Rayos y truenos: cómo funcionan

Qué estás viendo

Todos hemos contado los segundos entre un relámpago y el trueno que lo sigue. Esta exposición te sitúa en un pequeño pueblo durante una noche lluviosa, con una tormenta a la distancia que elijas, y te permite contar de verdad. Todo en la primera escena tiene su tamaño real: las casas, la aguja de la iglesia, las personas que caminan hacia su automóvil, la nube de tormenta y el canal del rayo. La base de la nube está a unos 1,5 km de altura, la cima a unos 12 km, y un canal entre la nube y el suelo mide varios kilómetros de largo. Las personas que aparecen a su lado miden 1,7 m.

Las otras seis escenas descomponen el relámpago. Una corta la nube de tormenta por la mitad para que puedas ver el hielo que la carga. Otra ralentiza un solo relámpago hasta un millón de veces, hasta que el tenue líder escalonado, las descargas ascendentes y la brillante descarga de retorno suceden uno después de otro. Otra muestra los tipos de rayos desde el suelo hasta los 90 km de altura, incluidos los espectros rojos y los chorros azules, que no se registraron por primera vez hasta 1989 y 1994. Otra coloca un pararrayos en una casa. Otra sigue el sonido del trueno sobre un mapa, tramo a tramo. La última muestra toda la Tierra con un punto por cada relámpago, unos 44 por segundo.

Debajo del escenario están las normas de seguridad de la Korea Meteorological Administration (KMA) y del US National Weather Service (NWS), un cronómetro para que midas tú mismo un relámpago, 16 retos, un libro de rayos con 47 entradas, hallazgos ocultos, tarjetas que corrigen errores habituales y un registro de los rayos que has observado.

Los primeros diez segundos

La exposición comienza de noche, con la tormenta a 3,4 km. Aproximadamente un segundo después de que aparezca la escena, un canal divide el cielo, con ramificaciones que se extienden desde él, e ilumina la nube por dentro. Un contador en el centro del escenario arranca en el momento del relámpago. La luz recorre los 3,4 km en unos 11 microsegundos, de modo que el relámpago que ves coincide, a todos los efectos, con el instante en que se produjo el rayo. El trueno tarda 9,9 segundos. Cuando llega, el contador convierte el tiempo en una distancia: 9,9 segundos a 343 m por segundo son 3,4 km.

Arrastra para mirar alrededor. Estás de pie, a la altura de los ojos, al borde de un campo, con casas detrás y a la izquierda, una aguja de iglesia con un pararrayos algo más lejos y un tendido eléctrico junto al camino. La tormenta está sobre el campo. Los siguientes rayos caen por sí solos; el control «Actividad de la tormenta» establece cuántos se producen por minuto, y el botón «Rayo» del escenario añade uno cuando quieras.

Contar los segundos

La regla aproximada dice que el sonido recorre cerca de un kilómetro en tres segundos, o una milla en cinco. El National Severe Storms Laboratory (NSSL) da ambas equivalencias: el sonido recorre aproximadamente un tercio de kilómetro o un quinto de milla cada segundo, por lo que dividir los segundos entre 3 da kilómetros y dividirlos entre 5 da millas. El NWS lo expresa así: «5 segundos = 1 milla, 15 segundos = 3 millas, 0 segundos = muy cerca».

La regla funciona porque la luz es aproximadamente un millón de veces más rápida que el sonido. El relámpago te llega casi al instante; el trueno es la única parte del suceso que necesita tiempo para desplazarse. La exposición muestra ambos valores para cada rayo: el retraso exacto calculado a partir de la distancia y la temperatura, y la distancia aproximada que obtendrías con ese retraso. A 20 °C difieren alrededor de un 3 %, porque el sonido recorre 343 m por segundo, no 333.

Puedes probarlo debajo del escenario. Pulsa el primer botón cuando veas un relámpago en el escenario y el segundo cuando oigas el trueno, o veas que el contador lo indica. La exposición convierte tu tiempo en una distancia y la compara con la real. Si te quedas dentro de un margen del 15 %, el reto queda resuelto. Los mismos dos botones sirven durante una tormenta real, siempre que observes desde el interior de un edificio.

Por qué la respuesta depende de la temperatura

La velocidad del sonido en el aire depende de la temperatura, no de la presión. La exposición utiliza la fórmula del gas ideal: 331,3 m/s a 0 °C, multiplicados por la raíz cuadrada de la temperatura absoluta dividida entre 273,15 K. Eso da 343,2 m/s a 20 °C, unos 325 m/s a −10 °C y unos 352 m/s a 35 °C, un aumento de aproximadamente 0,6 m/s por cada grado.

