El concepto de ciclogénesis explosiva o “bomba meteorológica”

LO BÁSICO

El concepto de ciclogénesis: aplicación a latitudes medias

Este concepto es básico para entender el resto del artículo. Ciclogénesis significa básicamente, creación o génesis de un ciclón (o depresión, o borrasca, si nos referimos a latitudes medias o extratropicales). Los ciclones (término genérico donde se incluyen los huracanes, tifones, borrascas, bajas polares, medicanes, etc.) son sistemas de bajas presiones donde el viento gira en sentido contrario a las agujas del reloj en el Hemisferio Norte (el giro es a favor en el Hemisferio Sur).
Todas las depresiones, borrascas o ciclones atlánticos sufren, en cierta forma, una ciclogénesis para su generación desarrollo, profundización y mantenimiento. En sus estados iniciales están formados por una estructura en forma de onda, con sus sistemas frontales, frío, cálido y ocluido, que se van amplificando con el tiempo y cerrándose sobre si misma. Su mínimo de presión en superficie va bajando durante la primera parte de su ciclo de vida.
La clave, para qué la ciclogénesis sea explosiva, es cómo, cuánto y ,sobre todo, cual es la razón temporal de la caída de presión en el centro de la baja en superficie.
¿Qué es una ciclogénesis explosiva?
Como su nombre indica es básicamente una ciclogénesis pero que sucede muy rápidamente y muy intensamente. Es decir, la depresión o ciclón en superficie puede formarse y profundizarse en un periodo muy corto de tiempo, convirtiéndose en una borrasca (caso de latitudes medias) muy violenta y adversa en cuestión de pocas horas. El término general usado para estas depresiones que se profundizan muy rápidamente, es de “bomba” meteorológica.
La definición de bomba, ciclón o borrasca explosiva es aquella borrasca cuyo mínimo depresionario la presión baja 24 mb en 24hrs, o menos. Esta definición suele establecerse o referirse a latitudes altas, alrededor de los 55º-60º ya que los procesos ciclogenéticos están influenciados por la rotación de la Tierra. Las ciclogénesis explosiva suceden con frecuencia en el Atlántico y Pacífico.
Para nuestras latitudes, 45º Norte, la definición se relaja en caídas de presión del orden de 18 – 20 mb en 24 h o submúltiplos de ella, por ejemplo 9-10 mb en 12h. Mejor que esta definición “encorsetada”, los meteorólogos suelen trabajar con otra, sin umbrales tan fijos como los anteriores pero donde los procesos físicos que controlan el desarrollo explosivo son los mismos.
¿Cómo se forma una ciclogénesis explosiva y genera una borrasca explosiva?

No es una respuesta fácil e inmediata. Si nos restringimos a latitudes medias y en términos generales, para que se produzca una "bomba" deben coexistir, de forma oportuna, sincronizada y a distancia, una borrasca o vaguada de presión "incipiente" en niveles bajos que interacciona positivamente con otra de niveles altos, digamos 300 mb y que suele estar lejos de la primera, para producir entre ambas una profundización o amplificación explosiva del sistema depresionario en niveles inferiores en un corto periodo de tiempo.La baja precursora en niveles bajos, que se va a produndizar, suele desarrollarse normalmente, en una zona de gran contraste térmico entre aire frío y seco respecto a otros cálido y húmedo. El precursor de niveles altos, que suele disparar la profundización superrápida de la baja en superficie, suele ser una baja, una vaguada o un máximo de viento muy intenso.
Ciclogénesis explosiva del 24-25 de abril de 2012. La borrasca "Petra"
Imagen visible del satélite MSG, del 24 de abril de 2012 a las 12 UTC, junto con el mapa de presión en superficie, en línea negra y mb, y el mapa de geopotencial en 300 mb, en cián y en m.g.p. "L" denota la posición de la baja en superfie o precursor de niveles bajos que experimenta la profundización extremadamente rápida. Un máximo de viento en 300 mb, chorro, parece ser el precursor de niveles altos, que deja en su lado izquierdo y de salida, a la baja "L" en superficie. Una vaguada en altura se conforma y se profundiza poco a poco como consecuencia de la interacción entre ambos sistemas de baja y alta.
El nombre de "Petra", a esta borrasca muy profunda, es el nombre no oficial dado por el Departamento de Meteorología de la Universidad de Berlín. Dicho apadrinamiento o nombramiento por personas o instituciones tiene un coste económico.
Ciclogénesis explosiva del 25-28 de febrero de 2010
- Tornados. ¿Se pueden dar tornados en una ciclogénsis explosiva?
Sí se pueden dar. Al igual que una borrasca profunda, un ciclón tropical o un huracán que toca tierra o está en el mar se puede producir tornados o mangas marinas, respectivamente. Este hecho, por ejemplo, es reconocido, analizado y estudiado en los EE.UU. con los huracanes y ciclones tropicales, pero los destrozos que generan los huracanes van más allá de los generados por los tornados que son estructuras de pequeña escala y afectan a una zona muy reducida. Los daños de las borrascas intensas y profundas o ciclones muy activos son de una escala espacial superior. Este hecho se agudiza si hay convección dentro o embebida en la propia ciclogénesis explosiva.
El origen de estos tornados no se debe a la diferencia de presión entre niveles altos y bajos. Se dan por otros motivos que quedan fuera de lo que se puede explicar aquí.
- Masa fría en niveles altos y masa de aire cálido en niveles bajos. He oído en algunos medios que una ciclogénesis explosiva se da por el fuerte contraste de temperatura al nivel de 5.000 m (500 hPa) y al nivel del suelo. ¿Es verdad?
La mayoría de los fenómenos meteorológicos están condicionados por los contrastes térmicos mar-tierra-atmosfera, siendo el Sol la fuente primaria que alimenta y mantiene estos contrastes. Cuanto mayor sea los contrastes térmicos, mayor serán los efectos que se desencadenen para equilibrar estos contrastes, siempre que exista un mecanismo disparador y mantenedor. Por otra parte es sabido que en latitudes medias los contrastes entre la masas polares, frías, y las tropicales y subtropicales, calidas y húmedas, se traducen en ondas atmosféricas, borrascas móviles de latitudes medias, etc., en su mayor medida controladas por la corriente en chorro en niveles altos-medios que actúa como elemento rector.
En la zona frontal o frontogenética las masas de aire cálido y húmedo son sobrevoladas por otras más frías que pueden generar ondulaciones en los frentes y generar las borrascas que se amplifican y poseen un ciclo de vida característico. La vaguada dinámica/onda fría en altura, altera a la onda térmica del frente polar en superficie, permitiendo un intercambio de aire latitudinal: aire cálido va hacia latitudes más altas y frías, y el aire frío hacia latitudes más bajas y cálidas, tratando de balancear el equilibrio térmico entre el norte/frío y el sur/cálido. Las ondas en altura son realmente hundimientos o baches dentro de la troposfera y tropopausa, como los llamaba Mariano Medina, a estas bajas o senos depresionario en altura.
En determinadas ocasiones, muy raras pero peligrosas, los hundimientos de la tropopausa permiten entrar aire estratosférico más seco y cálido respecto al aire circundante de la troposfera. El resultado es la presencia de una anomalía cálida en el campo térmico a 9000 m/300 hPa e incluso a 5000 m/500 hPa. Estas anomalías cálidas en niveles altos, como en el caso del Klaus y del Cintia se observan en los mapas térmicos de altura, y son ellas las que acompañan en muchas ocasiones a las ciclogénesis explosiva. Basta que una baja en superficie se encuentre en la zona apropiada de una anomalía cálidaen altura oportuna en altura para que se desarrolle la ciclogénesis explosiva. En otras palabras, mientras que muchas borrascas “normales” se desarrollan por ser sobrevoladas por aire muy frío en niveles medios-altos, hay algunas que su desarrollo virulento se genera por calentamientos anómalos de aire estratosférico que penetran en la troposfera y que se pueden observar en las imágenes de vapor de agua, WV, (anomalías secas-calidas y oscuras), mapas térmicos de 500 y 300 hPa como una anomalía cálida.
Busquen en el caso de Klaus y Cintia y verán que ocurre en dichos mapas de altura con respecto a la anomalía cálida. No le echemos TODA la culpa al aire frío que sobrevuela a una masa de aire cálido para explicar los desarrollos explosivos.
- Los vientos en superficie son de menor intensidad y opuestos a las isobaras ligadas a la borrasca. ¿Qué pasa?
Los vientos en superficie pueden tomar valores que parecen extraños cuando los comparamos con la distribución de presión, sobre todo en superficie. Cuando nosotros hacemos mentalmente que los vientos sean paralelos a las isobaras, más intensos allí donde el apelmazamiento o gradiente de las isolíneas sea mayor y giren en sentido correcto en las altas y bajas presiones, entonces estaremos haciendo la aproximación “geostrófica”: el viento se ajusta a las isobaras por una regla matemática según la física de fluidos (teoría y aproximación geostrófica).
Esta aproximación geostrofica es ideal y se cumple relativamente bien en niveles medios y altos de la troposfera, e incluso en niveles bajos en muy determinadas ocasiones.

