Eventos Luminosos Transitorios: La otra cara de las tormentas eléctricas

Estas últimas semanas hemos presenciado varios eventos de tormentas eléctricas, algunos asociados a las precipitaciones estivales y otros al paso de una baja segregada. Y, aunque bajo condiciones de tormenta se recomienda tener la máxima precaución ante la caída de rayos, los amantes de la meteorología intentan capturar el instante en fantásticas fotografías. Pero, si creías que eso era todo, estás completamente equivocado!, ya que es solo la mitad. A continuación te contamos cuál es el otro 50%, para que tengas un cuadro completo de las tormentas eléctricas.

Cada día caen 8.6 millones de rayos sobre la Tierra y nunca nos dejan de asombrar por su fuerza y luminosidad. Como pequeños observadores desde la superficie nos vemos asombrados por esta expresión de la naturaleza. En datos duros, los rayos pueden alcanzar los 27.000°C de temperatura (5 veces más caliente que la superficie del sol), caer más de dos veces en el mismo lugar y pueden medir entre 5 y 15 km de extensión.

Ahora bien, como siempre hemos observado las tormentas desde la superficie, nos hemos perdido de toda una fiesta de “otros tipos de rayos” que ocurren sobre los topes de estas nubes.

Las grandes tormentas, además de producir los rayos que vemos comúnmente, son capaces de producir otros fenómenos eléctricos llamados Eventos Luminosos Transitorios (TLEs en sus siglas en inglés) y que ocurren en la alta atmósfera. De manera más especifica, son eventos ópticos a gran escala que ocurren en altitudes de la ionosfera, estratosfera y mesosfera, que están directamente relacionadas con la actividad eléctrica en las tormentas que están abajo. Estos son raramente observados y los más comunes son los llamados “espectros”, “chorros azules” y los “duendes o elfos” (sprites, blue jets y elves en inglés, respectivamente).

Tal como se puede ver en la figura, estos fenómenos no solo ocurren mucho más arriba que los clásicos rayos, si no que también tienen tamaños increiblemente más grandes que los rayos nube-suelo a los que estamos acostumbrados.

Existen evidencias anecdóticas de avistamientos de rayos en la alta atmósfera o TLEs al menos desde 1730, aunque informes visuales de avistamientos se remontan al año 1886. No obstante estos eventos fueron confirmados fotográficamente el 6 de julio de 1989 por científicos de la Universidad de Minnesota. Ahora, de manera rutinaria, la atmósfera superior se encuentra constantemente observada con cámaras que presentan cada vez una mayor resolución y sensibilidad, facilitando la detección y registros de estos eventos bajo condiciones de poca luz.

Tipos de Eventos Luminosos Transitorios

Espectros

Estos son descargas eléctricas luminosas a gran escala, pero de corta duración. Se generan en las regiones superiores de la atmósfera por encima de grandes sistemas de tormentas eléctricas, específicamente en la base de la ionosfera (100 km de altitud, aproximadamente) y se mueven rápidamente hacia abajo, hasta aproximadamente los 50 km de altitud, a velocidades de hasta 10.000 km/s. 

Por lo general, ocurren al mismo tiempo que las poderosas descargas positivas nube-suelo. Los destellos aparecen predominantemente de color rojo y por lo general no duran más de unos pocos segundos. Sus formas se describen como parecidas a medusas, zanahorias o columnas. Debido a que los espectros no son muy brillantes, solo se pueden ver en la noche. Rara vez se ven con el ojo humano, por lo que la mayoría de las veces se toman imágenes con cámaras altamente sensibles a la luz.

Se cree que los espectros se producen debido a la ionización de la atmósfera superior, por encima de los rayos terrestres. Cuando un rayo cargado positivamente golpea el suelo, deja la parte superior de la tormenta cargada negativamente. Cuando se acumula suficiente potencial eléctrico, una descarga da como resultado un espectro rojo.

Espectros rojos sobre una Supercelda grabados a 32 km de distancia sobre Texas, Estados Unidos el 16 de mayo del año 2016 (mirar con especial atención en el tiempo 1:35). Fuente: Cuenta de Youtube de Scott McPartland

Chorros azules

Los chorros azules son una fuente de luz, que se proyecta directamente desde la parte superior de una tormenta eléctrica hasta aproximadamente los 40-50 km de altitud. A diferencia de los espectros, los chorros azules son, como su nombre lo indica, de color azul. Estos no están asociados directamente con los rayos nube-suelo y tienen una duración de una fracción de segundo, haciéndolos difíciles de ver a simple vista. Los científicos aún no están seguros de qué causa los chorros azules y cómo se forman. 

