¿Cómo "sabe" el rayo adónde ir?

El artículo de wikipedia es bastante bueno sobre este tema.

Para cualquier descarga en el aire, las moléculas del aire deben estar ionizadas. Esta ionización ocurre durante las tormentas debido a los altos campos eléctricos estáticos transportados por las nubes que generan "serpentinas", es decir, caminos para que los electrones fluyan hacia abajo. Las serpentinas correspondientes están formadas por conductores y puntos altos en el suelo con carga positiva generada nuevamente por los campos altos de la nube de tormenta, los iones positivos fluyen hacia arriba y se establece el camino para una descarga.

Un relámpago termina [y se produce una descarga] en un árbol, mientras que una serpentina suelta es visible en la proyección de la superficie terrestre a la izquierda.

Cuando el campo eléctrico de la tormenta pasa sobre el suelo, los puntos altos que también están conectados a tierra tienen campos más altos que el suelo y pueden formar serpentinas. Los pararrayos funcionan generando serpentinas ascendentes de manera más eficiente ya que son altamente conductores y el campo en la parte superior es muy alto debido a la geometría.

[ Serpentinas ascendentes ]

Cuando un líder escalonado se acerca al suelo, la presencia de cargas opuestas en el suelo aumenta la fuerza del campo eléctrico. El campo eléctrico es más fuerte en objetos conectados a tierra cuyas partes superiores están más cerca de la base de la nube tormentosa, como árboles y edificios altos. Si el campo eléctrico es lo suficientemente fuerte, un canal iónico cargado positivamente, llamado serpentina positiva o ascendente, puede desarrollarse desde estos puntos. Esto fue teorizado por primera vez por Heinz Kasemir.

A medida que se acercan los conductores cargados negativamente, aumentando la intensidad del campo eléctrico localizado, los objetos conectados a tierra que ya experimentan una descarga de corona superan un umbral y forman serpentinas ascendentes. Una vez que cualquier líder descendente se conecta a cualquier líder ascendente disponible, se forma un proceso denominado "conexión", se forma un circuito y puede ocurrir una descarga. Se han tomado fotografías en las que se ven claramente serpentinas sueltas. Los conductores descendentes independientes también son visibles en relámpagos ramificados, ninguno de los cuales está conectado a tierra, aunque pueda parecer que lo están.

Golpe de retorno

Una vez que se establece un canal de aire ionizado entre la nube y el suelo, se convierte en un camino de menor resistencia y permite que una corriente mucho mayor se propague desde la Tierra de regreso al líder hacia la nube. Este es el golpe de retorno y es la parte más luminosa y perceptible de la descarga del rayo.

Descargar

Cuando el campo eléctrico se vuelve lo suficientemente fuerte, se produce una descarga eléctrica (el rayo) dentro de las nubes o entre las nubes y el suelo. Durante el impacto, porciones sucesivas de aire se convierten en un canal de descarga conductor a medida que los electrones y los iones positivos de las moléculas de aire se separan y se ven obligados a fluir en direcciones opuestas.

La descarga eléctrica (con un promedio de 30 kA para rayos negativos o 300 kA para rayos positivos, y viajando a alrededor de 1 × 108 m/s) sobrecalienta rápidamente el canal de descarga, lo que hace que el aire se expanda rápidamente y produzca una onda de choque que se escucha como un trueno. El estruendo del trueno que se disipa gradualmente y se disipa gradualmente es causado por el retraso de tiempo del sonido que proviene de diferentes partes de un golpe largo.

Es aconsejable no estar nadando durante una tormenta porque el agua es plana, el objeto conductor más discontinuo será la cabeza. Además, si durante una tormenta al aire libre el cabello se electrifica, es aconsejable tirarse al suelo y mantenerse alejado de objetos altos como árboles.

La respuesta a esta pregunta la puede encontrar una cámara de alta velocidad. En realidad, antes del golpe principal, la electricidad viaja hacia la tierra en muchos caminos aleatorios como muchos caminantes aleatorios . Tan pronto como se encuentra un camino hacia la tierra, el gran golpe ocurre exactamente a través de ese camino especial. Así que en verdad el relámpago no sabe dónde está la vara, busca para encontrarla. Mire este video de YouTube para ver el recorrido aleatorio a través de una cámara de alta velocidad.