EL MUNDO AGEOSTRÓFICO

Entre superficie y unos cientos de metros de altura sobre ella, la aproximación ideal anterior deja de ser válida y el viento sigue otras reglas o comportamientos llamado ageostrófico: se desvía del geostrofismo o simplemente el viento NO es ageostrófico. Esto ocurre preferentemente en:

- Sobre la tierra y en menor medida sobre el mar

- Zonas de orografía compleja: valles, estrechos, montañas, etc.

- Fenómenos violentos a gran escala como la ciclogénesis explosiva, huracanes, borrascas intensas, etc.

- Fenómenos de mesoescala donde el geostrofismo no tiene sentido: tornados, frentes de racha, derechos, vientos de ladera descendentes, etc.
No te extrañe que el viento en superficie se escape de las bajas o cruce perpendicularmente las isobaras.

- ¿Por qué se emplea esa palabra tan "fea y que da miedo" como es explosiva? ¿No hay otra forma de decirlo?

El término de ciclogénesis explosiva, que se explicó con la situación del “Klaus” y más abajo, viene del empleado en la bibliografía anglosajona “explosive cyclogenesis” o génesis o desarrollo de un ciclón de forma explosiva. En este sentido, los anglosajones son muy prácticos y conceptuales y tratan, directa o indirectamente, de llamar la atención sobre el fenómeno asociado.

Habría otras maneras de llamarlas:

