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Ciencia

Cazadores de rayos

Un equipo del Inpe sale al campo durante las tempestades para filmar relámpagos del sudeste brasileño y mapear su incidencia

Se dice que una imagen vale mil palabras. Pero ¿de que sirve filmar y fotografiar rayos, un fenómeno ya monitoreado por los detectores en tierra e incluso vía satélite? De mucho para el físico Odim Mendes Júnior, del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe) de Brasil. La lente de una cámara capta detalles que no serían registrados o pasarían desapercibidos entre los datos de los sensores, aclara Mendes: “Parámetros importantes como la trayectoria, al tortuosidad y la ramificación de un rayo no son captados por los instrumentos convencionales. Las filmaciones, por lo tanto, incluso aquellas hechas por aficionados, ayudan a entender mejor el fenómeno”.

Desde hace dos años, Mendes Júnior coordina el proyecto Via-Lux, junto a un equipo multidisciplinario, para trazar una radiografía de los relámpagos del sudeste brasileño, especialmente del estado de São Paulo, con fotos y principalmente con imágenes en movimiento. Ya ha reunido más de 100 horas de filmación y 300 imágenes de rayos. La mayor parte del material está compuesta por descargas que alcanzaron la región de São José dos Campos, en donde se encuentra el Inpe, pero también hay registros obtenidos en Minas Gerais, Goiás y Mato Grosso do Sul.

El proyecto hace que el equipo adopte hábitos poco comunes. Para ellos, el mal tiempo es buen tiempo para trabajar. Ni bien la computadora – conectada a un sistema desarrollado en el marco del proyecto para monitorear el tiempo en el sudeste brasileño – suministra indicios de una tempestad en las adyacencias, los investigadores salen rápidamente para otra misión como cazadores de rayos. Munidos de una filmadora de alta resolución que capta más de 400 cuadros por segundo, una filmadora convencional para registrar 30 cuadros por segundo y una buena cámara fotográfica, ellos salen con un lema: seguir a los rayos para registrarlos y correr para escapar a sus descargas. “Una vez, llegué a permanecer a 8 metros de donde cayó un rayo, pero nunca me lastimé”, cuenta el coordinador.

Una vez documentado el rayo con la cámara, el cazador toma un aparato de GPS (Sistema de Posicionamiento Global) y anota las coordenadas geográficas del lugar, para saber con precisión en dónde cayó. “De esa manera”, explica, “podemos verificar cómo registran los sistemas de detección de descarga el evento filmado, pues pretendemos contribuir también para llegar a un nuevo entendimiento de los importantes sistemas que ya están actuando”.

En algunos casos, una incursión en busca de rayos puede resumirse a menos de 2 segundos de filmación útil. Pero cuando el film es tratado en la computadora, desmontado cuadro por cuadro, puede rendir una rica secuencia de imágenes. En una de éstas, obtenida en São José, a las 19:18hs del día 4 de enero pasado, se observa que el relámpago produjo diez descargas diferentes, cosa poco común (vea las fotos).

Las dos primeras fueron extremadamente rápidas (menos de 17 milisegundos) y realizaron el mismo trayecto casi vertical desde la nube hasta el suelo. Pero la tercera fue muy diferente, empezando por la duración: 238 milisegundos, es decir, 14 veces mayor que las anteriores. Y su canal de ionización – la trayectoria del rayo – fue más inclinada y tortuoso, diferente a los anteriores y con una peculiaridad: antes de llegar al suelo, se posicionó de manera visiblemente perpendicular. Esto indica que el lugar alcanzado debe ser buen conductor de la electricidad. Las otras descargas repitieron el trazado de esta tercera, aunque duraron menos.

Pero ¿qué tipo de información sobre ese filete tortuoso de luz que se apagó y se encendió dos o tres veces fue archivado en los sensores que monitorean los cielos de Brasil? Debe haber un registro de ese rayo, ya que es precisamente el sudeste la única región enteramente cubierta por un sistema regular de sensores. Ese registro debe reunir algunas características: intensidad y polaridad de la carga eléctrica – si es positiva, negativa o bipolar -, número de descargas producidas (en este caso, diez) y lugar aproximado en donde cayó. Pero la reconstitución exacta de la trayectoria, de la nube al suelo, así como el registro de situaciones inusitadas solo pueden realizarse a través de imágenes tales como las obtenidas en el marco del proyecto.

Bases de datos
Además de producir y obtener de terceros imágenes de rayos, el equipo desarrolla un software, el ThoR-SLA, para organizar grandes bases de datos de relámpagos, clasificándolos de acuerdo con diversos parámetros. Esto permitirá, entre otras cosas, la automatización de los informes. Empero aún esté no concluido, el ThoR ya está dando resultados: se verificó que, en relámpagos con varias descargas, el valor de la segunda puede ser mayor que el de la primera. “Es un dato importante para el proyecto de sistemas de seguridad. A partir de esa información, podemos esperar más frecuentemente que una segunda descarga más fuerte incida sobre un equipamiento o instalación, cuya protección debe estar preparada para recibirla”, dice el investigador. Otro módulo del programa permite simular el camino y el comportamiento de las descargas eléctricas. El resultado de la simulación y los caminos de una descarga filmada pueden ser vistos en las imágenes obtenidas.

El misterio brasileño
Con todo, los rayos aún están rodeados de misterio. En Brasil, las incógnitas son aún mayores, pero hay razones de sobra para el interés por el tema. El tamaño y la posición del país favorecen los fenómenos generadores de tempestades y hay una gran actividad eléctrica atmosférica – solo cubierta regularmente por los sensores en el sudeste y partes del sur, y en el centro-oeste. Otra complicación: los satélites que podrían rastrear relámpagos quedan “ciegos” al pasar sobre el sudestey las adyacencias debido a la interferencia de la llamada Anomalía Magnética del Atlántico Sur.

“Los satélites tienen todavía otro problema: registran la cantidad total de rayos producida, sin distinción entre los que permanecen en el aire y los que llegan a la superficie del planeta”, agrega el investigador Osmar Pinto Júnior, colega de Mendes en el Inpe y autor de un estudio sobre los rayos que cayeron en el estado de São Paulo durante el último verano (lea a continuación).

EL PROYECTO
Análisis Observacional y Modelado Numérico de Relámpagos del Sudeste de Brasil (Proyecto Via-Lux)
Modalidad
Línea regular de auxilio a la investigación
Coordinador
Odim Mendes Júnior – Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe)
Inversiones
R$ 12.860,00 y US$ 49.647,00

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