Heliofísica de la atmósfera: viendo Sprites

Los sprites salen de la parte superior de nubes de tormenta con cargas positivas

Más altos por encima de las nubes durante las tormentas, a unos 50 kilómetros sobre la Tierra, hay un tipo diferente de danzas de rayos. Ráfagas de luz roja y azul, conocidas como "sprites", un flash en una escasa milésima de segundo. A menudo son accesibles solamente a aquellos aparatos en vuelo por encima de una tormenta, y suceden tan rápidamente que ni siquiera se pueden ver a menos que se tenga la oportunidad de poder mirarlos directamente. Un difícil lugar de alcanzar en donde se obtiene una buena vista de los sprites es la Estación Espacial Internacional. El 30 de abril de 2012, los astronautas de la ISS capturaron la firma del flash de color rojo de un sprite, que ofreció al mundo y a los investigadores una oportunidad única para observar uno (abajo).

De hecho, los sprites son tan difíciles de capturar en película que los pilotos los habían deseado ver por casi un siglo antes que los científicos de la Universidad de Minnesota atraparan accidentalmente uno en la cámara en julio de 1989. Desde entonces, investigadores a bordo de aviones de vez en cuando han hecho alguna foto, pero siguen siendo difícil de filmar metódicamente. Así que un grupo de científicos, junto con la ayuda de la televisión japonesa NHK, los buscó con regularidad durante dos semanas en el verano de 2011. En el rodaje realizado a 10.000 fotogramas por segundo en dos aviones separados, el equipo grabó algunas de las mejores películas de sprites jamás tomadas - películas que se pueden utilizar para estudiar este fenómeno poco comprendido y las fuerzas que los crean. Al filmar a partir de dos aviones que volaban a 12 kilómetros de distancia el equipo ha trazado la naturaleza en 3 dimensiones de los sprites. Mediciones basadas en tierra completan la imagen. "Viendo esto es espectacular", dice Hans C. Stenbaek-Nielsen, un geofísico de la Universidad de Alaska en Fairbanks, Alaska. "Pero necesitamos las películas, porque no sólo son tan rápidos que podías parpadear y perderlos, sino que emiten la mayor parte de su luz en rojo, donde el ojo humano es relativamente ciego". Durante esas dos semanas, los científicos subieron a sus aviones todas las noches en Denver, Colorado, y persiguieron a las nubes de tormenta. Sólo averiguar en qué siguiente dirección volar era un trabajo de tiempo completo, adscrito a una sola persona con una computadora viendo los sistemas meteorológicos. Sin embargo, una vez que un avión encontraba una zona caliente de sprites, a menudo no tuvo suerte en la filmación de numerosos sprites seguidos. El primer destello del sprite va generalmente seguido por una ruptura en numerosas serpentinas de luz - averiguar las causas de esta divergencia es una de las cosas claves que los investigadores tratan de entender de estas películas. El conocimiento básico de los sprites es que están relacionados con un rayo, en el que una nube de carga neutra vierte electricidad a tierra.

Normalmente, la carga negativa se realiza desde la nube hasta el suelo, pero aproximadamente una de cada diez veces es carga positiva - y sale de la parte superior de la nube cargada negativamente. Con esta oportunidad de una de cada diez, el campo eléctrico por encima de la nube es "justo" para producir el sprite, una descarga eléctrica a 50 kilómetros por encima de la tormenta. Por lo general el tiempo que experimentamos en el suelo es considerado como un fenómeno separado de la intemperie que pasa más arriba en la atmósfera, en la zona conocida como la mesosfera. Los sprites muestran, sin embargo, que alguna ciencia fundamental conecta estas dos regiones, abriendo preguntas interesantes acerca de la física del intercambio de energía entre ellos. Crédito imágenes: NASA/UAF - Image Science & Analysis Laboratory, NASA Johnson Space Center - Japan's NHK television