1.- borrasca/depresión/ciclón extratropical/baja + extremadamente/muy +

2.- profunda/intensa/adversa/extraordinaria/violenta/virulenta/severa (esta última con mis dudas).
Ponga las posibles y diferentes combinaciones 1 + 2, con muy o extremadamente, y elija usted mismo la que desee, por ejemplo: borrasca muy violenta.
Pero NUNCA, y siempre es una opinión personal, se debería nombrar como: perturbación, sistema, estructura, etc. Palabras pintorescas, vacías y comodines, desde el punto de vista meteorológico.
Tampoco me gusta la palabra bomba meteorológica.
Preguntas y dudas desde el Foro de Meteored.
Los temas y dudas que planteas son muy interesantes y difíciles de explicar si no se tienen algunas nociones de dinámica de la alta troposfera y baja estratosfera. Intentaré explicarlo de forma conceptual.
-Comprendo que una masa fría en altura aporte inestabilidad (aunque eso tiene importancia a un nivel más mesoescalar).
Aunque no es una pregunta, haré un comentario a este respecto. Un error muy común es ligar unívocamente, y siempre, la aparición de inestabilidad al aire frío en altura. Las inestabilidades las hay de muchos tipos y se pueden generar por muchos mecanismos. Si nos quedamos con el tandén:
Airefrioenaltura + airecalidoencapasbajas=Inestabilidad
Estaremos despreciando otros tipos de inestabilidades y tendremos una visión muy simplista de los fenómenos atmosféricos complejos, tanto más cuanto más extremos.
-Comprendo que una vaguada FRÍA provoque divergencia en su parte delantera.
Eso me lo tienes que explicar porque lo que dices no es inmediato.
-No concibo aire cálido=bajo geopotencial en capas altas (sí en las bajas).
Eso es un concepto equivocado. Yo no he dicho que haya aire cálido en altura, lo que he tratado de decir es que hay una anomalía cálida en altura en el seno de una vaguada/chorro amplio y que a nivel sinóptico-amplio lleva asociada una bajada de geopotencial. Por lo tanto, puede haber una anomalía cálida local en el seno de una vaguada en altura.
-¿Cómo consigue el seco aire estratosférico interaccionar con el aire en superficie, teniendo en cuenta que la tropopausa actúa a modo de tapadera?
El aire seco y cálido estratosférico (dinámica de la alta troposfera) penetra hacia niveles más bajos por los dobleces de la tropopausa que se rompe en el lado polar de la corriente en chorro, tanto más cuanto más intenso sea éste. En otras palabras, la tropopausa se rompe y tiene dobleces muy marcados en la zona polar de la corriente en chorro.
La interacción con el aire en capas bajas lo hace a distancia y sin “contacto”, como lo hace una carga eléctrica cuando interacciona y siente a otra a distancia sin tocarse en un buen dieléctrico buen conductor. La troposfera se comporta como un dieléctrico conductor. Las cargas son las bajas/vaguadas/chorros en altura y la borrasca en superficie. La interacción se pude producir a grandes distancias cuando la troposfera es inestable (buen dieléctrico conductor)
En otras palabras: la borrasca en superficie “siente” la presencia de la vaguada/chorro en altura a gran distancia. Esta interacción es máxima cuando la zona que las separa es inestable, están situadas convenientemente y ambas están cargadas de “aire cálido”: la baja en superficie y la de altura (anomalía cálida en el seno de la vaguada).
-¿Ese hundimiento tan brutal de la tropopausa, no haría que las nubes tuviesen un desarrollo mucho menor que el habitual, mermando la actividad de los frentes?
Sí, en la parte descendente de la anomalía cálida y seca en altura: en esa zona la nubosidad es poco notoria. Pero en la parte delantera y distante, la cosa cambia: esa anomalía cálida de altura en descendencia “tira” hacia arriba brutalmente al aire cálido de niveles bajos a distancia (Modelo conceptual de cargas eléctricas y dipolo, comentado con anterioridad). Esa es la base del desarrollo explosivo, de forma conceptual. A la vez que hay descendencias y ascendencias en el seno de la borrasca y en las zonas que separan las masas de aire, se activan los frentes.
Es necesario tener algunos conceptos de dinámica atmosférica para entender todos los mecanismos en juego. La cosa no es tan simple como “un aire muy frío que sobrevuela a otro más cálido” como se explica en algunos medios informativos del tiempo.
- Tormenta perfecta ¿Esta ciclogénesis es una tormenta perfecta?
No. Ya se respondió a esta pregunta con la situación del “Klaus”, y está más abajo en Comentarios.
Este término viene de la traducción inglesa de “The Perfect Storm” que fue el nombre de una famosa película donde se describía la ciclogénesis súper explosiva que se generó entre el 24 y el 31 de octubre de 1991 al este de los EEUU y sobre el Atlántico Norte.
La ciclogénesis se originó sobre los restos de un ciclón tropical, masa de aire muy cálido y húmedo acompañados de vientos intensos, que se desplazó hacia latitudes más septentrionales, y la baja en superficie fue cazada y reactivada de forma brutal por una vaguada polar muy fría venida desde el norte.
La interacción entre ambos sistemas fue de unas dimensiones excepcionales. El 28 de octubre de 1991, esta borrasca perfecta generó olas y vientos “monstruosos”. El Servicio Meteorológico de los EEUU la llamó "La tormenta perfecta" y, popularmente, también es conocida como "Nor’easter".
Desde mi punto de vista esta ciclogénesis del 25-28 de febrero de 2010 no es comparable con la anterior y el término de tormenta perfecta no es apropiado, ya que para los castellano parlantes el concepto de tormenta está ligado a la presencia de rayos en nubes de desarrollo vertical o simplemente tormentas. Podría hablarse de la borrasca perfecta pero no es el caso: no hay el desarrollo explosivo de un ciclón tropical en capas bajas-medias, en este caso que nos ocupa.
Los que emplean este término en los informativos meteorológicos lo hacen inadecuadamente, no saben que están hablando y buscan el titular fácil.

Más en: http://es.wikipedia.org/wiki/La_tormenta_perfecta

- ¿Por qué se llama XYNTHIA a esta borrasca?
El Departamento de Meteorología de la Universidad Libre de Berlín le permite a usted apadrinar o dar nombre a una borrasca o a un anticiclón por un módico precio, todo ello con fines educativos. Las borrascas valen menos dinero que los anticiclones cuando se apadrinan. A la borrasca que está sufriendo esta ciclogénesis explosiva se le ha denominado “Xynthia”, como anteriormente en enero de 2009 se habló de la ciclogénesis del “Klaus” en España y Francia.
Estos nombres carecen de valor oficial por los organismos meteorológicos nacionales y la OMM pero son muy bien recibidos por el público general y por los aficionados, en particular.
Durante los días 23 y 24 de enero de 2009 ha tenido lugar una ciclogénesis explosiva sobre una borrasca en las cercanías de la Península Ibérica. No es la primera vez, ni será la última, que tengamos una ciclogénesis explosiva o “bomba” cerca de España. De todas formas es un fenómeno raro para nuestras latitudes, dándose preferentemente en latitudes medias-altas y en las grandes zonas oceánicas abiertas.
Estas breves líneas trata de aclarar algunos conceptos que no son conocidos por el público en general y por algunos medios de comunicación. No es un artículo científico.
Primero se tratará de explicar el concepto de ciclogénesis y, posteriormente, el de explosiva.

Preguntas y respuestas
- ¿Una borrasca explosiva es un huracán o tifón?

No. El término de ciclogénesis explosiva se suele referir a los procesos que experimentan las borrascas explosivas de latitudes medias o extratropicales y no a los ciclones tropicales. Hay que recordar que todas ellas pertenecen al grupo de ciclones.
- ¿Una ciclogénesis explosiva es una “tormenta perfecta”?

