¿Por qué la forma de un rayo o una chispa eléctrica es una línea en zig-zag?

Question

¿Por qué la forma del relámpago (o una chispa eléctrica) siempre en zig-zag? ¿Por qué nunca es sólo una línea recta?

Fuente de la imagen .

Answer 1

¿Por qué nunca es sólo una línea recta?

Creo que puede ser interesante responder a ambas preguntas y añadir algunos detalles interesantes a la respuesta ya dada.

• Los electrones se mueven en línea recta sólo en el vacío, donde no encuentran obstáculos. Lo que sucede aquí es lo mismo que ocurre con un río: el agua de una cascada va en línea recta porque no encuentra obstáculos, pero el agua de un río en pendiente sigue una línea en zigzag serpenteante . En la iluminación ese fenómeno se llama: ' tortuosidad ' La imagen 10.3 (abajo) se parece exactamente a los meandros de un río) tratando de "encontrar" el camino de menor resistencia. Pero el agua y los electrones no hacen una elección, por supuesto, simplemente se mueven tan pronto como es posible cuando no hay ningún obstáculo, entonces lo llamamos ' encontrar el camino..." y puede preguntar: ¿Cómo "sabe" el rayo a dónde ir? .

• La línea en zig-zag es una especie de ilusión óptica, si se observa el cámara lenta de un ligtning en YT aquí a las 3:04 o aquí de 0,45 a 0,51, verá que la trayectoria real se parece al curso de un río. Cada descarga es una serie de pasos en los que la corriente recorre una corta distancia y luego se detiene: en cada pausa vemos un cambio de dirección. Mientras tanto, el potencial local a tierra está cambiando, por lo que el objetivo final está cambiando constantemente.

• A medida que la descarga se acerca a la tierra, se pueden ver muchos objetivos potenciales, pero sólo uno o unos pocos ionizarán el aire local lo suficiente como para proporcionar el camino final a la tierra, se puede ver una pequeña descarga procedente de objetos que fueron objetivos fallidos, y hay rayo ascendente . Eso explica también por qué la línea en zig-zag no es perpendicular al suelo.

• Puedes comparar el curso real del rayo en la imagen 10.3 con la imagen que obtienes con una cámara ordinaria o con el ojo:

Las ramas secundarias son sólo temporales y en diferentes direcciones, pero permanecen impresas en la retina en el flujo real del tiempo.

Answer 2

El rayo no es más que electricidad, una enorme ráfaga de electrones que tratan de encontrar el camino de menor resistencia a través de las moléculas de la atmósfera hasta el suelo.

Los electrones provienen de muchos lugares diferentes en las nubes y la atmósfera no es homogénea: hay diferencias de humedad, temperatura, densidad, número de partículas, velocidad, etc., y esto es especialmente cierto en las tormentas. Las cargas se acumulan por todas partes y los campos eléctricos también existen por todas partes, tarde o temprano uno o varios de estos campos eléctricos alcanzan una fuerza crítica, o tal vez un rayo cósmico ioniza un camino por el medio donde las cosas empiezan a conducirse y ahí va: el rayo y el trueno.

Mientras que los electrones en movimiento están sujetos al cambio de dirección de los campos magnéticos. La energía proviene de las diferencias en los niveles de tensión estática o de los campos eléctricos

El arco eléctrico se forma donde el aire se ioniza más fácilmente (que es lo que hace que conduzca la electricidad) y generalmente en la dirección de menor distancia entre la carga eléctrica y la tierra (el potencial eléctricamente más bajo).

Answer 3

La forma y la trayectoria de la iluminación es un fenómeno no lineal. ¿Por qué? Porque implica una multitud de interacciones con el medio (moléculas de aire, atmósfera) y éstas en función de la gama de interecaciones son también no lineales. Sin embargo, existen condiciones de compatibilidad (o cantidades conservadas), por lo que es un buen ejemplo de la geometría fractal de la naturaleza .