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Modelo explicativo del Relámpago del Catatumbo.
La extensión de los pantanos, hacen pensar que el gas metano debe jugar un rol importante en los procesos microfísicos que tienen lugar en las nubes de la región. Como la molécula de metano (CH4) es más liviana que el aire, el empuje hidrostático la transporta hacia las capas mas altas de nubes, incluso por encima de las nubes de vapor de agua.
La fluorescencia observada como relámpago, luego de la generación de rayos a lo interno de las nubes altas, puede deberse a la existencia de estados “inestables” de la molécula de metano y del radical metilo, en los cuales se mantienen un tiempo muy breve para después emitir luz (Estados Metaestables). Los tiempos de vida de los Estados Metaestables son comparables a la duración de la descarga difusa (relámpago); típicamente en el rango de los nanosegundos a los milisegundos . De las observaciones realizadas “in situ” se estima la altura máxima de las nubes donde tiene lugar el fenómeno, en 6,4 km ± 0,2 km, luego el grado de ionización del metano es del orden de 58% a dicha altura.
De acuerdo al modelo propuesto el metano sería el agente causal para comprender el fenómeno conocido como el “Relámpago del Catatumbo”. La concentración de este gas en el seno de las nubes convectivas sobre la región causaría la separación de cargas eléctricas en el interior de las células de las nubes, posibilitando las descargas (rayos) así como la fosforescencia (relámpago) observada.
La anómala concentración del metano en la parte baja de la atmósfera local podría deberse a las 226 000 hectáreas de pantanos) ubicados en un clima tropical con circulación cerrada de vientos en una zona de baja presión. Otra posibilidad es la presunción de existencia de kerógeno III en el substrato, típico de depósitos de hidrocarburos livianos y de concentraciones altas de metano.
El substrato del lago de Maracaibo es rico en depósitos petrolíferos y comparte con las ciénagas ribereñas la misma historia geológica.
Así la acumulación de metano en la atmósfera podría verse favorecida por el escape de este gas a través de fisuras en el manto rocoso al interior de las ciénagas (lagunas).
Ello está en acuerdo con los conocimientos actuales sobre descargas eléctricas en gases ionizados y con las propiedades fisico-químicas del metano Además las concentraciones de Metano en la atmósfera terrestre varían entre porcentajes de 1.5 millonésimas a 10 km de altitud hasta 1.1 a 20 km de altitud en condiciones normales.
Durante el día el fenómeno no tendría lugar porque la irradiancía solar foto disocia el metano continuamente, impidiendo la auto polarización eléctrica de la nube. Durante el invierno o después de precipitaciones de gran magnitud sobre la región, la visibilidad del fenómeno disminuye e incluso desaparece por completo.
Ello se explicaría porque las precipitaciones intensas y/o prolongadas arrastran el metano hacia la superficie y disminuye la concentración relativa del gas. Análogamente, durante la estación seca (verano) la evaporación y la temperatura media se incrementan, permitiendo la volatilidad del gas y su rápido ascenso a las capas altas de las nubes donde se formarían cristales autopolarizados eléctricamente.
V Congreso de la Sociedad Venezolana de Física. La Universidad del Zulia. Punto Fijo. Noviembre 28 a Diciembre 02, 2005.
XIV International Conference on Atmospheric Electricity ICAE . Rio de Janeiro (Brasil) Agosto 7-12, 2011
Actividad (Flashes/km2) medida con el Satelite LIS (2009-2013)
Actividad (Flashes/km2) medida con el Satelite LIS (2009-2013)
(Falcon 2021)
Caracteristicas de las descargas
Caracteristicas de las descargas
Falcon et al (2000)
Desplazamiento eléctrico dentro de las Nubes del Catatumbo
Los cálculos muestran que el Hielo y el agua no son suficientes para generan el potencial de ruptura dieléctrica dentro de las nubes. Sin embargo pequeñas cantidades de metano (y quizás otros aerosoles piroelectricos) aumentan el vector de desplazamiento eléctrico y posibilita las descargas
(Falcon y Quintero al 2010)
Mecanismo de descargas en nubes de tormenta por piroelectricidad
(a) Inicialmente las moléculas tienen cualquier orientación arbitraria con respecto al campo eléctrico atmosférico E (b) las moléculas se alinean con el campo externo E aumentando el vector de desplazamiento eléctrico total D, hasta alcanzar la ruptura dieléctrica (c) después de las descargas las moléculas se reorientan, el desplazamiento eléctrico D es mínimo y no hay descargas (d) los flujos convectivos suministran energía térmica, alteran los momentos intrínsecos (D0) en cualquier orientación y el ciclo se repite. Panel superior: para hielo de agua. Panel inferior: para metano gaseoso. El nivel relativo en la imagen representa la energía total.
(Falcon 2021)
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