No. El nombre de tormenta perfecta surgió de la película con el nombre homónimo donde se narraban las vicisitudes de un barco pesquero al verse envuelto en una ciclogénesis explosiva. En meteorología no se suele emplear el concepto de tormenta perfecta.
- ¿Es la primera vez que se da en España una ciclogénesis explosiva?
No. Se han dado en otras ocasiones, aunque es un fenómeno raro en nuestras latitudes.
- ¿No se le puede llamar galerna a esta situación?
En modo alguno, eso es un grave error. Una galerna tiene una física y dinámica interna muy especial, siendo un fenómeno local que se propaga de oeste a este por costa cantábrica, preferentemente durante el día, y de corta duración (fenómeno mesoescalar). Puede estar asociada al paso de un frente frío (galerna frontal) pero sus efectos en vientos adversos no pasan más allá de la zona costera por donde barre.

Por el contrario, una ciclogénesis explosiva está asociada a una borrasca de dimensiones espacio-temporales mayores (sistema de escala sinóptica) y afecta a una amplia zona, como ha ocurrido durante los días 23 y 24 de enero de 2009, donde la perturbación ciclónica ha barrido y afectado a casi toda la Península, Baleares y Francia, en su vertiente sur y central.
- ¿Por qué no se habla simplemente de una borrasca profunda en este caso?
Realmente lo que nos ha afectado es un tipo de borrasca muy profunda con vientos muy intensos y rachas extremadamente huracanadas, con un temporal de mar histórico, pero con unas características muy especiales que obligan a catalogarla como borrasca explosiva. El término explosivo lleva implícito ser borrasca muy profunda, pero no al revés.
Hay diferencias consustanciales entre las borrascas que sufren un proceso de profundización e intensificación paulatina y continuada y estas borrascas que la podemos clasificar como explosivas. En estas últimas la dinámica y los procesos que la conducen se desarrollan de forma virulenta y extraordinaria, como sus efectos en superficie. Desde el punto de vista meteorológico y técnico es necesario llamarlas de forma diferente a las otras, y así se les llama borrascas explosivas (las que han sufrido un proceso ciclogenético del mismo tipo). Desde el punto de vista mediático, también tiene efectos positivos el nombrarlas o categorizarlas de forma especial para llamar la atención de que son perturbaciones ciclónicas extremadamente adversas y con características especiales.
Por lo tanto una borrasca explosiva es un subconjunto de las borrascas muy profundas, pero no al revés.
- ¿Cómo se predice una ciclogénesis/borrasca explosiva?
    Hay que distinguir en el proceso de predicción dos etapas:
- La predicción a varios días vista o a un día vista (pues a veces se desarrollan de forma súbita): el predictor debe trabajar en un marco de “anticipación” y buscando los precursores de la ciclogénesis en niveles bajos (germen del desarrollo explosivo) y en niveles altos (factor de disparo) en los mapas del tiempo previstos por los modelos numéricos de predicción.
- Vigilancia y seguimiento en todas sus fases: buscando las “indicaciones” y “señales” inequívocas que la ciclogénesis explosiva se va a desarrollar o está teniendo lugar. Analizando intensamente las imágenes de WV, IR y VIS, y evaluando la bondad y errores del modelo numérico que esta utilizando. Un predictor BIEN preparado debe “leer”, entender y evaluar este tipo de información.
- ¿Son difíciles de predecir?
Sí. Todo fenómeno adverso y que se desarrolle de forma “explosiva” es dificil de predecir, en términos generales.
- ¿Cuándo y dónde se inició esta situación?
Se inició en una latitud relativamente baja en al Atlántico Norte y muy al oeste de Azores. Las primeras señales, y a falta de un estudio exhaustivo, se ven en las imágenes de satélite del 22 de enero de 2009 a las 18 UTC. En esos momenos aparecen los primeros indicios preliminares que posteriormente se fueron confiirmando como un desarrollo especial.
- ¿Qué modelo numérico hay que seguir o utilizar?
Aquel que:
- Refleje mejor las condiciones iniciales de partida el estado de la atmósfera. Este hecho es CRÍTICO pues las ciclogénesis explosivas se desarrollan en zonas marítimas desprovistas de datos. No todos los modelos reflejan bien estas condiciones. El problema de las condiciones iniciales en los modelos es calro: si se parte con un análisis inicial, erróneo o defectuoso ¿cómo se puede predecir un evento explosivo?
- Que la formulación dinámica de los procesos que acontecen en la atmósfera esté bien tratada en el modelo.
Usar modelos numéricos con la resolución espacial adecuada, lo suficientemente globales para trabajar a gran escala, y lo suficientemente regionales como para reproducir los fenómenos a pequeña escala que se producen en la ciclogénesis explosiva.
Los modelos OPERATIVOS que pueden reproducir con suficiente antelación y eficiencia una ciclogénesis explosiva se pueden contar con los dedos de una mano. Y me sobrarían dedos.
Una vez que ya está progresando el proceso explosivo, casi todos los modelos lo suelen reflejar. Los instantes anteriores e iniciales son elementos críticos, y es allí donde se ve la bondad de cada modelo.
- He oído en algún medio de comunicación nacional que los casos de vientos fortísimos de Gordon, en 2006 afectando a Galicia, y Delta, en 2005 a Canarias, fueron situaciones de borrascas explosivas. ¿Es cierto?
Es totalmente incorrecto.
En la atmósfera hay muchas situaciones que generan vientos fuertes y huracanados de diversas formas: desde pequeña escala (tornados) hasta gran escala (huracanes y borrascas explosivas). En ese amplio espectro o abanico de situaciones se pueden dar vientos muy adversos.
Gordon fue un huracán que llegó a tener categoría 3, cuando estaba muy alejado de la Península. Al acercarse a ella se debilitó progresivamente, hasta que dejo de ser ciclón tropical (coloquialmente se le llamó ex Gordon), aunque en su seno conservaba vientos muy intensos. Al acercarse al oeste de Galicia, fue captado por un frente frío de una borrasca extratropical que lo condujo al noroeste peninsular pero sin sufrir en ningún momento una ciclogénesis explosiva. Como ex Gordon, todavía llevaba vientos adversos.
Algo parecido le ocurrió al ciclón tropical Delta en 2005, cuando perdió sus características de ciclón tropical y se “extratropicalizó”, al subir a latitudes más altas: los vientos muy intensos se debilitaron un poco pero el área de dichos vientos se amplió. Posteriormente, fue captado por una perturbación extratropical que lo lanzó sobre Canarias. Los efectos locales y orográficos hicieron que los vientos fueran extremadamente intensos en algunas de las islas. En ningún caso sufrió un proceso explosivo.
No confundamos las situaciones de vientos intensos y huracanados en nuestras latitudes únicamente con procesos ligados a ciclogénesis explosiva. Hay otras situaciones que los generan.