Por tanto, la misma cuenta significa distancias ligeramente distintas en una noche fría y en una tarde calurosa. Tres segundos a −10 °C son 976 m; a 35 °C son 1056 m, unos 80 m más. El control «Temperatura del aire» cambia la velocidad del sonido en toda la exposición, incluido el mapa del trueno y el interior de la nube, donde desplaza el nivel de congelación.

Cuánto se calienta el canal de un rayo

El rayo en sí es un movimiento de carga y no tiene temperatura. Lo que se calienta es aquello por lo que pasa la corriente. El aire es un conductor muy malo, así que se calienta violentamente. El NWS da 50 000 °F para el aire del canal, una temperatura que describe como unas cinco veces mayor que la de la superficie del Sol. La NASA sitúa la superficie visible del Sol, la fotosfera, en unos 10 000 °F (5500 °C). En grados Celsius, 50 000 °F son unos 27 760 °C.

El NSSL da un intervalo de 18 000 a 60 000 °F y afirma que el calentamiento ocurre «en solo unas pocas millonésimas de segundo». El informe anual de rayos de la KMA da entre 20 000 y 30 000 °C. Las cifras difieren porque el canal no tiene una sola temperatura: alcanza su máximo en el pico de corriente y después se enfría rápidamente, y los distintos métodos captan momentos diferentes.

Cuando un rayo alcanza un árbol, el calor convierte el agua de su interior en vapor, lo que puede arrancar una tira de corteza o partir el tronco. Cuando alcanza arena o tierra, puede fundirla y formar un tubo vítreo a lo largo del recorrido de la corriente. Estos tubos se llaman fulguritas; aparece una en la escena del pararrayos cuando un rayo alcanza terreno abierto.

Cómo adquiere carga una nube de tormenta

Una tormenta crece donde el aire cálido y húmedo asciende con suficiente fuerza para llevar una nube muy por encima del nivel de congelación. El NWS describe el interior de una tormenta madura: pequeños cristales de hielo en la parte superior, una mezcla de cristales de hielo y granizo pequeño en el centro, y lluvia y granizo que se derrite más abajo.

La carga aparece en el centro de la nube, donde coinciden tres elementos: granizo blando (de un cuarto de milímetro a varios milímetros de diámetro, que crece al atrapar gotitas sobreenfriadas), pequeños cristales de hielo y agua sobreenfriada. Cuando el granizo blando y los cristales de hielo chocan y se separan al rebotar, una pequeña carga pasa de uno al otro. El NSSL llama a esto proceso no inductivo, porque no necesita un campo eléctrico para empezar, y señala que «los mecanismos físicos exactos no se comprenden por completo».

La dirección en que se mueve la carga depende de la temperatura. Los trabajos de laboratorio, empezando por Takahashi en 1978, descubrieron que el granizo blando adquiere carga positiva a temperaturas algo inferiores a la de congelación y carga negativa donde hace más frío. El NSSL dice lo mismo en términos sencillos. La temperatura a la que cambia el signo depende de cuánta agua líquida haya en la nube; la exposición utiliza −10 °C y la marca con un anillo amarillo.

Dónde termina la carga

Una vez cargadas las partículas, la corriente ascendente las separa. Los cristales de hielo ligeros suben más deprisa que el granizo blando pesado, de modo que la carga positiva se acumula en lo alto de la nube y en el yunque, mientras que la carga negativa permanece en el granizo blando del centro. A menudo se forma debajo una región positiva más pequeña, donde el granizo blando adquiere carga positiva en aire algo más cálido. El suelo bajo la tormenta se carga positivamente en respuesta a la carga negativa que tiene encima.

La escena del interior de la nube lo muestra. Las alturas son reales; las partículas se dibujan miles de veces más grandes que en la realidad y el reloj avanza deprisa. Los anillos marcan 0, −10, −20 y −40 °C. Siguen un gradiente térmico estándar de 6,5 °C por kilómetro a partir de la temperatura del suelo, por lo que una tarde más cálida los eleva a todos. Cada chispa señala una colisión: azul donde el granizo blando adquirió carga negativa, roja donde adquirió carga positiva. Cuando la carga negativa principal está llena, la nube se descarga, normalmente dentro de sí misma y a veces hacia el suelo. El control «Corriente ascendente» establece la fuerza con que sube el aire y, por tanto, la frecuencia de las colisiones.

