dijous, 24 de juliol de 2014

Llamps globulars

Publicat al número 4, Revista: "El Racó de la Méteo"

Tots estem acostumats, ja des de ben petits, a presenciar llamps o llampecs i, depenent del nostre grau d’afecció envers a la meteorologia fins i tot a fotografiar-los o a captar-los en format vídeo. A banda d’aquests fenòmens elèctrics tan habituals, existeixen d’altres molt curiosos, com els llamps globulars, que tot i que hi ha força relats de testimonis que diuen haver-los vist amb els seus propis ulls encara a dia d’avui en disposem d’un nombre baix de fotografies i estudis que puguin donar una explicació unànime i definitiva a aquest fenomen tan rar de veure.
Llamp captat el 13/09/08 a Sant Andreu de Llavaneres
Quan pensem en aquest curiós fenomen  (denominat en castellà “rayo globular” o “centella” i en anglès “ball lightning”) segurament a molts de vosaltres potser us ve al cap un passatge de Tintín, concretament un que es troba a “Les 7 boles de Cristall”, en el qual en una nit de tempesta una bola lluminosa esfèrica entra a través de la xemeneia per la llar de foc i, un cop dins de la cambra causa una mica d’enrenou fent desaparèixer la mòmia de Rascar Capac amb una explosió final. A part d’aquest testimoni gràfic inclòs per Hergè en aquesta aventura de Tintin, hi ha diferents gravats de l’època que també recullen aquest fenomen: el primer cas documentat de la història correspon a la gran tempesta que va afectar a la localitat anglesa Widecombe-in-the-Moor, el 21 d’octubre de l’any 1638; el 6 d’agost de l’any 1753, el físic alemany Georg Wilhem mentre es trobava realitzant un experiment, una esfera lluminosa, probablement un llamp globular, va recórrer la barra de ferro i el va colpejar al cap, provocant la seva mort de manera instantània; també es troba representat en un gravat del segle XIX (publicat a “L’Atmosphere”per Camille Flammarion l’any 1873), on es pot veure com aquesta bola acaba irrompent en una granja; i per últim en un altre gravat del segle XIX, es pot veure com una esfera lluminosa entra a través de la finestra.    


·         Descripció del fenomen

Tot i no disposar d’un gran nombre de fotografies que puguin ajudar a estudiar aquest fenomen amb més deteniment, gràcies a les descripcions fetes pels testimonis oculars es poden saber quins són els trets característics que el defineixen. El llamp globular o llamp en bola, es un fenomen associat a les tempestes amb moltes descàrregues elèctriques, que en general sol presentar l’aspecte d’una bola lluminosa, visible tant de nit com de dia, generalment de color vermell, groc o blau, amb una forma més o menys esfèrica, encara que s’han descrit casos en els quals presentava una forma més aviat ovalada o en forma de llàgrima, que pot tenir una mida des de pocs centímetres fins a gairebé mig metre o fins i tot un metre. Normalment es mou de forma horitzontal, desplaçant-se a pocs metres del sòl, a una velocitat de pocs metres per segon, encara que la seva trajectòria és erràtica i el seu moviment pot ser variat: des de la immobilitat o mantenir-se de forma estacionària en el cel fins al desplaçament aleatori en forma d’espiral o vertical. Sembla a ser que no desprèn massa calor però en contacte amb objectes metàl·lics s’han arribat a fondre. El seu desplaçament pot ser notori, ja que pot arribar a emetre algun so i a desprendre alguna olor desagradable com pot ser la causada per l’ozó, sofre o òxid nítric. El seu temps de vida sol ser de l’ordre de pocs segons i, de vegades la seva duració pot arribar a allargar-se fins més d’un minut.

Pel que fa a la seva atracció envers d’altres objectes, sembla a ser que tenen tendència a ser atrets pels cables d’alta tensió, i a desplaçar-se a través d’ells. A causa de la seva lluminositat pot provocar que quedem atònits durant uns segons mirant-los, però s’ha d’anar en compte perquè alguna vegada han arribat a entrar a traves de finestres o xemeneies i, tot i que es dissipen lentament i de manera silenciosa fins a la seva desaparició, s’ha descrit algun cas en el qual la seva desaparició s’ha produït de manera sobtada i amb una explosió forta causant danys materials i humans.


Cal esmentar que de forma errònia aquest fenomen pot ésser confós amb un altre fenomen elèctric anomenat foc de Sant Elm, que també es tracta d’una descàrrega lluminosa, que pot presentar forma arrodonida, d’intensitat feble o moderada que emana d’objectes conductors punxeguts o en forma d’aresta amb un camp elèctric superficial elevat, situats a una certa alçada, com poden ser parallamps, antenes o ales d’avions. A diferència del llamp globular, el foc de Sant Elm sempre es troba lligat a l’extrem de l’objecte on es genera aquesta descarrega i la seva duració pot arribar a ser molt més llarga.