Esta entrada ha sido sacada de la revista RAM de meteorologia
http://www.tiempo.com/ram/4070/el-concepto-de-ciclognesis-explosiva/

EL ENIGMA DE LAS BOLAS DE FUEGO

Volando hacia Elko (Nevada, Estados Unidos) en una misión de rutina para reabastecer en vuelo a bombarderos B47, el 16 de junio de 1960, un avión cisterna KC-97 de las Fuerzas Aéreas americanas encontró una capa de nubes a 5.500 metros de altura.
El piloto observaba el panel de instrumentos cuando se vio sorprendido por una bola luminosa de color blanco amarillento y unos 45 cm de diámetro que atravesaba silenciosamente el parabrisas. Pasó entre los asientos del piloto y del copiloto y recorrió la cabina, después de pasar junto al navegante y al ingeniero.
El piloto ya había sufrido el impacto de un rayo en dos ocasiones anteriores, y supo que la explosión era inminente. Su reacción inmediata de aviador experimentado fue concentrarse en el vuelo, antes de volverse y mirar cómo la bola se dirigía hacia la cola del avión.
Después de unos segundos de angustioso silencio, los cuatro hombres que iban en el compartimiento de vuelo oyeron por el intercomunicador la voz excitada del encargado del abastecimiento, que estaba instalado en la cola del avión. Una bola de fuego había llegado rodando a través del compartimiento de carga, había danzado sobre el ala derecha y había caído sin causar daños. Este extraño informe se refiere al fenómeno de la bola luminosa, uno de los muchos fenómenos naturales que la ciencia no puede explicar. De hecho, las propiedades de las bolas luminosas son tan difíciles de explicar que, durante años, los hombres de ciencia dudaron de su existencia. Su punto de vista era tajante: si algo no tiene explicación, no existe.
Desgraciadamente, esa actitud es bastante frecuente. La caída de meteoros en la Tierra fue considerada secularmente como una superstición de campesinos ignorantes. Y, por cierto, pese a muchas observaciones bien documentadas de estos cuerpos incandescentes, los escépticos llegaron a estar tan seguros de sus argumentos que valiosos especímenes de meteoritos fueron eliminados de los museos y destruidos, ya que las historias de meteoritos caídos del cielo se tenían por meras supersticiones.

Bola de fuego fotografiada en 1933. Tenía unos 30 cm de diámetro, flotaba sobre el suelo.
La controversia de las bolas luminosas dividió a la comunidad científica desde principios del siglo XIX, cuando aparecieron los informes completos sobre el tema. En 1890, gran cantidad de globos luminosos parecidos a bolas de fuego aparecieron en un tornado y fueron tema de una reunión de la Academia francesa de Ciencias. Las brillantes esferas entraron en algunas casas por las chimeneas, y al desaparecer dejaron agujeros circulares en las ventanas.
Un miembro de la Academia se puso de pie al finalizar el informe y comentó que las extraordinarias propiedades supuestamente atribuidas a las bolas de fuego no debían tomarse muy en serio, ya que los observadores debían haber sufrido ilusiones ópticas. La acalorada discusión que siguió concluyó en acuerdo: las observaciones hechas por campesinos ignorantes carecían de valor. En ese momento el ex emperador del Brasil, miembro extranjero de la Academia, hizo callar a todos, al comentar que él mismo, con sus propios ojos, había visto bolas luminosas.
Aún hoy, muchos de los informes siguen teniendo una cierta aura medieval de brujería y magia, cosa que no ha ayudado a que los escépticos se interesen por el tema. Las observaciones, sin embargo, se han multiplicado y las pruebas de la existencia de bolas de fuego parecen actualmente irrefutables.
Una observación relatada con mucho detalle corrió a cargo de un químico ruso, M.T. Dmítriev, en 1967. Estaba acampando junto al río Onega, en Rusia occidental, cuando se produjo un intenso relámpago. Apareció una bola de fuego, que quedó suspendida sobre el agua. Consistía en una masa ovalada de luz, con un núcleo blanco-amarillento, rodeado de capas violeta oscuro y azul.
Sin que, aparentemente, le afectara el viento, se mantuvo a una altura de unos 30 cm por encima del agua. Dmítriev la oyó crujir y silbar cuando pasó volando sobre su cabeza, en dirección a la orilla del río, donde quedó inmóvil unos 30 segundos. Dejó una estela de humo acre y azulado mientras pasaba por un bosquecillo. Rebotaba como una bola de billar entre los árboles, emitiendo ráfagas de chispas. Al cabo de un minuto, desapareció.
A partir de éste y de otros informes similares, es posible esbozar las propiedades "típicas" de las bolas luminosas. En general, aparecen en momentos en que caen rayos. Las bolas son generalmente esféricas o en forma de pera, con bordes algo borrosos, y su tamaño oscila entre un centímetro y un metro de diámetro. Brillan con tanta luminosidad como una bombilla eléctrica; su color varía, pero con frecuencia son rojas, anaranjadas o amarillas, y suelen durar desde un segundo hasta más de un minuto.
La desaparición de una bola luminosa puede ser silenciosa o ir acompañada de una explosión. Probablemente, el informe más conocido de una bola luminosa que causó daños materiales apareció en 1936 en el Daily Mail. El corresponsal escribía que durante una tormenta vio una gran bola "de un rojo ardiente", a la que después atribuía el "tamaño de una naranja", que bajaba desde el cielo. Golpeó la casa, cortó el cable del teléfono, quemó el marco de la ventana y después se hundió en una bañera llena de agua que estaba debajo de la ventana. El agua hirvió durante algunos minutos, pero cuando se enfrió no se encontró nada en ella.
¿Con cuánta frecuencia se produce el fenómeno? En una encuesta, se preguntó a 4.000 empleados de la NASA si habían visto bolas luminosas. Sus respuestas indicaron que es un hecho más corriente de lo que se pensaba: El número de rayos normales junto a los cuales se ha observado la aparición de bolas luminosas revela que éstas no son un fenómeno poco corriente. En contra de lo que suele creerse, la aparición de bolas de fuego puede ser casi tan frecuente como la de los rayos.
Enfrentados con un fenómeno de características tan poco usuales, los hombres de ciencia lo han pasado mal buscando una teoría que encaje con los hechos. Muchos han desarrollado complicadas teorías, para explicar el asunto como una "alucinación" o una "imagen persistente".
¿Pura imaginación?
El científico canadiense Edward Argyll afirma que las bolas luminosas son simplemente una ilusión óptica. Dice que cuando cae un rayo crea un resplandor tan brillante que el observador, deslumbrado, cree ver una imagen persistente y fácilmente confundible con una bola luminosa.
Con esta teoría, el doctor Argyll puede, finalmente, explicar las extraordinarias propiedades de las bolas de fuego, desesperación de los teóricos que intentan encontrar un mecanismo físico plausible para ellas. Se dice que las bolas luminosas pasan a través de superficies sólidas, como por ejemplo pantallas metálicas; un deslumbramiento explicaría esta capacidad. Por otra parte, los deslumbramientos duran de 2 a 10 segundos, y la mayor parte de bolas luminosas parece tener una duración semejante.
A diferencia de las bolas luminosas, las imágenes subsiguientes a un deslumbramiento no generan sonidos. Pero eso no representa ningún problema para un escéptico hombre de ciencia. "El observador típico, en estas circunstancias, imagina fácilmente ruidos de acompañamiento adecuados". Pero, ¿qué hace el doctor Argyll con los casos en que la bola de fuego deja rastros físicos de su presencia? Simplemente rechaza las pruebas que contradicen su teoría: "Si la bola luminosa es una ilusión óptica, no parece irracional caracterizar esos informes como poco fiables."
Pero no cabe duda de que, por imperfectas que sean las observaciones y a pesar de su extraño comportamiento, las bolas luminosas existen. Nadie niega la existencia de los efectos ópticos, y la mayor parte de nosotros los hemos experimentado. Pero, ¿cómo pueden explicarse las bolas de fuego que aparecen ante más de un observador en el mismo momento, que tienen precisamente la misma forma y que recorren el mismo camino?
Real, pero misterioso
Una antigua teoría sugería que las bolas eran burbujas incendiadas de gas inflamable, liberado por el impacto de un rayo en la tierra. Pero si así fuera, ¿cómo podría llegar una burbuja de gas a la altura de un avión? ¿Podría atravesar paredes sólidas, como han hecho tantas bolas luminosas?
Según un informe, una bola de fuego roja de unos 60 cm de diámetro excavó una zanja de más de 90 metros de longitud y un metro de profundidad en una superficie blanda, cerca de un arroyo, y después arrancó, literalmente, otros 23 metros del lecho del arroyo. Para cavar esa zanja la bola necesitaba una enorme potencia; para explicar este hecho se ha sugerido que en él debía de haber participado algún tipo de energía atómica.