Las tormentas hacen algo más que producir rayos. El NSSL explica que actúan como baterías en el circuito eléctrico global, manteniendo negativa la superficie terrestre y positivo el aire que está encima. Con buen tiempo hay un campo eléctrico de unos 100 V/m cerca del suelo. Sin tormentas, dice el NSSL, ese equilibrio desaparecería en unos cinco minutos.

El líder escalonado

Un rayo hacia el suelo no empieza en el suelo. La mayoría de los rayos, si no todos, comienzan dentro de la nube. En el tipo habitual, un canal de carga negativa llamado líder escalonado crece hacia abajo. El NSSL lo describe descendiendo en zigzag en segmentos de unas 50 yardas, con un patrón ramificado, invisible al ojo, y alcanzando el suelo «en menos tiempo del que se tarda en parpadear».

Cada escalón se forma donde el aire que hay delante ya está ionizándose en numerosas descargas tenues; la descarga que transporta más corriente se convierte en el siguiente escalón. Una revisión de Rakov (2013) da una velocidad media de descenso de unos 200 km/s. Un canal de 6 km de largo tarda unas 30 milésimas de segundo.

La escena a cámara lenta hace crecer un líder del mismo modo. Empezando bajo la base de la nube, cada escalón avanza unos 46 m en una dirección ligeramente nueva, atraído hacia el suelo pero serpenteando; las ramas laterales se separan y se extinguen. El instante en que el líder alcanza cada punto es la longitud del recorrido dividida entre 200 km/s. El escenario reproduce el líder hasta 500 veces más despacio, independientemente de lo que indique el control «Cámara lenta», de modo que un líder que tarda unas pocas decenas de milisegundos en la realidad desciende en unos 10 segundos; el control establece la lentitud con que se reproduce la descarga de retorno.

Las descargas ascendentes y el momento del contacto

A medida que el líder se acerca al suelo, el campo eléctrico en las partes superiores de los objetos altos se vuelve lo bastante intenso para que emitan chispas hacia arriba. El NSSL dice que esto comienza cuando el líder está a menos de unas 100 yardas del suelo, y que lo hacen los árboles, los arbustos y los edificios. Es más probable que los objetos altos produzcan el canal ascendente, y por eso tienen más probabilidades de recibir el rayo.

Normalmente solo una descarga ascendente encuentra al líder. El NWS incluye estas descargas entre las cinco formas en que los rayos lesionan a las personas: cuando se descarga el canal principal, todas las otras descargas ascendentes de la zona se descargan también, de modo que una persona que forme parte de una puede resultar herida aunque el rayo no se haya conectado a través de ella. En la escena lenta, el pararrayos, el árbol, el poste e incluso la persona emiten descargas ascendentes; a ×100 000 puedes observar cuál se conecta.

La descarga de retorno

En el momento en que el líder se conecta, empieza a circular una corriente intensa. Esta es la descarga de retorno: una onda de corriente y luz que va desde el suelo de vuelta hacia arriba por el canal. Es la parte brillante que ves. El NSSL da una velocidad de unas 60 000 millas por segundo. Las mediciones con cámara de barrido de Idone y Orville (1982) encontraron una media de 1,1 × 10⁸ m/s cerca del suelo, aproximadamente un tercio de la velocidad de la luz, con primeras descargas algo más lentas, de 9,6 × 10⁷ m/s.

A esa velocidad, la descarga de retorno asciende unos 1,1 km en 10 microsegundos, una cienmilésima de segundo. Un canal de 6 km se ilumina de abajo arriba en unos 55 microsegundos. Por eso el control «Cámara lenta» llega hasta ×1 000 000: con ese ajuste, un microsegundo real tarda un segundo en pantalla, y puedes observar cómo la luz asciende por el canal.

¿Cuánta corriente circula? El NWS da para un rayo típico unos 300 millones de voltios y 30 000 amperios, frente a los 120 voltios y 15 amperios de un circuito doméstico. El NSSL da entre 100 millones y 1000 millones de voltios. El control «Corriente máxima» establece la corriente usada en la escena del pararrayos, de 5 a 300 kA; 30 kA es la mediana citada habitualmente para las primeras descargas.

