Relámpagos globulares:
¿realidad o mito? Traductor traducir

Los rayos globulares siguen siendo uno de los temas más misteriosos y controvertidos de la física atmosférica moderna. Este fenómeno, un objeto esférico luminoso observado durante tormentas eléctricas, ha atraído la atención de científicos, investigadores y observadores de todo el mundo durante siglos. A pesar de miles de testimonios y docenas de modelos teóricos, la naturaleza de los rayos globulares sigue sin resolverse, lo que los convierte en uno de los fenómenos más intrigantes de la ciencia moderna.

Contexto histórico y primeras descripciones

El estudio de los rayos globulares se remonta a varios siglos atrás. La primera observación documentada en Inglaterra la realizó el monje benedictino Gervasio de la Catedral de Canterbury en 1195, donde describió «una señal maravillosa que descendía cerca de Londres» como una densa nube oscura de la que emergía una sustancia blanca que adquiría una forma esférica.

El estudio sistemático del fenómeno comenzó en el siglo XIX gracias al físico y astrónomo francés François Arago, quien fue el primero en recopilar y sistematizar los relatos de testigos oculares. En la segunda mitad del siglo XIX, describió aproximadamente 30 casos de observaciones de rayos globulares. Muchos contemporáneos de Arago los descartaron como una ilusión óptica, lo que limitó considerablemente el interés científico en el fenómeno.

Durante la época soviética, el académico Pyotr Kapitsa e Igor Stakhanov realizaron importantes contribuciones al estudio de este fenómeno. Kapitsa sugirió que las bolas brillantes podrían ser descargas de gas que se desplazan a lo largo de las líneas de fuerza de una onda electromagnética generada durante una tormenta eléctrica.

Observaciones modernas y relatos de testigos presenciales

Según estimaciones modernas, aproximadamente una de cada 150 personas afirma haber visto un rayo globular. Las observaciones típicas describen objetos luminosos de aproximadamente 20 centímetros de diámetro, aunque su tamaño puede variar desde unos pocos centímetros hasta varios metros. La duración de estos objetos suele oscilar entre unos segundos y varios minutos.

Las características descritas por los testigos incluyen la capacidad de los objetos para moverse horizontalmente, flotar en el aire, atravesar paredes y ventanas sin daños visibles, y producir silbidos y un olor distintivo a ozono. Muchos testigos refieren profundos efectos psicológicos tras el avistamiento, que van desde el asombro hasta el miedo intenso.

El profesor Anatoly Nikitin, de la Academia Rusa de Ciencias, describe un incidente ocurrido en 1948 en Tushino, donde Ida Naboko, de 17 años (más tarde física y matemática), observó un objeto pulsante de color azul rojizo y violeta, de entre 15 y 20 centímetros de diámetro, que se movía hacia una línea eléctrica y explotó al entrar en contacto con un poste de metal, dejando rastros de metal oxidado.

Teorías y modelos científicos

Existen numerosas teorías que intentan explicar la naturaleza de los rayos globulares. Las principales áreas de investigación incluyen modelos de plasma, teorías electromagnéticas, hipótesis químicas y modelos basados ​​en nanopartículas.

Modelos de plasma y electromagnéticos

Una de las teorías más desarrolladas sugiere que el rayo globular es una formación de plasma. El modelo de Shironosov se basa en la naturaleza resonante del fenómeno, donde el plasma es retenido por sus propios campos magnéticos de decenas de megaoerstedios. Según esta teoría, el rayo globular es un plasma autoestable con un movimiento ordenado y sincrónico de partículas cargadas.

La teoría relativista de microondas propuesta por Wu explica la formación de rayos globulares mediante la acción de un haz de electrones relativista, que genera una intensa radiación de microondas. Esta radiación ioniza el aire, y la presión de la radiación crea una burbuja esférica de plasma que retiene la radiación de forma estable.

Modelo de nanopartículas de silicio

La conocida teoría de Abrahamson y Dinniss sugiere que los rayos globulares se forman cuando un rayo común impacta el suelo, vaporizando los minerales del mismo. El carbono del suelo reduce los óxidos de silicio a silicio elemental, creando un gas de átomos de silicio energéticos. Estos se recombinan en nanopartículas o filamentos que, flotando en el aire, reaccionan con el oxígeno, liberando calor y luz.

Experimentos de laboratorio de Paiva y sus colegas demostraron la posibilidad de crear esferas luminosas mediante descarga eléctrica a través de silicio puro. Los objetos resultantes poseían muchas propiedades atribuidas a las centellas naturales, incluyendo una duración de varios segundos.

