Hay una energía enorme en una tormenta, que estará orientada aleatoriamente con respecto a un campanario.

La energía en el sonido de la campana caerá radialmente con$1/r^2$y no es direccional. La energía que un hombre puede aportar al sonido de la campana es limitada.

La respuesta física debe ser: no hay conexión.

Entonces la cuestión se vuelve metafísica, el sonido de la campana suscita los impulsos religiosos de las personas para apaciguar la tormenta. ¿Son efectivas las oraciones? Las personas religiosas sin educación en general parecen creerlo. La física no ha llegado al nivel de detectar si hay algo en la metafísica, (desde la telepatía hasta, en este caso, manipular tormentas)

Tomando la expectativa del sonido de la campana para calmar las tormentas como un experimento metafísico, la respuesta parece ser "las oraciones no son efectivas".

Las iglesias y los castillos solían ser edificios extremadamente peligrosos durante las tormentas eléctricas en los días anteriores a la invención del pararrayos. Siendo tan altos, eran muy vulnerables a los rayos: cientos de campaneros en toda Europa fueron asesinados a lo largo de los siglos con la creencia errónea de que tocar las campanas evitaría los rayos. Pero un peligro aún mayor era el hábito de almacenar pólvora en castillos y bóvedas de iglesias.

La cuestión de si hacer sonar una campana en una torre puede influir en los rayos implica dos aspectos: formular hipótesis sobre procesos físicos que podrían ser relevantes y luego determinar (o medir) si lo son. Aquí hay dos procesos físicos en los que puedo pensar: las ondas de sonido en el aire y la campana misma con el badajo golpeándola.

Las ondas sonoras posiblemente podrían influir en la conductividad eléctrica del aire húmedo, pero dudo que este efecto sea lo suficientemente grande como para tener una influencia no despreciable en la acumulación de carga y campo que conduce a la caída de un rayo.

La imagen final de la pregunta muestra un pararrayos (también llamado pararrayos), no una campana. Tales varillas se introdujeron en la década de 1750 (dice Wiki). Actúan a través de dos efectos: uno gradual y otro repentino. El campo eléctrico cerca de un conductor cargado tiene un valor mucho mayor cerca de un punto afilado. Entonces, al usar un conductor puntiagudo, se fomentan corrientes modestas en el aire cerca de la punta del pararrayos que, gradualmente, tienden a reducir la acumulación de carga en la nube y, por lo tanto, reducen la frecuencia general y la fuerza de los rayos. Esto no es suficiente para suprimir por completo las huelgas, pero en general ayuda. Estas corrientes también tienen el efecto de hacer que sea más probable que el rayo golpee la varilla que otras cosas cercanas.

Volviendo ahora a la campana que suena, si el badajo es de metal, entonces, cuando golpea la campana, es posible que haya un aumento en la emisión eléctrica de la campana (en presencia del tipo de acumulación de carga que ocurre en las tormentas eléctricas). Así comienza a desempeñar la primera parte del papel de un pararrayos. Sin embargo, supongo que este efecto es bastante pequeño y, por supuesto, sin el resto de la varilla, la campana no ofrece protección contra un golpe real. Como ya ha señalado otra respuesta, si tales efectos no fueran despreciables, entonces uno pensaría que ya se habría notado e investigado, y las campanas se recomendarían como una solución para algunos edificios. Pero la última vez que miré, casi todas las torres de las iglesias tienen pararrayos.

Finalmente, con respecto a la formación de nubes: este también es un gran problema en muchas partes del mundo, por lo que uno pensaría que si las campanas pudieran ayudar, ya se habría notado y documentado de manera más completa y convincente. El aire perturbador que ya está sobresaturado en general estimulará (no desalentará) la formación de gotitas. Sin embargo, se han realizado muchos esfuerzos para hacer esto sembrando el aire y parece que es difícil hacerlo a una escala lo suficientemente grande como para tener un impacto útil.

Además de las consideraciones energéticas de una onda de sonido generada por humanos, también hay que considerar esto:

Como dices, el sonido es una onda longitudinal de variación de presión a través del aire. Supongamos que tenemos la capacidad de generar una onda de sonido MUY fuerte.

En el nivel atmosférico de la nube de tormenta, donde el vapor de agua está formando gotas, suponiendo que la temperatura se mantenga relativamente constante, el diagrama de fase del agua nos diría que un aumento en la presión probablemente solo aumentará el tamaño de la gota de agua (es decir, más agua ser forzado a entrar en la porción líquida del diagrama de fase). Por el contrario, una rarefacción o disminución de la presión probablemente solo disminuirá el tamaño de las gotas de agua.

