¿Qué es un rayo ascendente?
El rayo ascendente es un tipo de descarga eléctrica atmosférica que se inicia en un punto elevado de la superficie terrestre y se propaga verticalmente hacia arriba, hacia la base de una nube de tormenta o hacia la zona de carga superior. Mientras que los rayos descendentes convencionales (el 90 % de los que observamos) se originan en la nube y se propagan hacia abajo buscando el suelo, el rayo ascendente sigue el camino inverso: nace desde una estructura elevada o una cima montañosa y crece hacia la nube. Este fenómeno se denomina también rayo de tierra a nube (ground-to-cloud lightning) o upward lightning en la literatura anglosajona.
¿Cómo se forma?
El rayo ascendente se produce cuando el campo eléctrico en la punta de una estructura elevada se intensifica lo suficiente como para iniciar un líder ascendente. Esto puede ocurrir de dos maneras. En el modo autoiniciado (self-initiated), el paso de una nube de tormenta cargada por encima de una estructura alta (torres de telecomunicaciones, aerogeneradores, rascacielos) crea un campo eléctrico tan intenso en la punta que se genera un líder ascendente sin necesidad de un rayo previo. En el modo inducido (triggered), un rayo descendente cercano modifica bruscamente el campo eléctrico local, desencadenando un líder ascendente desde una estructura próxima como respuesta.
Una vez iniciado, el líder ascendente se propaga a velocidades de 100.000 a 500.000 m/s, ramificándose hacia arriba. Si conecta con la estructura de carga de la nube, se establece un canal conductor por el que pueden circular corrientes de retorno o corrientes continuas de larga duración, estas últimas particularmente dañinas por su capacidad de fundir materiales e iniciar incendios.
¿Por qué es importante?
El rayo ascendente tiene implicaciones prácticas enormes en la protección contra el rayo de estructuras altas, especialmente los aerogeneradores. Las palas de los aerogeneradores, que superan los 150 metros de altura en torres modernas, son especialmente vulnerables a los rayos ascendentes, que representan más del 80 % de los impactos en estas estructuras. Las corrientes continuas de larga duración asociadas a los rayos ascendentes causan daños severos a los materiales compuestos de las palas, que las corrientes impulsivas de los rayos descendentes convencionales no producen. Esto obliga a diseñar sistemas de protección contra el rayo específicos para rayos ascendentes.
Ejemplos prácticos
- Torre CN de Toronto: una de las estructuras más estudiadas del mundo para rayos ascendentes, recibe más de 50 impactos anuales, de los cuales más del 90 % son rayos ascendentes autoiniciados.
- Aerogeneradores en España: con más de 30.000 aerogeneradores instalados, España tiene una exposición significativa a rayos ascendentes. Los daños en palas por rayos representan una de las principales causas de indisponibilidad y coste de mantenimiento en parques eólicos.
- Observación: los rayos ascendentes se identifican visualmente porque se ramifican hacia arriba (a diferencia de los descendentes, que se ramifican hacia abajo). En vídeos a cámara lenta, se ve claramente cómo el canal luminoso parte desde la punta de la estructura y crece hacia la nube.
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