Enfoques experimentales modernos

Investigadores del Instituto Max Planck crearon esferas de plasma incandescente, de entre 10 y 20 centímetros de diámetro, que flotan sobre el agua y duran aproximadamente medio segundo. Físicos de la Universidad Estatal de Moscú han desarrollado un modelo según el cual los rayos globulares se asemejan más a un globo aerostático lleno de gas caliente.

Un equipo de la Universidad de Tel Aviv utilizó un taladro de microondas (un dispositivo alimentado por un magnetrón de 600 vatios) para crear análogos de laboratorio. La energía del taladro creó un punto caliente fundido en un objeto sólido, y al retirarlo, parte del material sobrecalentado se desprendió, formando una columna de fuego que luego se transformó en una bola brillante.

Hipótesis controvertidas y críticas

Teoría de las alucinaciones magnéticas

Los científicos austriacos Josef Peer y Alexander Kendl, de la Universidad de Innsbruck, propusieron una explicación alternativa para algunos de los fenómenos observados de rayos globulares. Investigaron los efectos de los campos magnéticos generados por descargas de rayos en el cerebro humano.

Según su hipótesis, los fosfenos (imágenes visuales que aparecen al exponerse a campos electromagnéticos intensos) surgían en los centros visuales de la corteza cerebral. Los investigadores comparan este efecto con la estimulación magnética transcraneal, donde los pulsos magnéticos activan los fosfenos.

Los cálculos muestran que los campos magnéticos fluctuantes pueden provocar alucinaciones de objetos redondos y brillantes en observadores a una distancia de 20 a 200 metros de un rayo. Los científicos estiman que, en aproximadamente el uno por ciento de los encuentros cercanos con rayos, un campo magnético fluctuante puede provocar alucinaciones.

Limitaciones de la teoría de las alucinaciones

Los críticos señalan que la teoría de las alucinaciones magnéticas no puede explicar todos los aspectos del fenómeno. Las quemaduras graves y las muertes atribuidas a los rayos globulares requieren una explicación material. Además, las alucinaciones no pueden explicar las huellas físicas que dejan los rayos globulares: daños en vidrio, superficies metálicas y otros materiales.

Evidencia física y rastros materiales

Uno de los argumentos clave a favor de la existencia real de los rayos globulares son los casos documentados de daños materiales y rastros físicos.

Análisis espectral de 2012

En 2012 se produjo un gran avance cuando científicos chinos de la Universidad Normal del Noroeste de Lanzhou realizaron un estudio. Mientras estudiaban rayos ordinarios en la meseta de Qinghai, registraron accidentalmente el espectro y un video de alta velocidad de un rayo globular. Un objeto de aproximadamente 5 metros de diámetro apareció inmediatamente después de que el rayo impactara en el suelo, a 900 metros de los instrumentos.

El análisis espectral reveló líneas de emisión de silicio, hierro y calcio, elementos previsibles en los minerales del suelo según la teoría de Abrahamson. Esto se convirtió en la primera confirmación instrumental de la composición de los rayos globulares y respaldó indirectamente la hipótesis de las nanopartículas de silicio.

Casos de destrucción y daños

Los casos documentados de impacto físico por rayos globulares incluyen destrucción de edificios, daños a equipos electrónicos y lesiones personales. En 2013, en la aldea de Mogsokhon, en el distrito de Kizhinginsky de Buriatia, un rayo globular atravesó el tejado de una casa y explotó en su interior, destruyendo la mitad de la estructura. El propietario sufrió lesiones graves y los electrodomésticos de los vecinos resultaron dañados.

Un incidente similar ocurrió en 2021 en el pueblo de Medvedka, en la región de Perm, donde un rayo globular entró en una casa a través de una ventana, recorrió todas las habitaciones y salió por otra ventana, dejando techos y marcos de ventanas carbonizados.

Análisis de daños en el vidrio

Científicos polacos realizaron un estudio detallado de los daños en ventanas atribuidos a rayos globulares. En 2001, en la localidad de Rozkopaczów, se analizó la trayectoria del objeto basándose en la naturaleza del daño a dos ventanas. El análisis de las líneas de Wallner en la superficie de las grietas radiales permitió determinar la dirección de la fuerza que causó la rotura del cristal.

El estudio reveló que el objeto impactó las ventanas desde el exterior, lo que contradecía los relatos de testigos oculares sobre el paso de un rayo globular por la habitación. Los científicos plantearon la hipótesis de la existencia de un núcleo sólido dentro del rayo globular, capaz de producir impacto mecánico y explosión.

Experimentos de laboratorio y reproducción artificial

Numerosos grupos de investigación de todo el mundo han intentado crear análogos de rayos globulares en el laboratorio. Los experimentos más exitosos implican el uso de radiación de microondas, descargas eléctricas en agua y exposición a diversos materiales.

