La poderosa descarga natural de los rayos se produce entre las nubes y la superficie terrestre o bien entre dos nubes. La luz característica que acompaña al rayo se denomina relámpago y al sonido, producido por la onda de choque que produce la descarga eléctrica, trueno.
Lo primero que necesitamos es una nube de tipo tormentoso, el cumulonimbo.
Los rayos se producen por la interacción entre las partículas positivas y negativas ¿pero cómo se electrifica una célula tormentosa?
Por encima de los 5000 metros de altura las partículas de granizo formadas chocan con cristales de hielo y adquieren carga positiva y estos últimos carga negativa. Por debajo de esa altura ocurre lo contrario.
De esta forma los cristales de hielo presentes dentro del cumulonimbo y más ligeros que el granizo son arrastrados hacia la cima de cumulonimbo formando una región de carga positiva entre los 8 y 10km de altura mientras que a unos 5 km de altura se acumula la carga negativa.
Así hay un polo positivo en la cima y uno negativo en la parte inferior.
Como consecuencia se producen una diferencia de potencial eléctrico tanto dentro de la nube (donde pueden producirse rayos) como fuera, ya que la tierra se carga positivamente y se produce una descarga eléctrica: el rayo.
Estos rayos son los negativos, pero también existen los positivos, los que llevan carga positiva entre la nube y la tierra aunque son menos frecuentes (un 10% del total).
La energía liberada por un rayo no es en sí misma muy elevada, sin embargo al ocurrir en una fracción de segundo su potencia es considerable.
Diariamente se producen en todo el planeta unas 44.000 tormentas y un número de rayos estimado de 8.600.000, unos 100 por segundo, de lo que se deduce una densidad media anual de rayos para todo el planeta de 6 rayos / km2 .año
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