Por qué parpadean los rayos

Un relámpago rara vez termina con una sola descarga. Después de la primera descarga de retorno, el canal se enfría, pero sigue siendo más fácil producir una ruptura eléctrica en él que en aire nuevo. Decenas de milisegundos después, un líder rápido recorre hacia abajo el mismo camino, sin escalones, y le sigue otra descarga de retorno. El NSSL dice que un rayo negativo puede tener una descarga de retorno o hasta 20; vemos esto como un parpadeo.

La escena lenta reproduce las descargas en orden: descarga, resplandor, una pausa entre descargas, el líder rápido y la siguiente descarga. El control «Descargas de retorno» establece cuántas hay. Muchos rayos también alcanzan el suelo en más de un lugar. El NWS cita estudios en Estados Unidos y Japón que encontraron múltiples puntos de contacto con el suelo en al menos la mitad de los rayos negativos y en más del 70 % de los positivos.

Los rayos positivos

Con menor frecuencia, un rayo transporta carga positiva al suelo. Estos rayos positivos suelen proceder de la parte superior de la tormenta o del yunque, a menudo lejos de la lluvia. El NSSL dice que normalmente tienen una sola descarga de retorno, que es más probable que transporten una corriente sostenida y que pueden considerarse más peligrosos porque su corriente máxima suele ser mayor y su corriente continua dura más, algo que también se cree que los hace más capaces de iniciar incendios.

Los rayos que nunca alcanzan el suelo

La mayoría de los rayos nunca tocan el suelo. Los que permanecen dentro de una nube se llaman intranube (IC); los que van de una nube a otra son rayos entre nubes; los que extienden sus canales hacia el aire despejado sin alcanzar nada son rayos nube-aire. El NSSL estima que hay aproximadamente de 5 a 10 veces más rayos en las nubes que rayos nube-tierra, y los rayos araña, largos canales que se arrastran por la parte inferior del yunque, aparecen en una de sus fotografías. Cuando un relámpago queda oculto dentro de la nube, parece que toda ella se ilumina a la vez; esto se llama a veces relámpago difuso.

La escena de tipos tiene un botón para cada uno: rayos nube-tierra negativos y positivos, intranube, entre nubes, nube-aire, un rayo desde cielo despejado, un rayo ascendente desde una torre alta y cuatro tipos por encima de la nube.

Los rayos desde cielo despejado

Un rayo desde cielo despejado empieza dentro de la nube, sale por un lado de la tormenta, recorre una gran distancia lateralmente a través de aire despejado y después gira hacia abajo. Puede alcanzar el suelo donde el cielo parece azul. El NWS dice que estos rayos pueden caer a entre 10 y 15 millas de la tormenta, y que los rayos en general suelen caer a más de tres millas del centro de la tormenta, fuera de la lluvia. El NSSL describe a un ciclista alcanzado bajo un cielo sin nubes por un rayo que probablemente procedía de una tormenta situada a unas 10 millas, oculta detrás de unas montañas.

Esta es la razón de la regla más sencilla del NWS. Si puedes oír truenos, probablemente estás al alcance de los rayos.

Por encima de las nubes

Durante la mayor parte de la historia nadie supo que las tormentas también producen luz muy por encima de sus cimas. La noche del 22 al 23 de septiembre de 1989, unos investigadores que probaban una cámara de baja luminosidad captaron una descarga ascendente sobre una tormenta situada a 250 km; subió desde las cimas de las nubes, a 14 km, hacia el aire despejado de encima (Franz, Nemzek y Winckler, 1990). Las campañas aéreas de 1994 proporcionaron después las primeras imágenes en color y mediciones de altura.

Los espectros rojos son destellos rojos cuyo cuerpo principal suele estar entre 50 y 90 km de altura y medir entre 5 y 30 km de ancho, con tenues filamentos azules que cuelgan debajo, y duran menos de 16 milisegundos (Sentman y otros, 1995). Suelen aparecer por encima de grandes rayos nube-tierra positivos. Los astronautas los han fotografiado desde la Estación Espacial Internacional.

Los chorros azules son conos estrechos de luz azul que suben desde la cima de la nube a unos 100 km/s y terminan entre 40 y 50 km (Wescott y otros, 1995). Los chorros gigantes llegan más lejos, desde la cima de la nube de tormenta hasta la ionosfera inferior, según los informes de Pasko y sus colegas en 2002 y de Su y sus colegas en 2003.

Los elfos son anillos tenues que destellan entre 75 y 105 km, con entre 100 y 300 km de diámetro, en menos de un milisegundo (Fukunishi y otros, 1996). Se cree que son la ionosfera inferior calentada por el pulso de radio de un rayo intenso situado debajo. Como se extienden tan deprisa, el anillo de la exposición crece durante más de un segundo: los fenómenos de la atmósfera superior se muestran unas 100 veces más lentos que en la realidad.

