¿Qué estoy viendo realmente cuando veo iluminación (electrones, aire en llamas)?

Cuando hay un rayo, la corriente eléctrica elimina todos los electrones de una sección de aire. Este aire ya no está formado por átomos y moléculas, solo son núcleos atómicos (también llamados iones) y electrones. Esto es un plasma.

Cuando miras un plasma, estás viendo dos fuentes principales de luz:

  • Radiación térmica: los plasmas brillan porque son realmente calientes, como una pieza de hierro al rojo vivo. Los relámpagos son lo suficientemente calientes ([matemática] 50,000 ^ \ circ C [/ matemática]) como para calentarse de azul. Este tipo de radiación es continua (los rayos tendrían su punto máximo a la izquierda de esta tabla y serían mucho más altos, pero tendrían una forma similar a las otras curvas):

  • Radiación de recombinación: a medida que los electrones e iones sueltos se unen en los átomos, pierden parte de su energía cinética y se enfrían. Esta energía se libera como luz en una frecuencia particular, dependiendo del tipo de átomo. Aquí están los colores liberados por el oxígeno:

Según tengo entendido, el potencial eléctrico entre dos puntos hace que un canal de aire se ionice y, por lo tanto, se convierta en un mejor conductor. Luego, los electrones reales se arquean, lo que sobrecalienta el aire adyacente en un plasma, que es lo que realmente está viendo.

Esto es un gran golpe, pero creo que es básicamente correcto.

Los rayos son una descarga electrostática repentina que ocurre durante una tormenta eléctrica. Esta descarga ocurre entre regiones cargadas eléctricamente de una nube, entre dos nubes o entre una nube y el suelo.

Ahora vea cómo se produce la iluminación …

El agua y el hielo se mueven dentro de la nube; forzado por las corrientes de aire caliente, abajo por la gravedad, y comprimido en la nube. Así como frotar un globo puede crear electricidad estática, las partículas en la nube se cargan. No está claro cómo sucede, pero los cargos se separan en la nube. Las cargas positivas suben y las negativas bajan.

Una vez que se ha acumulado una separación de carga significativa, las cargas positivas y negativas buscan alcanzarse entre sí y neutralizarse. ‘Serpentinas’ surgen del suelo para formar un camino. Una vez que se completa un camino, se forma una chispa que neutraliza la carga.

A medida que la carga negativa desciende, el aire que lo rodea se calienta. La chispa está muy caliente a casi 20,000 grados Celsius, y rápidamente calienta el aire para crear una onda de choque.

Considerando que la luz viaja muy rápido, alrededor de 300 millones de metros por segundo, y ese sonido solo viaja a 300 metros por segundo; La luz es un millón de veces más rápida que el sonido producido. Para saber qué tan lejos está la tormenta, puede contar cuánto tiempo escuchará el sonido después del rayo. Por cada 4 segundos entre el destello y el ruido, la tormenta eléctrica se encuentra a 1 milla de distancia.

La luz brillante del rayo proviene del aire ionizado que se recombina con sus electrones perdidos. El mismo proceso ocurre en una bombilla fluorescente o en un globo de plasma.

Puedes pensar en esto como quemar, pero no es el mismo tipo de quema que destrozar carbono e hidrógeno en una chimenea.