Tornado — El modelo eléctrico

por Andrew Hall

Plasma frío y polvoriento…

Anteriormente, en "El electrodo de la naturaleza", vimos un modelo de Tierra Eléctrica para la formación de rayos, impulsado por una corona de plasma formada por la condensación y congelación del vapor de agua en la corriente ascendente central de la nube de tormenta. También examinamos la propia tormenta eléctrica, y un modelo eléctrico del circuito que la impulsa, en "El termopar del verano". Consideremos ahora el fenómeno meteorológico más dramático de todos, el tornado, y cómo estos torbellinos masivamente destructivos también se forman a partir de una corona de plasma dentro de una tormenta.

Para que el aire se convierta en plasma y conduzca corriente, debe estar parcialmente ionizado. Un estado de plasma puede definirse por la "densidad de plasma" —el número de electrones libres por unidad de volumen— y el "grado de ionización" —la proporción de átomos ionizados por pérdida o ganancia de un electrón.

Un gas con tan solo el 1% de sus partículas ionizadas ya es un plasma, que responde a los campos magnéticos y muestra una alta conductividad eléctrica. Un plasma parcialmente ionizado suele llamarse plasma frío, y un plasma muy ionizado, plasma caliente. La descarga de una corona es predominantemente una corriente oscura y fría, invisible al ojo.

Los arcos de nube a tierra proceden de las regiones de mayor densidad de carga de la corona, sobre todo alrededor de la corriente ascendente central, donde la corriente de esa corriente ascendente genera iones. La carga en el suelo se acumula debajo de esa región en respuesta, y el campo eléctrico se refuerza, amplificando y enfocando la avalancha de electrones del mismo modo que una lente enfoca la luz, hasta formar un canal de plasma continuo. Cuando el canal conecta con el suelo y descarga una corriente caliente, se envuelve fuertemente en su propio campo magnético, en lo que se llama un Z-pinch.

Alejándose de esta región autoionizante y de campo electromagnético alto de la corona, los electrones libres "escupen" hacia el suelo, pero carecen de la energía y el enfoque necesarios para formar una avalancha completa, creando en cambio una nube móvil de gas ionizado que sigue el gradiente del campo hacia el suelo, generando una corriente oscura. Se dice que la corriente "deriva" en esta región, aunque el campo eléctrico sigue organizando a los iones en deriva en un canal columnar.

Arriba, el centro de la descarga coronal está enfocado y aporta más energía a la cascada de electrones, creando el potencial para arcos (véase la distribución de densidad de corriente en la parte inferior del diagrama). Más cerca del borde exterior de la corona, las reacciones más débiles se manifiestan como una transferencia de momento y calor con iones y partículas neutras. Los vientos descendentes y las ráfagas descendentes son el resultado habitual de esto.

La transferencia de momento se manifiesta como vientos descendentes mediante el proceso de electrocinesis: especies neutras atraídas y movilizadas por las partículas cargadas que descienden a toda velocidad por el gradiente del campo eléctrico hacia el suelo, creando un "viento eléctrico" que arrastra el fluido a granel a lo largo del gradiente del campo eléctrico.

Si la tasa de ionización supera a la de recombinación, el plasma formará un "streamer" (chorro), un zarcillo de plasma entre la nube y la tierra, que empuja por delante una región de ionización generadora de plasma y arrastra tras de sí una nube de plasma frío. Cuando este plasma golpea el suelo, se produce un punto catódico, y el campo electromagnético se redistribuye a lo largo del canal de plasma, enfocándolo.

El punto catódico en el suelo atrae carga positiva hacia sí, arrastrando partículas neutras, de nuevo por electrocinesis, y creando los vientos entrantes que generan un vórtice en el suelo. Este es el momento en que el tornado "toca tierra", cuando el aire cargado y el polvo fluyen hacia dentro y ascienden en espiral alrededor del invisible zarcillo de plasma.

La acción es análoga al encuentro entre el líder de la descarga del rayo y el "streamer" positivo del suelo, que se juntan para crear un canal para la descarga del rayo: dos eventos aparentemente separados, organizados en una única estructura coherente por el campo eléctrico.