Dado que las compresiones y las rarefacciones se suceden, el efecto neto de esto en el tamaño de las gotas de agua probablemente sea cero.

(Agregar el hecho de que las cosas no permanecerán isotérmicas respalda aún más esto. Un aumento de presión conducirá a un aumento de temperatura, que funcionará de manera opuesta al aumento de presión: el tamaño de las gotas probablemente disminuirá. Entonces, el efecto neto de un aumento de presión en el tamaño de gota es probable que sea cero neto. Lo mismo para una disminución de presión cuando se tienen en cuenta los cambios de temperatura debidos al cambio de presión).

La escala de energía de una tormenta eléctrica es mucho mayor que la de una campana (la mayoría de los demás dispositivos construidos por humanos), por lo que es poco probable que dichos dispositivos puedan afectar las tormentas eléctricas de una manera controlable.

Un solo rayo puede transportar de 10 ⁸ a 10 ¹⁰ julios de energía. Esto es similar a la cantidad de energía eléctrica que el hogar promedio de EE. UU. usa al mes ( 3×10 ⁹ J ). Se ha estimado que una tormenta eléctrica completa transporta 10 ¹⁵ J , que es energía suficiente para abastecer a 300 000 hogares estadounidenses durante un mes o tanta energía como la que liberarían 16 copias de la bomba nuclear lanzada sobre Hiroshima, Japón, en 1945.

Una campana tocada por un ser humano no puede usar más que la potencia de salida del cuerpo humano, que es de aproximadamente 400 W como máximo . Incluso si esta potencia se convirtiera en sonido con alta eficiencia y la persona pudiera mantener este nivel de esfuerzo durante 10 minutos, la cantidad de energía liberada sería solo de 2,4 × 10 5 ^J. Esto es 4 mil millones de veces menor que la energía estimada del tormenta.

Es probable que solo un dispositivo que opere en una escala de energía similar en la escala de tiempo de una tormenta eléctrica pueda controlar una tormenta eléctrica de manera confiable. Las armas nucleares son la única tecnología que tenemos que opera a esta escala, pero su energía se puede controlar o dirigir fácilmente con la tecnología actual y el daño colateral sería enorme. Quizás se podrían usar algunos trucos para reducir un poco la escala de energía, lo que dependería de una muy buena comprensión de la dinámica de las tormentas y la capacidad de simularlas y las posibles intervenciones de manera realista. En cualquier caso, esto está más allá del nivel tecnológico actual de la humanidad y probablemente lo estará por algún tiempo.

En cualquier caso, su pregunta es un caso interesante de personas que intentan encontrar regularidad en el ruido, algunos piensan que tocar la campana hace que la tormenta sea menos peligrosa y otros piensan que empeora la tormenta. La verdad es que es poco probable que la campana tenga un efecto consistente en la tormenta y las personas medievales que probaron el método de la campana estaban encontrando patrones en el ruido aleatorio.

Por supuesto, el sonido de una campana no tiene ningún efecto sobre el clima. Imagínese, si lo hiciera, las campanas serían una adición estándar a cualquier equipo o estructura que sea especialmente vulnerable a los rayos.

La energía sónica del trueno empequeñece cualquier campana y no he visto evidencia de que las ondas de presión del trueno afecten una tormenta.

Hacer sonar la campana no detendrá una descarga de electricidad entre las nubes, pero la intensidad de las ondas sonoras generadas por ello bien puede reducirse, es decir, la del aplauso.

El problema es que no lo sabemos. Bueno, la lluvia y los truenos no se pueden prevenir, como una mariposa no puede cambiar el curso de una tormenta. Pero podría evitar que un relámpago golpee al timbre, mientras que podría cambiar la trayectoria de los trazos de iluminación para que sea bombardeado y deje de sonar, lo que ha sucedido con frecuencia.

Por lo tanto, podría influir en la tormenta y las trayectorias de los rayos (teoría del caos), pero la energía arrojada desde las nubes y la lluvia que cae no se verán afectadas. Tal vez si el timbre emite un fuerte grito dirigido, desatará el bombardeo...

Entonces, si bien el timbre puede influir en los procesos caóticos que son súper sensibles a las condiciones iniciales, como lo son los destellos de luz, no tendrá ningún efecto en las nubes que corren, el viento que sopla y la lluvia que cae.