Bola Ardiente como fuegos artificiales fotografiada en 1951. Cayó verticalmente y estalló antes de tocar el suelo.
Sin embargo, cuando la bola luminosa ha sido observada de cerca no se han observado en ella efectos nucleares. Un incidente muy característico fue narrado por un ama de casa después de una violenta tormenta en Staffordshire, Inglaterra, el 8 de agosto de 1975. Estaba preparando la comida cuando una esfera llameante de luz apareció encima de la cocina. Se acercó a ella emitiendo un extraño ruido traqueteante y desplazándose demasiado rápido para que ella pudiera esquivarla.
"La bola pareció golpearme bajo el cinturón, y automáticamente intenté sacudírmela. Mi mano se hinchó y enrojeció en el lugar donde la rozó. Parecía que mi anillo de boda me estaba quemando el dedo." La bola estalló haciendo un gran ruido y le chamuscó un poco la falda, pero no sufrió más daños.
Una sugerencia aún más rara indica que una bola luminosa podría estar compuesta por diminutas partículas de antimateria meteórica de la estratosfera. Se ha dicho que las tormentas actúan como gigantescos aspiradores, que absorben partículas de polvo de antimateria. Cuando ésta entra en contacto con la materia normal es aniquilada gradualmente, liberando su energía en forma de bola de fuego.
Otra teoría sostiene que las bolas luminosas son provocadas por corrientes que fluyen desde las nubes hasta el suelo. Al postular una fuente de energía exterior a la bola, esta teoría consigue explicar con elegancia la larga vida de las bolas de fuego pero, desgraciadamente, no aclara cómo pueden atravesar la piel metálica de un avión.
Las bolas luminosas son tan misteriosas ahora como cuando se empezó a hablar de ellas, hace más de 1.000 años. En el siglo VI San Gregorio de Tours observó horrorizado cómo una bola de fuego de brillo cegador aparecía en el aire encima de una procesión de dignatarios civiles y religiosos, durante la consagración de una capilla. La visión era tan terrible que toda la procesión se arrojó al suelo. Como no existía una explicación razonable, supuso que se trataba de un milagro. Hoy en día, la mayor parte de los milagros han sido explicados por la ciencia, pero las bolas luminosas constituyen un fenómeno para el que todavía no se ha encontrado una explicación racional

AURORA BOREAL

Aurora boreal en Alaska.


La aurora es un brillo que aparece en el cielo nocturno, usualmente en zonas polares. Por esta razón algunos científicos la llaman "Aurora Polar" (o "aurora polaris"). En latitud norte se conoce como "aurora boreal", cuyo nombre proviene de Aurora la diosa romana del amanecer, y de la palabra griega Boreas que significa viento, debido a que en Europa comúnmente aparece en el horizonte de un tono rojizo como si el sol emergiera de una dirección inusual.
La Aurora Boreal, comúnmente ocurre de septiembre a octubre y de marzo a abril. Su equivalente en latitud sur, Aurora austral posee propiedades similares.


