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Los relámpagos volcánicos (a veces denominados tormentas eléctricas sucias) son un fenómeno en el que la erupción de un volcán genera una tormenta eléctrica y solo recientemente los investigadores han podido comprender cómo sucede esto.

Imagen surrealista de un rayo sobre la erupción del Monte Rinjani en Indonesia. Créditos de la imagen: Oliver Spalt.

relámpago volcánico

Probablemente sea seguro asumir que desde los albores de la humanidad, el hombre ha estado fascinado por los relámpagos y los volcanes. Estos son dos de los fenómenos más brutales y espectaculares que puedes observar en la naturaleza, y verlos juntos es simplemente impresionante. Pero esto no es una coincidencia, ni es una intervención divina, hay una buena razón por la que las columnas de los volcanes a veces se asocian con los rayos.

La primera mención registrada del fenómeno proviene de Plinio el Joven, quien describió la espectacular erupción del Monte Vesubio en el año 79 d. C.: Hubo una oscuridad muy intensa que se volvió más espantosa por el brillo irregular de las antorchas a intervalos oscurecidos por el resplandor transitorio de los relámpagos. escribió el erudito antiguo.

Más recientemente, a mediados del siglo XIX, el renombrado geofísico y meteorólogo Luigi Palmieri documentó varias erupciones del Vesubio y señaló que los rayos a menudo las acompañan. Un estudio de 2008 encontró que entre el 27 y el 35 % de las erupciones van acompañadas de relámpagos, suponiendo una erupción por año por volcán. El mismo estudio señaló que ha habido más de 200 casos registrados de rayos volcánicos alrededor de 80 volcanes diferentes.

Pero ¿por qué sucede esto? Los investigadores han sospechado durante mucho tiempo que la erupción volcánica cambia de alguna manera las propiedades eléctricas del aire alrededor del volcán, pero el mecanismo solo se ha explicado adecuadamente recientemente. Vamos a hacerlo paso a paso.

que es un rayo

Los rayos son esencialmente una descarga electrostática atmosférica repentina. Puede ocurrir entre dos áreas de la misma nube, dos nubes diferentes o, como era más familiar, entre una nube y el suelo.

Un rayo. Imagen en dominio público.

La principal fuerza impulsora detrás de los rayos es una combinación de una rápida corriente de aire ascendente y bajas temperaturas entre 15 y 25 grados centígrados. Esta combinación de corriente ascendente y aire frío produce gotas de nubes sobreenfriadas (pequeñas gotas de agua bajo cero), pequeños cristales de hielo y granizo (granizo suave).

Dado que estas partículas se mueven de manera muy diferente, a menudo chocan. Cuando los cristales de hielo que ascienden chocan con el granulado que cae, los cristales de hielo se cargan positivamente y el granulado se carga negativamente. Como resultado, la parte superior de la nube se carga positivamente, mientras que la parte inferior se carga negativamente, creando las condiciones perfectas para una descarga eléctrica.

Se estima que en la Tierra, los rayos caen 4050 veces por segundo, lo que equivale a casi 1400 millones de destellos por año. Los destellos duran alrededor de 0,003 segundos a 0,2 segundos.

que es un volcan

Erupción volcánica. Imagen en dominio público.

La Tierra se puede dividir aproximadamente en un núcleo, un manto y una corteza exterior. La corteza no es una capa impermeable, sino que se divide en varias piezas que llamamos placas tectónicas. En los bordes de las placas tectónicas (así como en algunos otros puntos de la corteza), el magma del manto puede fluir hacia la superficie del planeta. Un volcán es esencialmente una ruptura en la superficie del planeta que permite que escape el magma.

Sin embargo, el magma no fluye hacia el exterior por sí solo, normalmente lo acompañan cenizas volcánicas y gases, y ahí radica la clave de la conexión entre los volcanes y los rayos.

tormenta sucia

Para que se produzca un rayo, debe haber una separación de carga entre dos masas de aire, solo si la carga es lo suficientemente grande como para superar la resistencia del aire, puede conducir electricidad en forma de rayo. La ceniza del volcán comienza como electrostáticamente neutra, pero a través de la fricción, y especialmente en presencia de calor y movimiento dentro del volcán, la ceniza puede facilitar el flujo de electrones y puede permitir que las masas de aire se carguen rápidamente entre sí. Es similar al experimento de la infancia donde frotas un globo contra tu cabeza, el mismo tipo de carga electrostática se acumula dentro de la nube de ceniza, pero todo sucede a una escala mucho mayor.