Rayos gamma y antimateria

En 1994, los detectores del Compton Gamma Ray Observatory, construido para observar el universo lejano, registraron breves e intensos destellos de rayos gamma procedentes de la Tierra (Fishman y otros, 1994). Estos destellos terrestres de rayos gamma proceden de las tormentas; los electrones acelerados hasta millones de electronvoltios emiten rayos gamma al frenarse. En 2011, la nave Fermi detectó haces de electrones y positrones, las parejas de antimateria de los electrones, enviados hacia arriba desde las tormentas (Briggs y otros, 2011). Un pequeño satélite dorado en la escena de tipos abre una tarjeta sobre ellos.

Dónde caen los rayos

El NWS enumera tres factores que determinan dónde cae un rayo: la altura, una forma puntiaguda y el aislamiento. El metal no influye en el lugar donde cae. Sí conduce la corriente, y por eso el NWS recomienda alejarse de vallas metálicas, barandillas y gradas.

Los rayos también caen dos veces en el mismo lugar. El Empire State Building recibe una media de 23 rayos al año. El NSSL sugiere dos razones. Con tantos rayos, a veces dos caerán cerca por casualidad; y alguna característica de un lugar, su altura o el terreno que tiene debajo, puede convertirlo en una mejor fuente de descargas ascendentes. En la primera escena, una torre alta de la ciudad del horizonte es uno de los hallazgos ocultos, y el botón «Torre alta» envía un rayo hacia ella.

Distancia de impacto y esfera rodante

El último salto entre el líder y el suelo no se decide hasta que el líder está cerca. Los ingenieros lo describen mediante la distancia de impacto: la distancia desde la punta del líder a la que un objeto puede lanzar la descarga ascendente que se conecta con él. Dibuja una esfera de ese radio alrededor de la punta; el primer objeto que queda dentro es el que recibe el rayo.

La fórmula tradicional utilizada en la protección contra rayos es S = 10 I^0,65, con S en metros e I como corriente máxima en kiloamperios. Cooray, Rakov y Theethayi (2007) calcularon la carga del líder a partir de corrientes medidas y propusieron en su lugar S = 1,9 I^0,90. Para la corriente mediana de la primera descarga, 30 kA, la fórmula antigua da 91 m y la nueva 41 m. La escena del pararrayos utiliza la más reciente y muestra ambas en el indicador.

La misma idea da lugar al método de la esfera rodante para colocar pararrayos: imagina una esfera con la distancia de impacto como radio que rueda sobre un edificio. Todo lo que toca puede recibir un rayo; lo que no puede alcanzar queda protegido. Con la punta del pararrayos a 11,7 m de altura y una esfera de 41 m, la esfera apoyada en el pararrayos y el suelo deja sin tocar un anillo de terreno de unos 28 m alrededor del pararrayos. La fórmula es r = √(2Sh − h²), donde h es la altura del pararrayos.

Qué hace un pararrayos

Benjamin Franklin propuso el pararrayos a comienzos de la década de 1750, y el informe de rayos de la KMA fecha el descubrimiento de que el rayo es electricidad en su hipótesis y su experimento propuesto de 1752 (Krider, 2006, cuenta la historia). Un pararrayos no atrae rayos desde lejos. Ofrece al líder un lugar mejor para conectarse que el tejado, y un conductor proporciona a la corriente un camino hacia abajo hasta un electrodo de tierra, de modo que no atraviesa el edificio.

En la escena del pararrayos, el líder desciende unas 900 veces más despacio, con su esfera de distancia de impacto alrededor de la punta. Con el pararrayos colocado, casi siempre es lo primero que entra en la esfera; el conductor de bajada brilla y unos anillos de corriente se extienden desde el electrodo de tierra. Retira el pararrayos con el botón «Pararrayos» y el rayo irá en su lugar a la chimenea, el árbol, el automóvil, la valla o el terreno abierto.

