¿Por qué la forma de un rayo o una chispa eléctrica es una línea en zig-zag?

¿Por qué nunca es sólo una línea recta?

Creo que puede ser interesante responder ambas preguntas y agregar algunos detalles interesantes a la respuesta ya dada.

• Los electrones se mueven en línea recta solo en el vacío, donde no encuentran obstáculos. Lo que sucede aquí es lo mismo que sucede con un río: el agua de una cascada va en línea recta porque no encuentra obstáculos, pero el agua de un río en pendiente sigue una línea serpenteante en zig-zag . En el relámpago, ese fenómeno se llama: ' tortuosidad ' (imagen 10.3 (abajo) se ve exactamente como el meandro de un río) tratando de 'encontrar' el camino de menor resistencia. Pero el agua y los electrones no eligen, por supuesto, simplemente se mueven tan pronto como sea posible cuando no hay obstáculos, entonces lo llamamos ' encontrar el camino...' y podemos preguntar: ¿Cómo "sabe" el rayo? ¿dónde ir? .

• La línea en zig-zag es una especie de ilusión óptica, si observas la cámara lenta de un relámpago en YT aquí a las 3:04 o aquí de 0,45 a 0,51, verás que el camino real parece el curso de un río. Cada descarga es una serie de pasos en los que la corriente recorre una corta distancia y luego se detiene: cada pausa es donde vemos un cambio de dirección. Mientras tanto, el potencial local a tierra está cambiando, por lo que el objetivo final está cambiando constantemente.

• A medida que la descarga se acerca a la tierra, se pueden ver muchos objetivos potenciales, pero solo uno o unos pocos ionizarán el aire local lo suficiente como para proporcionar el camino final a tierra, se puede ver una pequeña descarga proveniente de objetos que fueron objetivos fallidos, y allí es un relámpago hacia arriba . Eso explica también por qué la línea en zig-zag no es perpendicular al suelo.

• Puede comparar el curso real del relámpago en la imagen de arriba 10.3 con la imagen que obtiene con una cámara normal o con el ojo:

Las ramas secundarias son solo temporales y en diferentes direcciones, pero quedan impresas en la retina en el flujo real del tiempo.

El relámpago no es más que electricidad, un enorme estallido de electrones que intentan encontrar el camino de menor resistencia a través de las moléculas de la atmósfera hasta el suelo.

Los electrones provienen de muchos lugares diferentes en las nubes y la atmósfera no es homogénea: hay diferencias en la humedad, la temperatura, la densidad, el número de partículas, la velocidad, etc., y esto es particularmente cierto en las tormentas eléctricas. Las cargas se acumulan por todas partes y los campos eléctricos también existen, tarde o temprano uno o más de estos campos eléctricos alcanzan una fuerza crítica, o tal vez un rayo cósmico ioniza un camino a través del medio donde las cosas comienzan a conducir y allí va: relámpagos y truenos.

Mientras que los electrones en movimiento están sujetos al cambio de dirección de los campos magnéticos. La energía proviene de diferencias en los niveles de voltaje estático o campos eléctricos.

El arco eléctrico se forma donde el aire se ioniza más fácilmente (que es lo que hace que conduzca la electricidad) y generalmente en la dirección de menor distancia entre la carga eléctrica y el suelo (el potencial eléctrico más bajo).

La forma y el camino de la iluminación son un fenómeno no lineal. ¿Por qué? Porque involucra una multitud de interacciones con el medio (moléculas de aire, atmósfera) y estas, dependiendo del rango de interacciones, también son no lineales. Sin embargo, existen condiciones de compatibilidad (o cantidades conservadas), por lo que este es un buen ejemplo de la geometría fractal de la naturaleza .