Qué es una aurora

Una aurora polar se produce cuando una eyección de masa solar choca con los polos norte y sur de la magnetosfera terrestre, produciendo una luz difusa pero predominante proyectada en la ionosfera terrestre.

La aurora austral (11 de septiembre de 2005) tomada por el satélite IMAGE, digitalmente solapada a una fotografía Canica Azul.
Las auroras aparecen en dos óvalos centrados encima de los polos magnéticos de la Tierra, que no coinciden con los polos geográficos. La posición actual aproximada del Polo Norte magnético es 82.7º N 114.4º O.
Ocurren cuando partículas cargadas (protones y electrones) procedentes del Sol, son guiadas por el campo magnético de la Tierra e inciden en la atmósfera cerca de los polos. Cuando esas partículas chocan con los átomos y moléculas de oxígeno y nitrógeno, que constituyen los componentes más abundantes del aire, parte de la energía de la colisión excita esos átomos a niveles de energía tales que cuando se desexitan devuelven esa energía en forma de luz visible.
El Sol, situado a 150 millones de km de la Tierra, está emitiendo continuamente partículas cargadas: protones, con carga positiva, y electrones, con carga negativa. Ese flujo de partículas constituye el denominado viento solar. La superficie del Sol o fotosfera, se encuentra a unos 6000 ºC, sin embargo, cuando se asciende en la atmósfera del Sol hacia capas superiores la temperatura aumenta en vez de disminuir, tal y como la intuición nos sugeriría. La temperatura de la corona solar, la zona más externa que se puede apreciar a simple vista sólo durante los eclipses totales de Sol, alcanza temperaturas de hasta 3 millones de grados. El causante de ese calentamiento es el campo magnético del Sol, que forma estructuras espectaculares como se ve en las imágenes en rayos X. Al ser la presión en la superficie del Sol mayor que en el espacio vacío, las partículas cargadas que se encuentran en la atmósfera del Sol tienden a escapar y son aceleradas y canalizadas por el campo magnético del Sol, alcanzando la órbita de la Tierra y más allá. Existen fenómenos muy energéticos, como las fulguraciones o las eyecciones de masa coronal que incrementan la intensidad del viento solar
Las partículas del viento solar viajan a velocidades desde 300 a 1000 km/s, de modo que recorren la distancia Sol-Tierra en aproximadamente dos días. En las proximidades de la Tierra, el viento solar es deflectado por el campo magnético de la Tierra o magnetosfera. Las partículas fluyen en la magnetosfera de la misma forma que lo hace un río alrededor de una piedra o de un pilar de un puente. El viento solar también empuja a la magnetosfera y la deforma de modo que en lugar de un haz uniforme de líneas de campo magnético como las que mostraría un imán imaginario colocado en dirección norte-sur en el interior de la Tierra, lo que se tiene es una estructura alargada con forma de cometa con una larga cola en la dirección opuesta al Sol. Las partículas cargadas tienen la propiedad de quedar atrapadas y viajar a lo largo de las líneas de campo magnético, de modo que seguirán la trayectoria que le marquen éstas. Las partículas atrapadas en la magnetosfera colisionan con los átomos y moléculas de la atmósfera de la Tierra, típicamente oxígeno (O), nitrógeno (N) atómicos y nitrógeno molecular (N2) que se encuentran en su nivel más bajo de energía, denominado nivel fundamental. El aporte de energía proporcionado por las partículas perturba a esos átomos y moléculas, llevándolos a estados excitados de energía. Al cabo de un tiempo muy pequeño, del orden de las millonésimas de segundo o incluso menor, los átomos y moléculas vuelven al nivel fundamental, y devuelven la energía en forma de luz. Esa luz es la que vemos desde el suelo y denominamos aurorLas auroras se mantienen por encima de los 95 km porque a esa altitud la atmósfera es tan densa y los choques con las partículas cargadas ocurren tan frecuentemente que los átomos y moléculas están prácticamente en reposo. Por otro lado, las auroras no pueden estar más arriba de los 500-1000 km porque a esa altura la atmósfera es demasiado tenue –poco densa- para que las pocas colisiones que ocurren tengan un efecto significativo.
Se le llama aurora boreal cuando se observa este fenómeno en el hemisferio norte y aurora austral cuando es observado en el hemisferio sur. No hay diferencias entre ellas.

Los colores y las formas de las auroras

Las auroras tienen formas, estructuras y colores muy diversos que además cambian rápidamente con el tiempo.
Durante una noche, la aurora puede comenzar como un arco aislado muy alargado que se va extendiendo en el horizonte, generalmente en dirección este-oeste. Cerca de la medianoche el arco puede comenzar a incrementar su brillo. Comienzan a formarse ondas o rizos a lo largo del arco y también estructuras verticales que se parecen a rayos de luz muy alargados y delgados. De repente la totalidad del cielo puede llenarse de bandas y rayos de luz que se mueven rápidamente de horizonte a horizonte. La actividad puede durar desde unos pocos minutos hasta horas. Cuando se aproxima el alba todo el proceso parece calmarse y tan sólo algunas pequeñas zonas del cielo aparecen brillantes hasta que llega la mañana. Aunque lo descrito es una noche típica de auroras, nos podemos encontrar múltiples variaciones sobre el mismo tema.
Los colores que vemos en las auroras dependen de la especie atómica o molecular que las partículas del viento solar excitan y del nivel de energía que esos átomos o moléculas alcanzan.
El oxígeno es responsable de los dos colores primarios de las auroras, el verde/amarillo de una transición de energía a 557.7 nm (1 nm es la milmillonésima parte de 1 metro), mientras que el color más rojo lo produce una transición menos frecuente a 630.0 nm. Para hacernos una idea, nuestro ojo puede apreciar colores desde el violeta, que en el espectro tendría una longitud de onda de unos 390.0 nm hasta el rojo, a unos 750.0 nm (Figura 7). Más adelante en este documento hay un pequeño apartado para aquellos que queráis saber un poco más acerca de estos procesos.
El nitrógeno, al que una colisión le puede arrancar alguno de sus electrones más externos, produce luz azulada, mientras que las moléculas de nitrógeno son muy a menudo responsables de la coloración rojo/púrpura de los bordes más bajos de las auroras y de las partes más externas curvadas.
El proceso es similar al que ocurre en los tubos de neón de los anuncios o en los tubos de televisión. En un tubo de neón, el gas se excita por corrientes eléctricas y al desexcitarse envía la típica luz rosa que todos conocemos. En una pantalla de televisión un haz de electrones controlado por campos eléctricos y magnéticos incide sobre la misma, haciéndola brillar en diferentes colores dependiendo del revestimiento químico de los productos fosforescentes contenidos en el interior de la pantalla.