Cómo lesionan los rayos a las personas

El NWS enumera cinco formas en que los rayos alcanzan a las personas. Un impacto directo convierte a la persona en parte del canal principal; es menos habitual, pero el que tiene más probabilidades de matar. Una descarga lateral salta desde un objeto más alto, normalmente un árbol, a alguien situado a uno o dos pies. La corriente de tierra se extiende desde un impacto a través del suelo y causa la mayoría de las muertes y lesiones; también mata a muchos animales de granja, porque la corriente recorre un camino largo entre sus patas delanteras y traseras. La conducción transporta la corriente por cables, tuberías y metal hasta cualquiera que los toque, y por eso el NWS recomienda no usar teléfonos con cable ni acercarse a las tuberías dentro de los edificios. Las descargas ascendentes, descritas antes, son la quinta forma.

En Estados Unidos, los rayos mataron a una media de 20 personas al año durante los diez años de 2016 a 2025, según las cifras preliminares del NWS. El NSSL sitúa la probabilidad de recibir un rayo en un año dado en 1 entre 1,2 millones, y a lo largo de una vida de 80 años en 1 entre 15 300. Las personas alcanzadas por un rayo no conservan carga: es seguro tocarlas, pedir ayuda e iniciar la RCP.

El trueno: de onda de choque a retumbo

El trueno comienza como una onda de choque. La descarga de retorno calienta el canal en unas pocas millonésimas de segundo, más deprisa de lo que el aire puede expandirse, por lo que la presión interior aumenta bruscamente. Después, el aire sale despedido hacia fuera. El NSSL dice que la perturbación es una onda de choque durante las primeras 10 yardas aproximadamente y una onda sonora corriente a partir de ahí.

El trueno retumba porque el canal es largo. Cada parte produce su sonido en el mismo momento, pero las partes están a distancias distintas de ti. Oyes primero la parte más cercana y después otras cada vez más lejanas; un canal que recorre kilómetros dentro de la nube puede mantenerte escuchando durante decenas de segundos. El NWS añade que un chasquido o un clic seco significa que el canal pasó cerca, mientras que un retumbo indica que el rayo estaba al menos a varias millas, y que el fuerte estampido que a veces oyes procede del canal principal al alcanzar el suelo.

La escena del trueno dibuja esto sobre un mapa. El canal baja hasta el suelo y después recorre varios kilómetros lateralmente dentro de la nube. Cada tramo emite su propio frente sonoro; los anillos en el suelo muestran hasta dónde ha llegado cada uno. Cuando un anillo pasa por ti, se oye ese tramo, y la gráfica situada sobre el escenario los suma. El primer trueno procede del tramo más cercano y el último del más lejano; el indicador da ambas distancias y la duración del retumbo. Si estás a 3 km del impacto, el primer sonido llega tras unos 9 segundos y el último más de 30 segundos después del relámpago.

Hasta dónde llega el trueno

El trueno se atenúa con la distancia y pierde sus tonos agudos por el camino. El NSSL señala que el aire absorbe más deprisa las frecuencias altas, por lo que un trueno cercano suena como un desgarro, después como un chasquido, y uno lejano se convierte en un retumbo grave; puede oírse hasta a 25 millas. El NWS dice que normalmente puede oírse a unas 10 millas cuando no hay ruido de fondo, y que el tráfico, el viento y la lluvia reducen esa distancia. La KMA da unos 20 km, a veces unos 40 km.

El control «Ruido de fondo» utiliza un modelo sencillo, no una medición: el nivel del trueno disminuye por la expansión y la absorción del aire, y se oye donde supera al ruido. A 30 dB, una noche tranquila, el modelo sitúa el límite en unos 18 km; a 60 dB, cerca del tráfico, en unos 4 km. Sitúa la tormenta más allá y el relámpago llega sin ningún trueno. La gente lo llama relámpago de calor, un nombre que sugiere un tipo especial visible en noches calurosas. El NSSL dice que es un rayo demasiado lejano para que se oiga su trueno.

44 relámpagos por segundo

La vieja respuesta de los libros de texto a «¿cuántos rayos hay?» era 100 relámpagos por segundo, una estimación realizada en 1925 a partir de registros de días de tormenta. Los satélites la cambiaron. El Optical Transient Detector observó todo el planeta durante cinco años y contó una media de 44 ± 5 relámpagos por segundo, sumando los intranube y los que llegan al suelo (Christian y otros, 2003). Eso supone unos 1400 millones al año. Los mismos datos muestran rayos principalmente sobre tierra, con una proporción media entre tierra y océano de aproximadamente 10 a 1.

La escena de la Tierra muestra un punto por cada relámpago, 44 por segundo de media, situados al azar pero ponderados según un mapa. Ese mapa es un modelo construido a partir de la latitud, la tierra y el mar, y los diez focos publicados; es una estimación para la imagen, no la propia cuadrícula del satélite. El contador muestra cuántos relámpagos se han producido en la Tierra desde que abriste la escena.

