Este artículo está dedicado con mi afecto a Dña

Este artículo está dedicado con mi afecto a Dña. María Guadalupe Martínez de Figueroa que tiene mucho interés por las centellas.

La bola de fuego

La bola de fuego, rayo de bola o rayo globular es un fenómeno atmosférico exótico que aún hoy constituye un misterio científico. Resumiendo, se trata de una esfera luminosa en movimiento que aparece durante una tormenta. Algunos escépticos han dudado siempre de la realidad del fenómeno o lo consideraban como una ilusión óptica porque la frecuencia con que aparece es realmente baja. Sin embargo, ante el cúmulo de testimonios, a menudo acompañados de daños materiales tangibles, cada vez hay un número mayor de investigadores que intenta averiguar la naturaleza de las bolas de fuego. Desgraciadamente, ninguno de los numerosos modelos propuestos da completa cuenta de los fenómenos observados. Además, los experimentos realizados en el laboratorio no han conseguido reproducir el fenómeno. La bola de fuego constituye pues, un asunto abierto todavía a la investigación.

Este grabado de Pojet presenta una bola de fuego que entra en una casa en el barrio de Gorge de Loup (Garganta de Lobo) en Lyon.

Características de las bolas de fuego

Hay muy pocas fotografías de las bolas de fuego y casi todas son de mala calidad. Las características de la bola de fuego salen básicamente de estadísticas y datos de testigos. Los datos han sido publicados por Brand (1923), Dewan (1964) y Charman (1979). Puede encontrarse información en sitios como The Virtual Times ou Weird Science .

Esta foto fue tomada en 1991 por Yatsumitsu Ohuchi, un estudiante de Nagano.

Es una prueba de la existencia de las bolas de fuego. Se ve muy claramente la forma luminosa que según el testigo se desplazaba paralela a la línea eléctrica.

Característica más importantes:

- Formación :	La aparición de una bola de fuego está fuertemente relacionada con la actividad tormentosa, como muestra un estudio de Stakhanov. Se estima en 1/100.000 la probabilidad de que un rayo esté acompañado de una bola de fuego.
- Aspecto :	Las bolas de fuego tiene generalmente una forma esférica, lo que indica la existencia de interacciones con un efecto similar a la tensión superficial. (Pompas de jabón, gotitas de rocío). Su diámetro varía de 1 cm. A 1m con un valor medio de 20 a 30 cm. Su color es variable siendo los más frecuentes el rojo, naranja y amarillo. Su luminosidad no es excepcional pero se ven perfectamente a plena luz del día. Estas características permanecen habitualmente estables durante la duración del fenómeno..
- Olor, calor desprendido :	La mayoría de los testigos mencionan un olor desagradable como el del ozono (O₃). Además hay otro hecho sorprendente: La temperatura no sobrepasa los 60ºC
- Movimiento :	Por lo general se desplazan horizontalmente a una velocidad de unos 5 m/s pero pueden permanecer inmóviles y flotar en el aire o estar animadas de un movimiento ascensional..
- Duración y fin :	La vida es del orden de 10 segundos y raramente sobrepasan el minuto. Una bola de fuego puede apagarse de dos maneras : El primer modo es explosivo, rápido y acompañado de un ruído violento. El segundo es una extinción silenciosa de duración variable.
- Energía acumulada :	Se estima gracias a las interacciones con el entorno : Formación de gas y por los daños causados. Por ejemplo, la presencia de O₃ y NO₂ en el camino de una bola implica una densidad de energía superior a 0.4 J.cm^-3 y la destrucción de un ladrillo implica una densidad mínima de 5-10 J.cm^-3. Para una lista exhaustiva, ver el artículo de Smirnov. Un estudio estadístico conduce a un valor medio de 10 J.cm^-3. El modo de almacenamiento no se conoce pero se sabe que las bolas están fuertemente electrizadas..

Algunas imágenes de bolas de fuego :

Esta foto fue tomada en 1978 por Sankt Gallenkirch en Austria. Presenta una variedad de colores espectacular y una cola luminosa poco habituales.

A la izquierda, una pintura de 1888 que representa una bolas de fuego desapareciendo sin ruido cerca de San Petersburgo. A la derecha, un grabado de 1845 que muestra una bola de fuego sembrando el pánico en una granja de Corrèze.

