{"id":89913,"date":"2010-05-01T00:00:00","date_gmt":"2010-05-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2010\/05\/01\/polvareda-centellante\/"},"modified":"2017-02-02T17:47:19","modified_gmt":"2017-02-02T19:47:19","slug":"polvareda-centellante","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/polvareda-centellante\/","title":{"rendered":"Polvareda centellante"},"content":{"rendered":"

\"\"NASA<\/span>Desde hace cinco a\u00f1os, el f\u00edsico alem\u00e1n Hans Herrmann intercala su trabajo habitual en la famosa Escuela Polit\u00e9cnica de Z\u00farich (ETH) con viajes constantes al nordeste brasile\u00f1o, en donde es profesor visitante de la Universidad Federal de Cear\u00e1 (UFC). En una de esas visitas, el investigador observ\u00f3 el hermoso espect\u00e1culo nocturno producido por destellos y rayos durante las tempestades de arena en las dunas de Jericoacoara, norte de Cear\u00e1. Intrigado ante la inesperada presencia de esa actividad el\u00e9ctrica en un ambiente extremadamente seco y aparentemente p\u00e9simo conductor de la corriente el\u00e9ctrica, se volvi\u00f3 a casa y se puso a pensar en un fen\u00f3meno que hace un siglo y medio atr\u00e1s intrigaba al gran cient\u00edfico ingl\u00e9s Michael Faraday: \u00bfpor qu\u00e9 el choque continuo de granos de arena o de cenizas volc\u00e1nicas, materiales com\u00fanmente tenidos como neutros, puede generar espont\u00e1neamente grandes descargas Con la ayuda de dos colegas de la ETH, Herrmann acaba de formular una respuesta a este enigma y la ha publicado en un art\u00edculo que del d\u00eda 11 de abril en el sitio de la revista cient\u00edfica brit\u00e1nica Nature Physics.<\/p>\n

La explicaci\u00f3n da cuenta de una antigua contradicci\u00f3n, que con todo es poco conocida entre los legos en el tema. Cuando colisionan, dos part\u00edculas con cargas el\u00e9ctricas tienden a neutralizarse. El polo negativo de una atrae y anula al polo positivo de la otra. Hasta all\u00ed, lo normal. Pero en circunstancias especiales, como en las tempestades de arena de los desiertos y en las erupciones de los volcanes, el choque de dos part\u00edculas con ciertas caracter\u00edsticas compuestas de un mismo material y el\u00e9ctricamente neutras (con la misma cantidad de carga positiva y negativa) produce, parad\u00f3jicamente, el efecto contrario. En lugar de neutralizarse, al chocarse en el aire bajo el efecto de un campo el\u00e9ctrico externo, desencadenan un crecimiento de las cargas el\u00e9ctricas presentes en el sistema, que hasta ese momento parec\u00eda estar en equilibrio. Con cada colisi\u00f3n, una part\u00edcula acumula m\u00e1s carga positiva y pierde toda la carga negativa, mientras lo opuesto sucede con la otra part\u00edcula, que aumenta progresivamente su carga negativa y pierde la positiva. Por ende, en condiciones espec\u00edficas, sucesivos choques entre granos pueden provocar una escalada de energ\u00eda en el sistema, transformando part\u00edculas que anteriormente se comportaban como aislantes el\u00e9ctricos en un medio conductor de grandes descargas. De all\u00ed a la ocurrencia de una descarga es un paso. Los choques en el aire aumentan la polarizaci\u00f3n de los granos, explica Herrmann. Las cargas negativas se almacenan en la cima de las part\u00edculas y las positivas en su base.<\/p>\n