La corriente de plasma así creada forma un circuito completo hacia tierra, solo que parcialmente ionizado y diluido con especies predominantemente neutras. Sus densidades de energía y carga son demasiado bajas para formar un arco, así que en su lugar se forma un canal de plasma complejo llamado Convección de Marklund.

La rotación es una consecuencia natural del circuito. El aire neutro se difunde alejándose de la corriente de Marklund, creando baja presión. Pero los iones positivos cerca del suelo arrastran aire, polvo y escombros hacia el punto de contacto con el suelo, creando vientos entrantes y un cambio brusco de dirección hacia arriba y alrededor del zarcillo. El encuentro de estos vientos opuestos es el vórtice del suelo. El propio flujo de corriente en el plasma rota, siguiendo una trayectoria helicoidal al interactuar con el campo magnético que lo rodea. La apariencia de un tornado es precisamente la morfología esperada de una corriente de Marklund. El aumento del flujo de corriente hace que el tornado "gane velocidad de giro".

Se forma una corriente negativa interna en espiral hacia el suelo, y una espiral externa de viento iónico positivo que fluye hacia arriba, hasta la fuente de la descarga coronal en la nube.

Como el tornado es una corriente de plasma parcial y fría que intercambia carga entre el suelo y la atmósfera, el viento puede empujarlo y crear una trayectoria inclinada o quebrada, y desplazarse lejos de su punto de origen.

Evidencias…

Hay varios indicios reveladores de que el modelo eléctrico de la génesis de los tornados es correcto.

Nubes pared…

Una de las evidencias es la "nube pared" (wall cloud). Este tipo de nube se forma antes de un tornado en la evolución típica de una tormenta. Desarrolla rotación, y a veces se puede ver cómo sus nubes suben y bajan de forma agitada. Bajo la base de la nube principal se ven jirones de nubes de nivel bajo siendo atraídos hacia ella.

La nube pared es la expresión física de la corona. A medida que la corona acumula carga, crea un muro vertical de nube que desciende, mientras la ionización condensa la humedad en la columna de aire situada debajo, algo incongruente con la inclinación y el movimiento generales de las nubes de la tormenta y de los vientos entrantes. Es la evidencia visual de una región donde el campo eléctrico se está reforzando y la corona está aumentando su densidad de carga antes de establecer una corriente hacia el suelo mediante un tornado.

La nube en embudo no siempre emerge del centro de la nube pared. A menudo aparece a lo largo de sus bordes, o desde las nubes circundantes.

Esto se debe a que la región de densidad de carga es móvil y puede desplazarse. También puede multiplicarse, creando varios tornados.

Como es característico de corrientes paralelas, varios tornados se mantienen alejados entre sí, como si se repelieran, igual que dos cables paralelos por los que circula corriente en la misma dirección. En las raras ocasiones en que los tornados parecen fusionarse, puede que simplemente uno muera mientras el otro le "roba" su corriente.

La desaparición y reaparición súbita de los tornados, así como los saltos o elevaciones que a veces parecen mostrar, probablemente se deban a una corriente pulsante procedente de una descarga coronal inestable, que se debilita hasta que la recombinación "roba" la corriente, y luego revive cuando la tasa de ionización vuelve a superar la de recombinación y se restablece un circuito completo hacia el suelo.

Tornados y rayos…

Como se comentó en "El electrodo de la naturaleza" y "El termopar del verano", la frecuencia de rayos es máxima alrededor de la corriente ascendente central, y aumenta con la fuerza del viento ascendente. Cuando se forma un tornado, la frecuencia de rayos nube-tierra disminuye hasta que el tornado muere, y luego vuelve a su nivel anterior. También se ha observado que los rayos positivos son más frecuentes en tormentas con tornados.

Esto último es prueba de que la corona en el yunque de la tormenta, que emite rayos positivos, es fundamental para crear la intensidad de campo eléctrico necesaria para un tornado. Amplifica la intensidad del campo que afecta a la corona negativa en la base de la nube, debajo, creando las condiciones necesarias para los tornados.

El hecho de que los rayos nube-tierra disminuyan mientras el tornado gana velocidad es prueba de que la corona forma parte de un circuito eléctrico coherente, en el que la corriente de una región "roba" la corriente de otra.

