¿Qué causa la acumulación de carga en una nube antes de una tormenta eléctrica?

Tengo curiosidad por saber qué causa que la carga se acumule en una nube antes de que ocurra un rayo. He visto en algunos lugares como este , que el proceso no se entiende completamente. ¿Es esto alguna forma de electricidad estática? Aquí están algunos de mis pensamientos:

  • Parece que la lluvia o las partículas de hielo están presentes en las nubes donde esto sucede, ya que las tormentas suelen ir acompañadas de lluvia.

  • Estas nubes tienden a ser cúmulos o nubes cumulonimbus que son mucho más altas que otros tipos que se encuentran comúnmente. ¿El tamaño físico de la nube está relacionado con este tipo de acumulación de carga o es el resultado del contenido de humedad?

  • Si la acumulación de carga es causada por electricidad estática, ¿cuáles dos superficies están en contacto para crear la carga? ¿Es esto solo lluvia y partículas de hielo? ¿Puede ser otra cosa? (Creo recordar algo sobre tormentas eléctricas sin lluvia en el desierto) ¿Por qué algunas nubes con rayos tienen lluvia y otras no si las gotas de lluvia son la fuente de la estática?

  • ¿Se necesita una densidad mínima de partículas sólidas o líquidas para la electricidad estática dentro de una nube?

¡Cualquier pensamiento sería interesante escuchar!

[Los generadores electrostáticos][1] tienen cantidades exponenciales de carga que se acumulan de manera muy similar al interés compuesto. Las nubes se comportan de manera similar con sus propios aumentos exponenciales de carga. Las gotas de lluvia transportan las cantidades exponencialmente crecientes de carga a la tierra, estableciendo así el gradiente de voltaje. Los detalles exactos de cómo ocurre esto son discutibles, pero lo que dije está bien establecido. [1]: en.wikipedia.org/wiki/…

Respuestas (2)

La separación de carga ocurre debido a la colisión de partículas. La superficie de una bolita de hielo no es exactamente H2O pura, contiene un exceso de iones OH- (por razones de límite cristalino que no entiendo). Por eso el hielo es resbaladizo.

Por lo tanto, si hay una mezcla de tamaños de gránulos de hielo suspendidos en el aire (no es improbable, ya que vemos granizo de vez en cuando) y (por ejemplo) una corriente ascendente lleva las partículas más ligeras (de radio más pequeño) ARRIBA pasando partículas más grandes y más lentas, podemos esperar con confianza que las partículas choquen.

La colisión de una partícula pequeña y una grande forma un punto puntiagudo (donde está la partícula pequeña) y la carga superficial de los iones OH- fluye preferentemente hacia ese punto (porque la carga negativa se repele). Cuando esa pequeña partícula de hielo se desprende, lleva más carga negativa y la gran partícula de hielo lleva menos.

Entonces, una consecuencia del flujo de aire turbulento y el hielo de agua suspendido es la separación neta de cargas dentro de una nube. Esa separación de carga genera la electricidad que vemos como un rayo. Separación de cargas...

Encontré útil esta transcripción de la conferencia. Parece haber sido uno de una serie dada por Richard Feynman. http://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_09.html

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