Cuando presenciamos una tormenta, se distinguen tres elementos, además de la lluvia. Estos elementos son: los rayos, los truenos y los relámpagos.
Rayo: es una descarga eléctrica que se produce en la atmósfera entre nubes de lluvia, o entre una de esas nubes y la tierra. La mayoría de las nubes tienen carga negativa en la base y carga positiva en la cima, aunque no se conoce por completo el modo en que se cargan de electricidad. Las cargas positivas se acumulan en la parte superior de la nube y las cargas negativas en la parte inferior. La carga negativa, crea una carga positiva en la superficie de la tierra que aumenta hasta que la nube descarga relámpagos sobre la superficie.
La polarización de las cargas eléctricas de una nube es lo que se denomina electrostática, que es un fenómeno que está presente en la vida diaria. Incluso, las personas poden acumular electrostática y, por ejemplo, al tocar a otra persona, descargarla como una chispa de corriente que produce cierto sobresalto. Las nubes crean esta chispa a escala gigante.
Tipos de rayos
Los rayos se pueden clasificar de acuerdo a su inicio y su destino.
Nube a cielo o "duendes": Son descargas hacia la atmósfera, más arriba de las nubes.
Nube a tierra: Son los más típicos y espectaculares y además peligrosas.
Intranubes: son la que se producen dentro de una misma nube, aparecen como relámpagos con algunos truenos.
Internubes: se producen de una nube a otra, con grandes truenos.
¿Qué es un relámpago?
No es más que una chispa producida cuando las cargas eléctricas repentinamente se trasladan de nube a nube o de una nube a la tierra.
Después que se ve el relámpago, se escucha un ruido muy fuerte, producido por la expansión del aire al paso de la descarga eléctrica, esto es lo que se conoce como trueno.
Primero se observa el relámpago y después se escucha el trueno, esto se debe a que la luz se transmite más rápido que el sonido. La velocidad de la luz es tan rápida que se ve el relámpago inmediatamente, pero como el sonido se propaga sólo algo más de 300 m por segundo, el ruido del trueno llega después.
¿Cómo calcular la distancia del impacto de un rayo a tierra?
1. Mira el cielo y busca un relámpago.
2. Cuenta los segundos hasta que escuches el sonido del trueno. Si tienes un reloj que cuentes los segundos o uno digital con segundos, empieza a contar tras ver el relámpago y detente cuando escuches el principio del trueno. Si no tienes un reloj, con mucho cuidado empieza a contar los segundos (1...2....3....4....)
3. Divide el número de segundos entre 3 para calcular la distancia en kilómetros (o entre 5 para calcular la distancia en millas). En otras palabras, si cuentas 15 segundos desde que viste el relámpago hasta que escuchaste el trueno, el rayo cayó a cerca de 5 kilómetros cerca de tí (3 millas).
15/3= 5 kilómetros (distancia del impacto del rayo nube-tierra hasta ti)
El espacio que se ve desde que ves la luz hasta que escuchas el trueno es debido a que el sonido viaja mucho más lento que la luz. El sonido viaja de 330 a 350 m/s lo que significa que el sonido recorre un kilómetro en mas o menos 3 segundos (1 milla = 5 segundos) .
Recomendación: En una tormenta, uno de los lugares menos propicios para resguardarse es bajo un árbol, sobre todo si tiene ramas secas ya que debido a un efecto físico llamado "Efecto punta" el rayo es atraido a superficies muy pequeñas, es decir, atraido a las puntas de las ramas.
todo se reduce a la ecuación de cinemática V=d/t (velocidad es igual a la distancia entre el tiempo) donde se considera que el sonido se propaga de forma uniforme y constante.
nuestra incógnita es la distancia, por tanto la despejamos: d=V.t
si sabemos que la velocidad del sonido aproximadamente es de 340 m/s y el tiempo lo obtuvimos contando (por ejemplo contamos 3 segundos) tenemos:
d= (340m/s)(3s)=1020 m que es aproximadamente 1 km...
Saludos!
fuente1: http://es.wikihow.com/calcular-la-distancia-a-la-que-ha-ca%C3%ADdo-un-rayo
fuente2: http://www.rena.edu.ve/primeraetapa/Ciencias/rayosytruenos.html