Vistas, olores y sonidos…

Las tormentas que producen tornados suelen caracterizarse por un tono verdoso en las nubes. Muchos científicos lo achacan al reflejo de las luces de la ciudad, y su búsqueda de luces urbanas verdosas continúa. El tenue resplandor de una descarga coronal en el interior de la formación nubosa explica ese tono verde.

También se reportan luminosidad en las nubes y en el embudo. La ciencia establecida lo atribuye a fuentes de luz mal identificadas: rayos, luces de la ciudad o chispazos de líneas eléctricas caídas. Sin duda, en parte es así, pero probablemente parte del fenómeno se deba también al efecto de la descarga coronal. Los relámpagos no producen un resplandor continuo.

El oxígeno ionizado puede recombinarse y producir ozono, que tiene un característico "olor a gas" parecido al cloro. Este olor es reportado a menudo por los testigos.

También hay sonidos de silbido procedentes de la base del embudo. Se sabe que las nubes en embudo y los tornados pequeños producen sonidos armónicos: silbidos, gemidos, zumbidos o un sonido parecido al de abejas. La liberación de ozono produce ese silbido.

Las líneas de transmisión eléctricas sometidas a condiciones de sobretensión producen exactamente estos mismos efectos: un tenue resplandor luminiscente, producción de ozono y su silbido y olor característicos. Su causa es la descarga coronal.

Los tornados también producen infrasonido identificable. Es inaudible para el oído humano, pero puede sentirse: produce náuseas, agitación y calor corporal, efectos que a menudo se sienten en presencia de tornados —aunque el miedo también podría causarlos—.

Se han reportado rayos en el interior del propio embudo. Podrían ser una forma de descarga de nube a nube, entre las corrientes positiva y negativa que fluyen en direcciones opuestas dentro de la convección de Marklund.

Se ha observado que los tornados tienen una columna interior y otra exterior, aunque los científicos de la corriente dominante lo consideran una ilusión. Sin embargo, la columna interior puede verse cuando la vaina exterior de polvo se disipa o es arrastrada por el viento. Esto concuerda con la doble pared que se forma en una convección de Marklund.

Los investigadores han medido que los tornados emiten en el espectro electromagnético. Los tornados emiten "sferics", el mismo tipo de ruido de radio de banda ancha que producen las descargas de rayos.

Tornados sin supercélula…

¿Y si no hay supercélula? ¿Cómo se forman entonces el resto de fenómenos de vórtice —landspouts, trombas marinas, gustnadoes y remolinos de polvo (dust devils)— y cómo se relacionan entre sí?

Por el mismo mecanismo propuesto aquí para el tornado de supercélula, solo que en una forma de menor energía.

Las nubes en embudo que nunca llegan a tocar el suelo son un zarcillo de corriente de Convección de Marklund que empieza a recombinarse más rápido de lo que genera iones, y muere. Los landspouts, gustnadoes y trombas marinas comienzan todos con una perturbación en la superficie —un vórtice sin nube, o al menos sin nube pared visible ni rotación—. Se trata de casos de acumulación iónica más fuerte a nivel del suelo, que crean primero un vórtice de suelo fuerte, mientras que la corona de arriba es débil y difusa.

Esto concuerda con las observaciones de remolinos de todo tipo, incluidos los remolinos de polvo y las trombas, que se ha visto que empiezan en el suelo. O en el agua —en el caso de una tromba marina—, donde la evolución documentada comienza con una misteriosa "mancha oscura" sobre el agua.

Las tormentas eléctricas, los rayos y los tornados —todos ellos productos del mismo fenómeno meteorológico— pueden modelarse perfectamente desde el punto de vista eléctrico. Los campos electromagnéticos, la ionización, la corriente, la capacitancia y la inducción rigen la naturaleza. Es evidente en cada aspecto de la naturaleza, porque los patrones fractales y autosemejantes aparecen siempre.

La ciencia establecida se aferra a un modelo gravitatorio que ignora esta causa fundamental, y en su lugar diseca febrilmente las interacciones termodinámicas y de dinámica de fluidos que emergen, buscando respuestas, como quien intenta averiguar la hora desmontando el reloj. Como resultado, siempre se quedan cortos.

[Traducido y adaptado por metahistoria.org a partir del artículo «Tornado — The Electric Model», de Andrew Hall (fuente: thunderbolts.info)]