¿Cuáles son las posibilidades de ser alcanzado por un rayo mientras se encuentra en la órbita terrestre?

La probabilidad es, simplemente, cero .

El rayo es la descarga pesada entre dos cuerpos cargados eléctricamente que tienen suficiente potencial electrostático para ionizar ese medio.

Donde ocurren los rayos:

• dentro de las nubes

• Entre dos nubes diferentes con diferente carga

• Nubes a la tierra

¿Por qué la nube a la tierra no la nube al espacio?

El artículo de Wikipedia dice:

Para que se produzca una descarga electrostática son necesarias dos cosas:

1. debe existir un potencial eléctrico suficientemente alto entre dos regiones del espacio; y
   
2. un medio de alta resistencia debe obstruir la igualación libre y sin obstáculos de las cargas opuestas.

Así que hagamos algunas suposiciones; Sea la altura de la nube 85 kilómetros (que es la altura máxima a la que están presentes las nubes), la nube desarrolla una carga negativa, la nave espacial está a 300 kilómetros con respecto a la nube, el árbol en el suelo a 85 kilómetros con respecto a la nube, y la nave espacial y el árbol en el suelo desarrollan cargas iguales y opuestas con respecto a la nube.

Para que ocurra un rayo, se requiere un voltaje de ruptura.

La ley de Paschen establece que la tensión de ruptura se describe mediante la ecuación:

$${V={a*p*d}\over{Ln(p*d)+b}}$$

• $a$y$b$son constantes de composición de gas
• $p$es la presión (en Atmósferas o Bar)
• $d$es la distancia de separación (en metros)

Para la nube a la Tierra, los valores son:

$$a=4.36*10^7, b=12.5, p=1, d=85*1000$$

Al sustituirlo queda:

$${{4.36*{10^7}*{1}*85*1000}\over Ln({1}*85*1000) + 12.8} =1.5345497371054913*10^{11}$$

Esto es para el vacío (no pude encontrar los valores constantes), pero el voltaje de ruptura debe ser muy alto, y la naturaleza del rayo siempre elige el camino más simple y más cercano.

Para que ocurra un rayo y mantenga su voltaje, depende de los niveles de ionización, que a su vez depende de que los electrones puedan chocar con otros electrones (ruptura de avalancha), y esa probabilidad está dada por:

$$P={N \sigma \over A}={x\over mean\ free\ path}$$

• $N\sigma$es el numero de electrones
• $A$es el área
• $x$distancia recorrida por el electrón

La probabilidad es inversamente proporcional al camino libre medio, pero en el vacío el camino libre medio es muy grande y, por lo tanto, se produce muy poca ionización (ya que la probabilidad disminuye). Por lo tanto, aunque la descarga puede ocurrir hacia el espacio, su intensidad es muy pequeña (ya que la probabilidad de colisión de electrones es muy pequeña), y el rayo se apaga antes de llegar a la nave espacial (ya que los electrones pierden su energía a medida que viajan). Entonces, las naves espaciales están a salvo de los rayos, pero nosotros en la Tierra no lo estamos. ;)