Auroras en otros planetas

Auroras observadas en el UV en Júpiter.
Este fenómeno no está restringido a la Tierra. Otros planetas del Sistema Solar muestran fenómenos análogos, como es el caso de Júpiter y Saturno que poseen campos magnéticos más fuertes que la tierra (Urano, Neptuno y Mercurio también poseen campos magnéticos), y ambos poseen amplios cinturones de radiación. Las auroras han sido observadas en ambos planetas, con el telescopio Hubble.
Estas auroras, al parecer, son causadas por el viento solar; además, las lunas de Júpiter, especialmente Ío, son fuentes importantes de auroras. Se produce debido a corrientes eléctricas a lo largo de unas líneas, generadas por un mecanismo dínamo causado por el movimiento relativo entre el planeta y sus lunas. Ío, que posee volcanes activos e ionosfera, es una fuente particularmente fuerte, y sus corrientes generan, a su vez, emisiones de radio, estudiadas desde 1955.
Las auroras han sido detectadas también en Marte por la nave Mars Express, durante unas observaciones realizadas en 2004 y publicadas un año más tarde. Marte carece de un campo magnético análogo al terrestre, pero sí posee campos locales, asociados a su corteza. Son éstos, al parecer, los responsables de las auroras en este planeta.

Auroras Boreales (detalles) — Reproducir

FULGURITAS TODO UN ENIGMA

Donde cae un rayo, alguna marca queda. Si el rayo cayó en el suelo, suele dejar una marca, como una firma que acredita su presencia: se le llama fulgurita. Fulgurita (del latín fulgur, relámpago) es el nombre que se le da en mineralogía a las rocas cuya superficie ha sido fundida por rayos y también a los agujeros característicos que se forman en las rocas a causa del mismo agente. Cuando golpean rayos sobre las superficies desnudas de las rocas, el aumento repentino de temperatura puede producir cierto grado de fusión, especialmente cuando las rocas son secas y la electricidad no circula con facilidad. Se han observado casos de este tipo en Aratat (monte) y en varias montañas de los Alpes, Pireneos, etc. Se forma una delgada capa cristalina, que parece una capa de barniz. Usualmente su grosor no pasa de unos tres milímetros y puede ser incoloro, blanco o amarillo. Cuando se lo examina en un microscopio, por lo general no muestra cristalización, sino que contiene pequeñísimas burbujas que se deben a la expansión del aire dentro de la película fundida. En algunos casos pueden aparecer microlitos, pero esto es poco común debido a que una capa tan delgada se enfría extremadamente rápido. Los minerales de la roca que quedan debajo de esta "cobertura" en algunos casos aparecen parcialmente fundidos, pero los más refractarios suelen quedar sin afectar. El vidrio se forma, en estos casos, al fundirse sólo los ingredientes de menor temperatura de fusión.En las arenas se encuentra otro tipo de fulgurita, mucho más común, que toma la forma de tubos verticales que pueden tener cerca de doce milímetros de diámetro. Generalmente tienen una sección elíptica o son aplanados por la presión que ejerce la arena circundante en el momento en que el material fundido está muy caliente y plástico. Esos tubos generalmente son verticales y algunos pueden penetrar metros en la arena, ramificándose al descender. También se han encontrado perforaciones tubulares en duras rocas, pero en estos casos los conductos son cortos y es probable que sigan quebraduras y fallas ya presentes en la roca. El material vidrioso de los tubos contiene granos de arena y muchas cavidades elípticas o redondas. Los minerales como la mica y el feispar se funden más fácil que el cuarzo, pero los análisis muestran que el vidrio de algunas fulguritas es muy rico en silicato, que quizás fue disuelto dentro del vidrio en lugar de ser fundido. La cavidad central del tubo y las paredes de las burbujas se deberían a la expansión de gases (aire, agua, etc.) de la arena al ser ésta calentada repentinamente por un calor extremo. Se observan finas hebras de vidrio que se extienden desde la superficie del tubo, como si se hubiesen proyectado porciones fundidas con una fuerza considerable. Cuando se encuentran granos de cuarzo que han sido calentados sin llegar a fundirse, se los ve blancos y semi opacos, pero los que han tenido contacto con el vidrio muestran, usualmente, una solución parcial. En ocasiones se observa que ha comenzado una cristalización antes de que el vidrio se solidificara y se hallan pequeños microlitos de naturaleza indeterminable en la matriz hialina transparente, ubicados en líneas y manojos.
La fulgurita más grande del mundo Un grupo de investigación del norte de Florida, EEUU, logró reconocimiento internacional en el libro Guinness de los récords mundiales al encontrar y excavar la fulgurita más larga del mundo. Esta fulgurita se bifurca en dos ramas, una de ellas tiene 4,86 m de longitud y la otra llega a casi 5,20 m. El grupo comenzó su excavación, que llevó una semana de trabajo, en el verano de 1996. El trabajo fue supervisado por Daniel Cordier, que trabajó en el departamento de geología de la Universidad de Florida y en el Museum of Natural History, y ahora trabaja en DuPont. Entre los miembros del grupo estaban los doctores M. A. Uman y V. A. Rakov, y además Michael Stapleton y Mr. Keith Rambo, todos ellos asociados con la Universidad de Florida.Las fulguritas se forman al golpear rayos sobre la superficie del terreno y luego correr por el suelo subyacente. Como la energía de la corriente eléctrica es inmensa, la arena se funde y luego se solidifica, formando un tubo hueco de material vidrioso. Excavar y extraer una de estas fulguritas no es fácil, ya que son muy frágiles. Se deben utilizar técnicas similares a las que se usan para extraer fósiles.En la imagen se observan algunos elementos reconocibles que permiten dar una idea de la escala.