Diferencia entre revisiones de «Física/Lo que aprendí leyendo a Feynman - Electromagnetismo/La electricidad en la atmósfera»

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[[Imagen:vvst.png|thumb|300px|rigth|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.
[[Imagen:globalcircuit.png|thumb|300px|left|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 deder 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.
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===Introducción al Mecanismo de Tláloc===
 
Definimos una ''tormenta'' como una nube que produce truenos. Ya en el siglo 18, BenjaminBenjamín 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 <math>D</math>y queremos saber qué campo habrá a los 20 kilómetros, existe una expresión para dicho campo dada por:
 
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donde <math>z_{N}</math> y <math>z_{P}</math> son las alturas de las cargas negativa y positiva respectivamente, y <math>Q</math> es la magnitud de la carga en cada polo del dipolo.
 
[[Imagen:dipol.png|thumb|300px|center|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 perodichapero 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.