Los lugares con más rayos

Utilizando 16 años de observaciones del Lightning Imaging Sensor de la Tropical Rainfall Measuring Mission, Albrecht y sus colegas (2016) clasificaron los lugares con más rayos por kilómetro cuadrado. El primer puesto no está en África, como habían sugerido trabajos anteriores, sino sobre el lago de Maracaibo, en Venezuela: unos 233 relámpagos por kilómetro cuadrado al año. Las tormentas se forman sobre el lago cálido durante 297 noches al año, con un máximo en septiembre, cuando convergen las brisas de montaña, del lago y del mar. Los relámpagos son tan regulares que los marineros los utilizaban antiguamente como faro.

Kabare, en la República Democrática del Congo, ocupa el segundo puesto con 205. África tiene 283 de los primeros 500 lugares y, según señala la NASA, seis de los diez primeros. En Estados Unidos, el NSSL dice que la mayor frecuencia de rayos nube-tierra está en Florida, entre Tampa y Orlando, donde convergen el aire húmedo y las brisas marinas durante muchos días del año.

Los rayos en Corea

La red de 21 sensores de la KMA registra los impactos en el suelo sobre Corea del Sur con una precisión mediana de localización de hasta 250 m. Su informe de rayos de 2025 contó 106 750 impactos en tierra ese año. La media de diez años, de 2016 a 2025, es de 105 385. El año anterior tuvo una actividad excepcional: 145 784 impactos en 2024, y 27 431 en un solo día, el 5 de agosto, aproximadamente el 19 % del total anual.

La mayoría de los rayos coreanos caen en verano. Las medias mensuales de diez años son mayores en julio (37 073) y agosto (31 767), y menores en enero (42) y febrero (253). El laboratorio bajo el escenario utiliza esas medias: elige un mes y te dirá cuántos impactos recibe de media entonces el territorio terrestre de Corea.

Récords desde el espacio

Un detector geoestacionario de rayos observa continuamente la misma mitad del planeta, y eso permitió medir relámpagos individuales de cientos de kilómetros de longitud, llamados megarrayos. En 2025, la Organización Meteorológica Mundial certificó un récord de distancia: un solo relámpago del 22 de octubre de 2017 que recorrió 829 km desde el este de Texas hasta cerca de Kansas City (Peterson y otros, 2025). Se encontró al volver a examinar los datos de GOES-16 y superó el récord anterior, 768 km el 29 de abril de 2020. El récord de duración corresponde a un solo relámpago sobre Uruguay y Argentina el 18 de junio de 2020, que continuó durante 17,102 segundos (Peterson y otros, 2022).

Récords como estos cambian la forma de describir la seguridad frente a los rayos. Un relámpago puede recorrer cientos de kilómetros a través de las nubes y enviar descargas al suelo lejos de donde parece estar la tormenta.

Rayos en otros lugares

Las tormentas no son la única fuente. El NSSL enumera las erupciones volcánicas, los incendios forestales muy intensos que generan sus propias nubes de tormenta, las fuertes tormentas de nieve con rayos, los grandes huracanes y las explosiones nucleares en superficie. La erupción del volcán Hunga, en Tonga, el 15 de enero de 2022 envió una columna a al menos 58 km de altura y produjo más de 2600 relámpagos por minuto, dispuestos en anillos que se extendían hacia fuera con ondas de gravedad en la nube en forma de sombrilla (Van Eaton y otros, 2023).

Júpiter también tiene rayos. La nave Juno registró su emisión de radio a 600 MHz, principalmente cerca de los polos (Brown y otros, 2018), y después observó pequeños relámpagos de tormentas poco profundas en lo alto de la atmósfera (Becker y otros, 2020). Un planeta con bandas en la esquina de la escena de la Tierra abre una tarjeta sobre ellos; su tamaño y su distancia allí no están a escala.

Qué recomiendan las agencias

Las dos agencias coinciden en casi todo. No hay ningún lugar seguro al aire libre cuando hay una tormenta cerca. Los edificios sólidos y los vehículos metálicos de techo rígido con las ventanillas cerradas son seguros; los cobertizos pequeños, las tiendas de campaña, los refugios para la lluvia y los vehículos abiertos no lo son. Dentro de los edificios, no uses teléfonos con cable, nada conectado a un enchufe ni las tuberías, y mantente lejos de ventanas y puertas. Espera 30 minutos después del último trueno antes de volver a salir, porque el último rayo de una tormenta puede llegar muchos minutos después del anterior.