Experimentos de microondas

Un equipo de la Universidad de Tel Aviv creó un "taladro de microondas" basado en un magnetrón de 600 vatios. Al dirigir un haz a través de una varilla afilada hacia un objeto sólido de vidrio, silicio u otros materiales, se creaba un punto caliente fundido. Al retirar el taladro, parte del material sobrecalentado se extraía, formando una columna de fuego que luego colapsaba formando una bola brillante de poco más de 2,5 centímetros, con una duración de unos 10 milisegundos.

Físicos rusos del Instituto Kapitsa han desarrollado un sistema para crear plasmoides brillantes sobre la superficie del agua mediante una descarga eléctrica. El experimento se basa en un concepto ruso, desarrollado científicamente en el antiguo laboratorio del instituto en Berlín, donde se utilizaban métodos de diagnóstico con plasma.

Investigación de nanopartículas

Un equipo del Centro Europeo de Radiación Sincrotrón (ESRF) utilizó la dispersión de rayos X de ángulo pequeño para estudiar la estructura interna de bolas de fuego generadas artificialmente. Los resultados revelaron la presencia de nanopartículas calientes con un tamaño promedio de 50 nanómetros y una fracción de volumen de aproximadamente 10^⁻¹, que persistieron durante dos segundos tras apagar la fuente de microondas.

Estado actual de la investigación

A pesar de siglos de estudio, la naturaleza de los rayos globulares sigue siendo un misterio. La falta de una teoría generalmente aceptada se explica por la complejidad, rareza y corta duración del fenómeno. Los investigadores modernos continúan recopilando testimonios, realizando experimentos de laboratorio y desarrollando modelos teóricos.

Richard Sonnenfeld, del Instituto Tecnológico de Nuevo México, y Carl Stephan, de la Universidad Estatal de Texas, han creado un sitio web para recopilar testimonios de testigos presenciales y comprender mejor las características básicas del fenómeno. Están comparando los datos con sistemas de radar meteorológico para caracterizar los factores que contribuyen a la formación de rayos globulares.

Últimos enfoques teóricos

Las teorías modernas incluyen modelos basados ​​en la materia oscura, que consideran que los rayos globulares son una manifestación de cúmulos de quarks axiónicos. Otros estudios sugieren una conexión con los monopolos magnéticos para explicar las características energéticas del fenómeno.

El modelo de condensador eléctrico dinámico describe la bola de luz como un conjunto de elementos con carga positiva dentro de una capa esférica de moléculas de agua polarizadas. Según este modelo, el condensador dinámico representa un sistema de electrones e iones en movimiento cíclico.

Seguridad y aspectos prácticos

Los rayos globulares pueden representar un grave peligro para las personas y los bienes. Se han documentado quemaduras, descargas eléctricas e incluso la muerte por contacto con este fenómeno. Las ondas de radio de alta frecuencia de los rayos globulares, en un rango de 1 a 10 centímetros, pueden ser absorbidas por el agua líquida, la cual, al entrar en contacto directo con el cuerpo, puede provocar el calentamiento de la sangre y la ruptura del tejido muscular.

Las recomendaciones de seguridad incluyen cerrar ventanas y puertas durante tormentas eléctricas para evitar corrientes de aire que podrían atraer rayos globulares. Al observar un objeto luminoso, se recomienda mantener la calma, evitar movimientos bruscos y mantenerse alejado del objeto.

Importancia para la ciencia moderna

El estudio de los rayos globulares es crucial para el desarrollo de la física del plasma, la electricidad atmosférica y la comprensión de los estados extremos de la materia. La reproducción exitosa del fenómeno en el laboratorio podría conducir al desarrollo de nuevas tecnologías en energía, procesamiento de materiales y tecnología del plasma.

La investigación también contribuye al desarrollo de métodos de protección contra rayos en los sectores de la aviación y la energía. Comprender los mecanismos de formación y comportamiento de los rayos globulares puede contribuir a crear sistemas de protección contra rayos más eficaces para edificios y equipos electrónicos.

El fenómeno de los rayos globulares sigue siendo uno de los mayores misterios de la física moderna. Miles de testimonios, evidencia física de daños y las primeras mediciones instrumentales demuestran de forma convincente la realidad del fenómeno. Sin embargo, la falta de una teoría unificada que explique todas las características observadas deja muchas preguntas abiertas.

Experimentos de laboratorio modernos demuestran la posibilidad de crear objetos visualmente similares a rayos globulares, pero su conexión con el fenómeno natural sigue siendo incierta. Se necesitan más investigaciones, que combinen modelos teóricos, experimentos de laboratorio y la recopilación sistemática de datos observacionales, para resolver definitivamente este misterio científico.