Se han propuesto muchas explicaciones para explicar como se forma la bola de fuego. Una de las más plausibles dice que la energía de la bola tiene un origen químico o sea se produce como resultado de reacciones químicas complejas que se originan durante la caída del rayo. (Modelo químico). La idea de una forma química para el almacenamiento de enrgía en las bolas de fuego la expuso por primera vez Arago a mediados del siglo XIX. Se han sugerido otras muchas hipótesis pero ésta es la única plausible para almacenar una energía importante (de una decena de kJ.cm^-3).

Las bolas de fuego, aparecen en general durante una violenta tormenta cuando cae un rayo. Al golpear el suelo, levanta una nube de partículas en forma de aerosol (suspensión de partículas en el aire). Esas partículas de tamaño micro o nanométrico, se cargan negativamente (o positivamente en algunos casos). Esta nube de gas y polvo constituye la materia prima de la bola de fuego pero no permite explicar el fenómeno. En efecto, Krainov a demostrado que en ausencia de estructura interna, se disgregaría en menos de un segundo a causa de las corrientes de convección que genera.

Los trabajos de Alexandrov indican la existencia de un esqueleto que asegura la estabilidad de la bola. La competición entre las fuerzas de Van der Waals y otras de corto alcance, puede conducir a un agregado de estructura fractal que tenga un mínimo de rigidez y cuyo estado de equilibrio corresponde a una forma esférica.

Estas dos imágenes del microscopio electrónico de transmisión muestran estructuras fractales obtenidas experimentalmente atacando un suelo artificial con una descarga eléctrica similar a la de un rayo. (fuente : Abrahamson y Dinniss).

Estas propiedades y en particular la dimensión fractal, dependen de la forma en que se unen las partículas. Las observaciones del rayo de bola llevan a pensar que su formación es muy rápida (menos de un segundo), lo que es posible con este modelo a condición de que la densidad de las partículas en el aire sea suficiente y que su radio sea muy pequeño (del orden del nanometro) .

Las reacciones químicas no explican la luminosidad de la bola de fuego, que es una de las propiedades más importantes. Smirnov ha emitido la hipótesis de que la bola de fuego tiene partículas ricas en sodio y potasio que calentadas por la reacción química, emitirían fotones lo que explicaría las bolas de colores variados que corresponden a composiciones químicas y temperaturas de combustión diferentes. De esta forma, lo que el observador ve como una bola de fuego sería en realidad una bola de sustancias que el rayo ha levantado del suelo y que produce luz en numerosos puntos muy localizados.

Más recientemente, Abrahamson y Dinniss han sugerido un modelo más simple : el calentamiento se produciría principalmente en el corazón de la bola, siguiendo una simetría esférica. La radiación del cuerpo negro así generada estaría en el espectro visible (blanco, amarillo o rojo según la temperatura) A esta radiación se pueden añadir, como había sugerido Smirnov, emisiones de átomos y de moléculas excitadas que producen colores más frios.

Propiedades electromagnéticas.

Hemos visto ya que la carga global del agregado fractal le permite no hundirse sobre sí misma. Smirnov ha estimado la carga de la bola para que sea estable en 10^-6 C. Esta carga crea un potencial eléctrico en la superficie de unos 50kV con relación al entorno. Esta carga permite explicar algunas propiedades de la bola :

Las personas que se han acercado mucho a ella, quedaron electrizadas (sin que fuera grave porque la energía almacenada es débil).
La bola es atraida por estructuras metálicas : la carga induce dipolos en el metal, lo que crea una interacción atractiva..
Se comporta de forma extraña en las proximidades del tendido eléctrico.

Existen otras teorías que hablan de una masa de plasma que se formaría durante la caída del rayo formada por gases incandescentes a temperaturas altísimas lo que explicaría la formación de este estado de la materia. Estos y otros modelos son más problemáticos y tienen problemas para explicar la formación de la bola de fuego. Otros modelos, aún más discutibles hablan de pequeños meteoritos de antimateria, reactores nucleares en miniatura, etc…

Este texto ha sido recopilado de diferentes fuentes en Internet y posteriormente traducido del francés y del inglés para uso personal por Eduardo Pardo. [email protected]