Créditos de la imagen: Douglas Tofoli.

Un proceso algo similar ocurre con las tormentas de hielo, donde los fragmentos de hielo se mueven y chocan para crear un fenómeno similar.

Básicamente, los relámpagos volcánicos (que coloquialmente se denominan tormentas sucias) ocurren cuando las cenizas volcánicas allanan el camino para que se produzca la descarga eléctrica. Un estudio de 2008 encontró que entre el 27 y el 35 % de las erupciones van acompañadas de relámpagos, suponiendo una erupción por año por volcán, e informó que se han observado relámpagos volcánicos en 212 erupciones de 80 volcanes diferentes.

El proceso también se ha llevado a cabo de forma experimental en un laboratorio. Un estudio reciente realizado por investigadores que trabajan en Alemania ha confirmado que la ceniza volcánica puede ayudar a generar rayos.

Los relámpagos volcánicos están asociados con muchos tipos diferentes de volcanes y muchos tipos diferentes de erupciones, dice Corrado Cimarelli, vulcanólogo de la Universidad Ludwig Maximilian en Munich, Alemania, y autor principal del estudio.

La carga triboeléctrica (friccional) dentro de la columna de un volcán durante una erupción es el principal mecanismo de carga eléctrica. Sin embargo, los rayos volcánicos siguen siendo un fenómeno que se investiga activamente, y aún se investiga el impacto de diferentes elementos.

Otros elementos

Algunos estudios recientes han identificado otro proceso que puede causar o exacerbar los rayos volcánicos: la fractoemisión. Fractoemisión es la generación de carga a través de la ruptura de partículas de roca; Conocemos el fenómeno desde al menos la década de 1980. Es natural que haya una gran cantidad de material que se rompe durante una erupción volcánica, pero el impacto exacto que este proceso tiene en la generación de rayos cerca del respiradero en erupción sigue siendo incierto.

Otra fuente potencial de carga electrostática es la carga radiactiva. Las erupciones volcánicas expulsan columnas, rocas y cenizas, las cuales pueden transportar una cantidad significativa de radioisótopos. Los estudios no han sido concluyentes sobre la influencia de este tipo de carga, pero parece que cuanto mayor es la erupción, mayor es la influencia que puede tener.

Otro factor que parece influir en los rayos volcánicos es el contenido de agua de la erupción. Puede parecer contradictorio, pero las erupciones volcánicas pueden contener grandes cantidades de agua. Parece que cuanto mayor sea el contenido de agua, más probable es que genere rayos. Si bien este mecanismo no se entiende exactamente, se ha demostrado la correlación. El hecho de que los relámpagos volcánicos sean más comunes en invierno que en verano también apoya esta hipótesis.

Por último, la altura de la pluma también parece jugar un papel importante en la generación de rayos volcánicos, particularmente en lo que respecta a la influencia de otros factores. Específicamente, los estudios han demostrado que en penachos de ceniza más altos (7-12 km), las grandes concentraciones de vapor de agua son el principal impulsor de la actividad de los rayos, mientras que en penachos de ceniza más pequeños (<4 km), la fractoemisión parece ser el factor decisivo.

¡Prima! esférulas volcánicas

Como si los rayos volcánicos no fueran lo suficientemente espectaculares, también pueden generar un tipo único de rocas. Cuando un rayo golpea cualquier tipo de roca y sedimento, puede convertirlos en tipos especiales de rocas llamadas fulguritas. Pero los rayos volcánicos, que pueden alcanzar temperaturas de 30.000 C, pueden crear otro tipo de rocas llamadas esférulas volcánicas.

Las esferas se forman cuando el rayo golpea partículas de ceniza dentro de la columna, lo que hace que se derrita y se enfríe rápidamente, solidificándose y formando formas distintivas de orbes.

Estas rocas son útiles porque pueden servir como evidencia de rayos volcánicos incluso cuando no se han observado directamente.

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