De acuerdo con simulaciones realizadas en computadora y experimentos reales con part\u00edculas granulares realizados en laboratorio, los f\u00edsicos de la ETH montaron un escenario esquem\u00e1tico simplificado tendiente a explicar el proceso de surgimiento de las descargas el\u00e9ctricas en nubes de polvo. Imag\u00ednese una nube hipot\u00e9tica con tan s\u00f3lo dos granos de arena. Cuando se aplica un campo el\u00e9ctrico de fondo al sistema, se produce la polarizaci\u00f3n de cargas en las part\u00edculas. En cada grano de arena, la carga positiva se concentra en el hemisferio sur y la misma cantidad de carga negativa migra hacia el hemisferio norte. Cabe acotar que en ese momento, antes de que se produzca cualquier colisi\u00f3n, ambas part\u00edculas, pese a estar divididas en dos mitades con signo el\u00e9ctrico opuesto, son el\u00e9ctricamente neutras. Por cuestiones did\u00e1cticas, los investigadores dijeron que cada grano lleva una unidad de carga positiva en su base y una de carga negativa en la cima. Cuando se produce el choque de las part\u00edculas, el hemisferio sur de un grano (de carga positiva) tropieza con el hemisferio norte (negativo) del otro. Este contacto hace que estas mitades se anulen el\u00e9ctricamente: sus cargas caen a cero. Pero sobra carga en los extremos de los granos que no colisionaron. Una part\u00edcula permanece con una unidad de carga positiva en su base (y cero de carga negativa en el tope) mientras la otra aparece con una carga negativa en el tope (y cero positiva en la base).<\/p>\n

Explosiones en silos – En otras palabras, el encontronazo produce un grano el\u00e9ctricamente positivo y otro negativo. Este proceso, repetido innumerables veces en una nube de polvo, con miles de part\u00edculas, resulta en un desequilibrio energ\u00e9tico que puede culminar en un rayo o una centella. Nuestro modelo explica la formaci\u00f3n de descargas el\u00e9ctricas en nubes compuestas por part\u00edculas id\u00e9nticas, afirma Herrmann. Si las part\u00edculas fuesen distintas, este principio tambi\u00e9n se aplicar\u00eda, pero los c\u00e1lculos ser\u00edan m\u00e1s complicados. Est\u00e1 tambi\u00e9n la cuesti\u00f3n (no respondida) acerca de c\u00f3mo surge un campo el\u00e9ctrico de fondo en una tormenta de arena. Las colisiones \u00fanicamente energizar\u00e1n los granos de arena si existe previamente un campo actuando en el sistema.<\/p>\n

Por iron\u00eda de la naturaleza, pocos d\u00edas despu\u00e9s de que Herrmann y sus colegas publicaron el art\u00edculo en Nature Physics, el mundo pudo ver descargas el\u00e9ctricas ocasionadas por colisiones de part\u00edculas granulares. A mediados de abril, el glaciar volc\u00e1nico Eyjafjallajoekull, en Islandia, entr\u00f3 en erupci\u00f3n. Adem\u00e1s de detener el tr\u00e1fico a\u00e9reo de buena parte de Europa durante seis d\u00edas, la enorme estela de cenizas expelidas por la boca humeante de la monta\u00f1a desencaden\u00f3 potentes rayos. Las cenizas de un volc\u00e1n tambi\u00e9n pueden cargarse el\u00e9ctricamente, pero eso solamente sucede en el momento de la erupci\u00f3n, cuando est\u00e1n muy agitadas y la densidad de part\u00edculas es alta, explica Herrmann. Los granos de arena y las cenizas volc\u00e1nicas no son las \u00fanicas part\u00edculas que pueden cargarse el\u00e9ctricamente en raz\u00f3n de colisiones repetidas. Este fen\u00f3meno puede repetirse e incluso causar explosiones en silos con granos, en empresas farmac\u00e9uticas que procesan componentes de medicamentos y en la industria del carb\u00f3n. En los desiertos, el desplazamiento de arena ocasionado por los rotores de un helic\u00f3ptero que vuela a baja puede ocasionar peligrosas chispas. La polvareda cargada el\u00e9ctricamente tambi\u00e9n es apuntada como la responsable por la p\u00e9rdida de eficiencia de las bater\u00edas solares usadas en Marte y en la Luna, y al adherirse a \u00e9stos, por los da\u00f1os en los trajes espaciales.<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico
\n<\/strong><\/em>P\u00c4HTZ, T. et al<\/em>. Why do particle clouds generate electric charges<\/a>. Nature Physics<\/strong>, Publicado on-line en 11\/04\/2010.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Por qu\u00e9 se producen descargas el\u00e9ctricas en las nubes de arena","protected":false},"author":13,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304],"coauthors":[101],"class_list":["post-89913","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89913","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/13"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=89913"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89913\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=89913"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=89913"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=89913"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=89913"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}