Download rayos - Departamento de Fisica del CNBA

ATMÓSFERA
• Troposfera es
aquella en la que se
desarrollan los
fenómenos
meteorológicos que
nos afectan.
• Es la zona más
conocida y concentra
prácticamente las
4/5 partes de la
masa de aire de la
atmósfera.
CONDUCTIVIDAD DE LA ATMÓSFERA.
• La atmósfera inferior y la media son bastante
conductoras, debiéndose a la alta
concentración de iones creados por la
ionización de moléculas neutras del aire,
generalmente moléculas de nitrógeno y
oxígeno. Los decaimientos de sustancias
radiactivas presentes en el suelo y, los rayos
cósmicos primarios y secundarios son causa
de esa ionización
CAPA LÍMITE
• En la zonas continentales, la presencia de
tierras influye en la concentración de iones,
aerosoles y partículas radiactivas que son
distribuidos por vientos, o por variaciones de
temperatura. La capa en la que la influencia de
la que hablamos es significativa, es conocida
con el nombre de capa límite.
• Su espesor es variable yendo de decenas de
metros hasta unos 3 kilómetros sobre el suelo.
La mayoría de las medidas eléctricas en la
atmósfera se realizan en esa capa.
• La concentración media de pequeños iones sobre
los continentes es similar a la existente sobre
océanos, aproximadamente mil por centímetro
cúbico.
• Existen más iones positivos que negativos en la
atmósfera aunque la producción de ambos es la
misma.
• La descarga en corona, que ocurre alrededor de
objetos puntiagudos próxima a las tempestades,
es uno de los procesos responsables de la
incorporación en la atmósfera de iones de una
única polaridad.
EL ESTUDIO DE LAS TORMENTAS
ELÉCTRICAS
• RESEÑA HISTÓRICA.
• ELECTRICIDAD DE LA ATMÓSFERA.
• GENERACIÓN DE LAS CARGAS EN LAS
TORMENTAS ELÉCTRICAS.
• RAYO.
• MEDIDAS DE PROTECCIÓN.
RESEÑA HISTÓRICA
• 1708, WALL. PRIMER REFERENCIA QUE
RELACIONA LA ELECTRICIDAD CON EL RAYO.
• 1750, FRANKLIN. ¿PODÍA EL CIELO Y LA
TIERRA COMPORTARSE COMO UNA BOTELLA
DE LEYDEN QUE SE DESCARGA A TRAVÉS DE
LOS RAYOS?
• 1752 LEMONNIER. AÚN CON BUEN TIEMPO
HAY FENÓMENOS ELECTROSTÁTICOS.
• 1885, ELSTER Y GEITEL. TEORÍA DE LOS
CRISTALES Y PRECIPITACIÓN.
• 1947 GRENET. TEORÍA DE LA CONVECCIÓN.
GENERACIÓN DE LAS CARGAS EN LAS
TORMENTAS ELÉCTRICAS.
• ESTRUCTURA
TRIPOLAR
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• HIPÓTESIS DE LA
PRECIPITACIÓN: EL HIELO
ADQUIERE CARGA
NEGATIVA, EL AGUA EN
ESTADO LÍQUIDO RETIENE
CARGA POSITIVA.
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• HIPÓTESIS DE LA
CONVECCIÓN: CAPTURA DE
IONES POR PARTE DE LAS
GOTAS DE AGUA DE LA
NUBE.
RAYO
• GUÍA DE PASOS O LÍDER
ESCALONADO (STEPPED
LEADER).
• DESCARGA CONECTANTE.
• GRADIENTE DE POTENCIAL
ELÉCTRICO> 10.000 V/CM
• CORRIENTE ELÉCTRICA >
200.000 A.
• POTENCIA ELÉCTRICA >100
MW.
• TEMPERATURA: 25.000
CELSIUS.
MEDIDAS DE PROTECCIÓN.
• TOMAR PRECAUCIONES INCLUSO CUANDO LA
TORMENTA ELÉCTRICA NO ESTÉ
DIRECTAMENTE ENCIMA.
• NO BUSCAR REFUGIO DEBAJO DE UN ÁRBOL
ALTO SEPARADO DE OTRO.
• PONERSE EN CUCLILLAS, INCLINARSE HACIA
DELANTE PONIENDO LAS MANOS SOBRE LAS
RODILLAS Y NO ACOSTARSE EN EL SUELO.
• ALEJARSE DE LOS ELEMENTOS
CONDUCTORES QUE NOS RODEEN.
MEDIDAS DE PROTECCIÓN
• ENTRAR EN UNA CASA, UN EDIFICIO GRANDE
O UN AUTOMÓVIL CUBIERTO.
• DESCONECTAR APARATOS ELÉCTRICOS.
• NO USAR TELÉFONOS.
• ALEJARSE DE LA PLOMERÍA DE LA CASA.
• EQUIPOTENCIALIDAD CON TODA LA RED DE
PUESTA A TIERRA.
OTRAS FORMAS DE RAYOS
• DIFUSOS.
• CENTELLAS.
• ELVES.
• ESPECTROS.
• SURTIDORES
AZULES.
CONCEPTOS BÁSICOS
FENÓMENOS
ELÉCTRICOS EN LA
ATMÓSFERA
ELECTRICIDAD EN LA
ATMÓSFERA.
TORMENTAS ELÉCTRICAS
 Carga en las nubes.
 Rayos. Pararrayos.
 Seguridad frente a las
tormentas eléctricas
 Concepto de carga
eléctrica. Carga
elemental.
 Procesos de obtención
de carga.
 Efecto de puntas.
 Campo eléctrico.
 Trabajo eléctrico.
 Diferencia de potencial.
 Energía potencial
electrostática.
CAMPO ELÉCTRICO EN LA ATMÓSFERA
 El campo eléctrico en buen tiempo,
consecuencia de la existencia de la carga
eléctrica en la superficie terrestre y de la
conductividad,
presenta
una
variación
exponencial con la altura.
 En los continentes, su valor medio es de 120
volt por metro.
 Corresponde a una densidad superficial de
carga negativa de 1,2. 10-9 coulomb por metro
cuadrado (600 kilocoulomb)
 El campo eléctrico
en buen tiempo
presenta variaciones
diarias y
estacionales además
de las variaciones
con la altura, las que
se relacionan, a su
vez, con variaciones
de la conductividad.
E(V/m)
120
110
100
90
0
6
12
18
Horas GMT
24
CORRIENTE DE MAXWELL
 La presencia del campo eléctrico y de la carga
libre, permite que se establezca una densidad
de corriente eléctrica vertical, conocida como
densidad de corriente de Maxwell, la que está
constantemente fluyendo en la atmósfera en
las regiones de buen tiempo. Si no existiera
una fuente continua de carga, después de un
cierto tiempo, aproximadamente una hora, toda
la carga se cancelaría.
HIPÓTESIS DEL CIRCUITO
ELÉCTRICO ATMOSFÉRICO GLOBAL
 Gran circuito eléctrico tomando en cuenta
la superficie terrestre, la ionosfera y la
atmósfera junto con las tormentas.
 En esta teoría se considera al campo
eléctrico como estacionario y no estático,
resultado del equilibrio entre los procesos
de generación y de aniquilación de cargas.