·         Investigació sobre el fenomen

Fins al moment s’han proposat i realitzat experiments al laboratori amb el propòsit de reproduir la formació d’aquests llamps en forma de bola i d’aquesta manera obtenir un model que pugui donar una explicació factible als diferents casos reportats. Tots els models teòrics que s’han anat proposant bàsicament es poden dividir en dos grups, depenent de si la font d’energia implicada és externa o interna. Dins dels models d’energia interna, el més recent va ser proposat l’any 2000 per dos científics de Nova Zelanda de la Universitat de Canterbury, en John Abrahamson i en James Dinniss. Van suggerir que quan un  llamp núvol-terra colpeja el sòl (veure imatge B), el calor alliberat pot arribar a vaporitzar l’òxid de silici (sílice), present al sòl, formant d’aquesta manera nanopartícules de silici que s’uneixen entren elles formant cadenes i aglomerats (veure imatge A, obtinguda amb un microscopi electrònic de transmissió). Tot plegat dóna lloc a que emergeixi o  es formi un llamp en forma de bola. L’oxidació lenta d’aquestes nanopartícules de silici proveeix l’energia interna necessària per a la seva existència. Amb aquesta teoria també es va voler donar una explicació al perquè dels casos reportats on algun llamps d’aquests havia arribat a travessar finestres o parets: les cases velles amb baix estat de conservació, poden presentar esquerdes a les finestres i portes, permetent d’aquesta manera que quan hi ha corrents d’aire els filaments (suposadament flexibles) de nanopartícules de silici són empesos a través de les esquerdes i, un cop a l’altre banda de l’habitatge es produeix una reorganització d’aquestes nanopartícules en estat de plasma.


Aquesta teoria proposada per aquests científics neozelandesos, es va veure recolzada uns anys més tard, a l’any 2006, per dos científics de la Universitat de Tel Aviv a Israel, en Eli Jerby i Vladimir Dikhtyar. Van ser capaços d’aconseguir crear en el laboratori una espècie de boles de foc (veure imatge C) a partir de làmines d’òxid de silici tot induint la seva formació mitjançant un aparell microones en forma de perforador en un punt molt focalitzat del substrat (veure imatge D). Aquestes boles de foc formades de 3 cm de diàmetre tenen un temps de vida de 30-40 ms i el rang de color que exhibeixen va des del groc al vermell.
           


I molt més recentment, el gener d’enguany un grup de científics xinesos liderats pel físic Ping Yuan de la Universitat de Northwest Normal de la província de Gansu, Xina, han publicat un article científic que dóna consistència a la teoria que va proposar en el seu moment, l’any 2000 John Abrahamson de la Universitat de Canterbury. El juliol de l’any 2012 aquest grup de científics es trobaven al nord-oest de  la província de Qinghai (veure imatge E, on es pot veure (a) la imatge original del llamp globular,  (b) el lloc on es trobaven els espectrògrafs, (c) vista aèrea de la localització del fenomen i dels voltants), a la Xina, enregistrant l’espectre d’un llamp núvol-terra amb un parell d’espectrògrafs situats a 900 metres de la seva caiguda, quan de forma accidental van captar un llamp globular de 5 metres (de tamany aparent, és a dir, el tamany real és molt més petit), que va aparèixer com a conseqüència del colpeix produït per la caiguda d’un llamp núvol-terra. D’aquesta manera han estat els primers en poder enregistrar el primer espectre òptic (veure imatge F) d’aquest fenomen tan rar de veure. Dit espectre revela que la composició d’aquesta bola lluminosa captada a la natura, conté els mateixos elements químics presents al sòl: silici, ferro i calci. Per tant, totes aquestes evidències científiques suggereixen que el procés de formació va tenir lloc mitjançant el mecanisme de vaporització del silici. El color (veure imatge G, on s’observa la seqüència de píxel i la intensitat exhibida) va variar des d’un color blanc a l’inici, fins a un color vermellenc brillant durant el segon i escaig que va durar. També es va poder observar que es va desviar horitzontalment uns 10 metres i va ascendir uns 3 metres. A pesar d’aquest descobriment els científics xinesos són conscients que segurament hi ha diferents tipologies de llamps globulars i cadascun d’ells es forma seguint un mecanisme diferent


Per finalitzar, tot i que durant molt de temps l’existència dels llamps globulars ha estat qüestionada per la comunitat científica i alguns científics es mostraven escèptics, gràcies als resultats publicats per aquest grup de científics xinesos es comença a tenir una primera visió de com pot ser el mecanisme de formació implicat, almenys per un cert tipus de llamps globulars.