Difieren en una regla. La KMA sigue enseñando la regla 30-30: cuenta desde el relámpago hasta el trueno y, si son 30 segundos o menos, ve inmediatamente a un lugar seguro. El NWS ahora dice que si oyes cualquier trueno ya estás en peligro, y su lema es «Cuando ruja el trueno, entra en un lugar cerrado». Treinta segundos son unos 10 km, y los rayos pueden caer a esa distancia de la tormenta.

También describen de forma distinta qué hacer si te sorprende al aire libre. La KMA describe, como forma de reducir el riesgo mientras te alejas, agacharte con los pies juntos y mantener de 5 a 10 m de distancia de otras personas, y dice que tumbarse sobre suelo mojado es muy peligroso. El NWS dice que agacharse no te hace estar más seguro y que tumbarse aumenta el peligro de la corriente de tierra; aconseja seguir avanzando hacia un refugio. Ambas coinciden en que la única buena respuesta es entrar a tiempo en un edificio.

Sobre los relámpagos de esta exposición

El rayo produce un destello brillante, y los destellos brillantes repetidos rápidamente pueden desencadenar crisis en personas con epilepsia fotosensible. Una revisión para la Epilepsy Foundation of America encontró que de 15 a 25 destellos por segundo son los más provocadores, dentro de un intervalo de 1 a 65 (Fisher y otros, 2005). Esta exposición somete cada gran cambio luminoso del escenario a un único límite: un nuevo pico solo puede empezar 0,34 segundos después del anterior, de modo que nunca hay más de tres por segundo, y las descargas que llegan antes se unen al resplandor existente en lugar de producir un nuevo destello. El interruptor «Destellos suaves» separa los picos un segundo y los debilita. Se activa por sí solo cuando tu dispositivo solicita movimiento reducido.

Esto también significa que el escenario no muestra el parpadeo real de un rayo de varias descargas a velocidad normal, en el que las descargas están separadas por decenas de milisegundos. La escena a cámara lenta muestra esas descargas una a una en su lugar.

En qué difiere el modelo de la realidad

El pueblo, la tormenta y cada distancia de la primera escena tienen su tamaño real, y los retrasos del sonido se calculan exactamente a partir de la distancia y la temperatura. Algunas cosas están simplificadas:

• El canal crece mediante escalones aleatorios atraídos hacia el suelo. Su forma es plausible, no una copia de ningún rayo medido.
• La nube se construye con volúmenes suaves y se ilumina desde dentro con el relámpago; no simula el flujo del aire.
• En la escena de la nube, las partículas son miles de veces demasiado grandes y el tiempo avanza deprisa, y la carga sigue una regla (signo según temperatura, cantidad según colisiones), no un modelo de microfísica.
• El trueno que se oye frente al ruido utiliza un modelo sencillo de nivel; el trueno real depende del canal, el suelo, el viento y las capas de temperatura.
• El mapa de la Tierra es un modelo, como se ha descrito antes. Los 44 por segundo, la proporción entre tierra y océano y los valores de los focos son medidos; la forma del resplandor es una estimación.
• Los rayos globulares aparecen de vez en cuando tras impactos cercanos. Hay pruebas reales de su existencia, incluido un espectro registrado (Cen, Yuan y Xue, 2014), pero su funcionamiento sigue siendo objeto de debate.

La visita guiada y el laboratorio

La visita guiada recorre 19 pasos, desde contar el primer rayo hasta las normas de seguridad. Cada paso configura el escenario por ti: la escena, la cámara, la distancia y el tipo de rayo. La pestaña «Controles» ofrece los mismos ajustes para usarlos libremente; la pestaña «Partes» enumera 31 partes repartidas por las siete escenas y desplaza la vista hacia cada una.

Debajo del escenario, el laboratorio conserva lo que haces. Los retos se guardan en tu navegador y se marcan con una estrella cuando se resuelven. El libro de rayos marca cada tipo, lugar y récord cuando lo ves en el escenario. Los hallazgos ocultos son elementos del escenario que abren una tarjeta al pulsarlos; algunos aparecen solo de vez en cuando, como los relámpagos silenciosos tras las colinas, un espectro sobre la tormenta o una bola de luz después de un impacto cercano. La tabla «Rayos recientes» enumera los diez últimos relámpagos con su distancia, descargas y corriente.