Medir directamente qué ocurre dentro de una tormenta no es sencillo. Los campos eléctricos pueden ser enormes, cambian rápidamente y ocupan regiones extensas, mientras que los aviones y globos sonda solo ofrecen mediciones puntuales.
Un equipo internacional encontró una alternativa inesperada: aprovechar partículas generadas por rayos cósmicos que atraviesan constantemente la atmósfera.
El trabajo se realizó con el telescopio de muones GRAPES-3, ubicado en Ooty, India, y muestra que estas partículas pueden ayudar a reconstruir el potencial eléctrico de las tormentas desde la superficie.
Los muones funcionan como sondas naturales
Los rayos cósmicos primarios, formados en gran parte por protones, chocan contra los átomos de la atmósfera y producen cascadas de partículas secundarias.
Entre ellas aparecen los muones, partículas cargadas capaces de atravesar grandes cantidades de materia y alcanzar detectores situados en tierra.
Cuando pasan por una nube de tormenta, los intensos campos eléctricos modifican su energía. Los muones positivos pueden frenarse mientras que los negativos pueden acelerarse, o viceversa, dependiendo de la orientación del campo. Como en la atmósfera no hay exactamente la misma cantidad de muones positivos y negativos, esas variaciones dejan una señal medible.
A partir de ella, los investigadores pueden estimar el voltaje existente dentro de la nube.
El misterio de por qué aparecían más tormentas hacia el este
Entre 2011 y 2020, GRAPES-3 registró 487 eventos asociados a tormentas.
Lo extraño fue que el 81,5 % aparecía en la zona este del campo de visión del telescopio, mientras que solo el 13,7 % procedía del oeste. La meteorología local no explicaba una diferencia tan grande.
La respuesta estaba en el campo magnético terrestre.
El llamado efecto este-oeste modifica la llegada de partículas cargadas según su dirección. Esto hace que la relación entre muones positivos y negativos cambie dependiendo de si llegan desde el este o desde el oeste. Las simulaciones mostraron que esa proporción alcanza aproximadamente 1,37 en el este y 1,14 en el oeste.
La consecuencia es sencilla: GRAPES-3 es más sensible a las tormentas situadas en una dirección que en la otra.
Las tormentas pueden alcanzar voltajes gigantescos
Este tipo de mediciones ya había permitido obtener resultados sorprendentes.
En trabajos anteriores, el mismo experimento estimó potenciales eléctricos de hasta 1,3 gigavoltios, es decir, alrededor de 1.300 millones de voltios, en el interior de algunas tormentas.
Eso supera ampliamente las mediciones directas logradas con aeronaves, que históricamente habían alcanzado valores mucho menores. La posibilidad de que existan voltajes de esa magnitud dentro de nubes de tormenta había sido planteada hace décadas, pero medirlos de manera directa siempre resultó extremadamente complicado.
Un telescopio espacial convertido en instrumento meteorológico
GRAPES-3 fue diseñado originalmente para estudiar rayos cósmicos y física de partículas, no para analizar tormentas. Sin embargo, los nuevos resultados muestran que puede cumplir ambas funciones.
El hallazgo convierte a los muones en una especie de corriente natural que atraviesa continuamente la atmósfera y permite observar fenómenos eléctricos que de otra manera serían difíciles de medir.
Lo que comenzó como un experimento dedicado al cosmos está ayudando ahora a entender uno de los procesos más violentos de la atmósfera terrestre: la electricidad escondida dentro de una tormenta.