Existen dos variaciones de este fenómeno, la primera son pequeños chorros azules, que son similares pero sólo alcanzan unos 20 km de altura y se cree que son chorros azules “fallidos”. Por otro lado, están los chorros gigantes, que son similares a los chorros azules, pero estos establecen un camino directo de contacto eléctrico entre las nubes de tormenta y la ionosfera inferior, alcanzando unos 70 km de altura y son muy extraños. Las partes superiores de los chorros gigantes producen emisiones rojas, similares a los espectros. Solo un puñado ha sido fotografiado o capturado en video.

Duendes o Elfos

En inglés se usa el término elves como un acrónimo para Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations from Electromagnetic Pulse Sources (Emisiones de Luz y Perturbaciones de Muy Baja Frecuencia debido a Fuentes de Pulso Electromagnético). Fueron descubiertos el 7 de octubre de 1990, al analizar un video grabado desde un transbordador espacial directamente sobre una tormenta eléctrica activa frente a la costa de Guyana Francesa. Son destellos inducidos por rayos que se expanden rápidamente en forma de un disco brillante que puede extenderse por más de 300 km de diámetro. Duran menos de una milésima de segundo y ocurren sobre áreas de tormentas eléctricas con un activo desarrollo de rayos nube-suelo. Los científicos creen que estos eventos se producen cuando un pulso energético electromagnético se extiende hacia la ionosfera. Estos pueden ser el tipo de TLE más dominante en la atmósfera.

Cómo ver y fotografiar TLEs  

De todos los eventos revisados, los espectros son, por lejos, los más frecuentes y con más posibilidades de ser vistos. Las condiciones ideales son bajo un cielo realmente oscuro y sin contaminación lumínica, como en zonas rurales o en lo alto de las montañas, de lo contrario, las posibilidades de ser observados son bajas. Una forma de comprobar que el cielo está realmente oscuro es el poder ver claramente la Vía Láctea cerca del horizonte.

Hay que recordar que los espectros se ven muy por encima de las nubes de tormentas, por lo que es necesario estar relativamente lejos de estas para poder observarlos. Si la tormenta se encuentra a 50-100 km de distancia, los espectros se verán en un angulo de 45° aproximadamente, mientras que si la tormenta está a cientos de kilómetros, estos se podrán observar a poca distancia del horizonte.

Los chorros azules también pueden ser vistos algunas veces, generalmente cuando la tormenta está más cerca, pero sus avistamientos son muy raros. 

Si quieres llegar a fotografiar alguno de estos eventos, debes considerar tener una cámara réflex digital o mirrorless. Si ya la tienes, puedes intentar capturar estos bellos eventos, sólo necesitarás cielos oscuros.

Pasos: Coloca tu cámara en un trípode, establece la ISO en valores altos (3200 o más) y realiza exposiciones de varios segundos de duración. Usa un lente “rápido”, f/1.8 o f/1.4 (o más rápido si es posible) – un lente de 50 mm lo hará bien. Eso sí, deberán tener un poco de paciencia y estar dispuestos a sacar muchas fotos antes de capturar alguno.

¡A disfrutar de estos geniales espectáculos luminosos!

Escrito por: Manuel Olivares. Editor: José Vicencio. Periodista: Paz Galindo.

Información de esta publicación

• Tipos de descargas en tormentas eléctricas https://www.nssl.noaa.gov/education/svrwx101/lightning/types/
• Eventos Luminosos Transitorios https://cloudatlas.wmo.int/lightning-transient-luminous-events.html
• Sprites, blue jets, gigantic jets, elves – Upper Atmosphere Lightning http://www.severe-weather.eu/theory/sprites-blue-jets-gigantic-jets-elves-upper-atmosphere-lightning/
• Red Sprites Above the U.S. and Central America https://earthobservatory.nasa.gov/images/86463/red-sprites-above-the-us-and-central-america
• Recent advances in theory of transient luminous events https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2009JA014860#jgra20306-fig-0001
• The Role of the Space Shuttle Videotapes in the Discovery of Sprites, Jets, and Elves https://ghrc.nsstc.nasa.gov/lightning/sprites.html