red que cubre los cielos en dirección horizontal. La peculiaridad de los relámpagos intranubes consiste en que son más lentos en comparación con los nube-tierra. La velocidad de propagación estimada entre las descargas aéreas es de 10^4 m/s en promedio. En el caso de los relámpagos nube-tierra, los más representativos y comunes son los relámpagos de jirones, que en su desplazamiento horizontal la línea sigue trayectorias zigzagueadas como si desprendiera cintillas conforme cae al suelo. La velocidad promedio de un relámpago nube-tierra es del orden de 10^7m/s.

Galería de Relámpagos

Archivo:Airdisch.png

Descarga Aérea (air discharge) Relámpago intranube.

Mecanismo de inicio

Detalles sobre el origen de los relámpagos dentro de las tormentas, así como los procesos que gobiernan su inicio son aún poco claros. Hay que resaltar a todo esto, que el mecanismo de descarga entre una nube y el suelo que da como resultado un relámpago nube-tierra, inicia en el momento mismo en que la nube comienza a adquirir carga. Una de las tantas teorías de este proceso sugiere que el proceso inicia cuando una nube entra en un ambiente con condiciones climáticas ideales para la adquisición de carga, esto es, mediante corrientes de aire cálidas que transportan iones positivos que predominan en la región. Éstas ingresan a través de la propia nube como corrientes de convección, polarizándola, ya que automáticamente se forma una pantalla de carga negativa sobre la frontera del borde inferior de la nube, que crea un campo eléctrico dentro de ella. El transporte organizado de las cargas hacia lo alto de la nube enciende un flujo de corriente que a temprana edad, produce relámpagos sobre la misma nube cuando el potencial generado entre las superficie inferior y superior es suficiente como para hacer que el espacio dentro de la nube sea conductor. Pero ahí no termina todo. Si sigue habiendo corrientes de aire que alimenten con cargas a la nube, el potencial dentro de ella seguirá incrementándose en el interior de ella, hasta que súbitamente, en tierra encuentre un motivo para descargarse en forma de trueno destellante. Entiéndase por motivo una superficie tal que aglomere en su interior cierta carga del signo opuesto a la de la corona o base de la nube tormenta.

Resumen 2

Resumamos a grandes rasgos todas las ideas expuestas en este capítulo sobre la electricidad en la atmósfera, las tormentas y los relámpagos.

La tierra forma junto con la ionosfera un enorme capacitor. La tierra posee carga negativa y la ionosfera carga positiva. No se descargan inmediatamente porque el medio que existe entre ellos, que es el aire, es un aislante hasta cierto punto. Pero las cargas en tierra se equilibran con las de la ionosfera por medio de las tormentas que a diario suceden alrededor del globo mediante el flujo de corriente que transportan los rayos de las tormentas.

En el ambiente existen iones que se generan de múltiples maneras. Cuando vapor de agua se condensa formando nubes y las condiciones lo ameritan, existen flujos de aire cálido, que es más ligero que el frío, que transportan dichos iones hacia en interior de la nube.

La naturaleza de las corrientes de aire es un ejemplo termodinámico de un proceso adiabático, esto es, sin cambio en la energía del sistema. Las lluvias tropicales de verano obedecen el hecho de que la energía del sol calienta y evapora agua de mar y en general, de todo el ambiente, cubriendo al medio de un vapor húmedo. Pero eso sucede sólo a bajas alturas de la atmósfera, arriba de ella todo el tiempo es un refrigerador: la temperatura promedio a los 100km es de varios grados bajo cero. Aire cálido es más ligero que el frío, por lo que tal situación de desequilibrio produce flujos de aire, o sea, vientos. En dichos vientos se transportan los iones que siempre están ahí, y que alimentan con carga las concentraciones de vapor de agua que forman a las nubes.

Nótese que aquí radica el porqué de una característica previa a toda tormenta y que pasa sutilmente desapercibida: el soplo de un flujo de aire que oscila entre cálido y frío que barre las calles echando basura en las cocheras y moviendo las hojas de los árboles...

Si las corrientes de aire han transportado suficiente cantidad de iones, la nube de tormenta estará tan cargada, que dentro de ella, la polarización de las cargas, generará un campo eléctrico potente, que a su vez, aumentará la magnitud del potencial eléctrico de la nube con la del suelo, por lo que en un momento crítico, se desencadenará una avalancha de corriente descendente que generará un relámpago digno de apreciar.

Espíritus rojos y Blue Jets

Recientemente se han observado nuevos fenómenos relacionados con la electricidad en las tormentas. Había un fuerte mito entre gente que orbitaba a grandes altitudes sobre la tierra, como los pilotos de transbordadores, que en época de tormentas, visualizaban unos destellos rojos que emergían súbitamente de la cima de las nubes. En la década de los 90 varios grupos de investigadores se dieron a la tarea de desentrañar tal misterio y se encontraron con el descubrimiento de dos fenómenos que fueron acuñados como espíritus rojos y blue jets. Los espíritus rojos aparecen como manchas luminosas suspendidas arriba de la cima de la nube, en racimos o solos. Sentman et. al (1995) observaron las siguientes características que los describe: espíritus rojos individuales tienen entre 5 y 30km de ancho y la parte brillante está a una altitud de 70km sobre el nivel del mar, de la cual, un manojo de luz roja resplandece hacia fuera hasta una altitud de 88km sobre el nivel del mar, con ramificaciones hacia abajo unos 40km. Todos los espíritus en un racimo iluminan al mismo tiempo –durante 16 microsegundos- y su tiempo de vida es de 100 ms. Su energía promedio es de 1 a 5kJ y su locación preferida es sobre las regiones estratiformes de los sistemas de Mesoscalas Convectivas. Boccippio et. al. en 1995 descubrieron una asociación entre los espíritus rojos y los golpes de corriente positiva con largas corrientes detectadas por la National Lightning Detection Network. Sus mismas investigaciones sugirieron que las fuerzas electrostáticas de gran escala en la alta atmósfera pueden ser las responsables de la formación de los espíritus rojos.

Los blue jets suelen emerger también de las cumbres de las tormentas. A veces, son precedidos por relámpagos muy luminosos que poseen ramificaciones bien definidas que se propagan arriba de la nube, pero no tan alto como los propios jets; también es común que dos jets emerjan de la misma región. Westcott et. al. (1995) los describen así: lucen como un estrecho cono que abre hacia arriba y afuera en un color azul eléctrico a una velocidad de propagación de 10^5 m/s a una altitud que va de los 40 a los 50 sobre el nivel del mar; duran entre 200 y 300 milisegundos y su luminosidad decae al mismo tiempo en todo el jet.

Bibliografía y Enlaces Extraterrestres

• Links a imágenesGalería de imágenes sobre varios tipos de relámpagos y novedades metereológicas.

Libro de consulta: The Electrical Nature of Storms ; MacGorman, Donald, Rust, David. Oxford University Press 1996.