Un mundo alienígena con una cantidad significativa de árboles altos de metal permite que se produzcan rayos a voltajes más bajos de lo habitual.
¿Qué tan bajo podría empujarse ese voltaje y aun así romper las moléculas de nitrógeno en la atmósfera?
La respuesta actual de Aric Fowler brinda un buen resumen de los voltajes requeridos en función de la resistencia del aire, que sería el factor principal en el requisito de voltaje, pero la distancia es la parte realmente importante. Puede crear un arco a través de una distancia más pequeña con un voltaje más bajo.
Como se señaló en la respuesta anterior, las nubes de tormenta cumulonimbus pueden formarse a una altura tan baja como 150 m, sin embargo, también debe considerar la altura del árbol. Los árboles más altos de la Tierra (secuoya roja) pueden crecer hasta 115 m de altura. Sus árboles de metal pueden crecer aún más que eso, lo que hace que la distancia sea aún más corta.
Con tormentas bajas a 150 m y árboles metálicos altos (de resistencia eléctrica insignificante) a 115 m, solo necesita abarcar 35 m de aire. Usando 3x10 ^ 6 V / m, esto da 105 MV. Por supuesto, podría acercarse al punto de disipación de las cargas estáticas con voltajes aún más bajos. Los generadores electrostáticos de aparatos de ciencia divertida pueden generar chispas en el rango de kvoltios bajos dependiendo de las condiciones del aire, pero generalmente operan en el rango de 1-5 MV.
Lo que me lleva al punto más importante. Las chispas de bajo voltaje no son en realidad lo que usted quiere, el alto voltaje porque el diferencial de alto voltaje entre la nube y el suelo es lo que permite que ocurra una gran acumulación de carga. Como suele ser el caso, la corriente es tan importante (si no más) que el voltaje. Desea que la corriente sea alta para poder obtener la energía necesaria para formar compuestos de NOx. La formación de óxidos de nitrógeno ocurre durante las tormentas eléctricas debido al calor extremo de los rayos, no tiene nada que ver específicamente con la electricidad involucrada. Para formar compuestos de NOx, necesita calentar el aire (mezcla de nitrógeno y oxígeno) a temperaturas de alrededor de 2800 ° F(1540C). El calor específico del aire es ~1 kJ/kg.K. por lo tanto, para elevar un kg de aire de ~ 20 C a 1540 C se necesitarán ~ 1,5 MJ. Por lo tanto, necesita mucha energía para obtener la formación de NOx, no solo algunas chispas de bajo voltaje y baja potencia.
La rigidez dieléctrica del aire generalmente se acepta como 3x10^6 V/m.
Esto significa que toma 3x10^6 Voltios por cada metro de distancia directa entre los electrodos.
Suponiendo que desea un destello de nube a tierra, el rayo tendrá solo un electrodo y una "tierra", que son los árboles de metal. La distancia será la altitud de tus nubes :
Las nubes de tormenta, llamadas nubes cumulonimbus, pueden alcanzar una altura de 12 a 15 millas (el Monte Everest tiene 5,5 millas de altura). Se forman en altitudes de 150 a 4000 metros y típicamente tienen picos de 6100 m, aunque en casos extremos pueden alcanzar los 24000 m.
A la altitud más baja de 150 m, el voltaje necesario para crear un rayo sería de 4,5x10^8 voltios. Una nube de tormenta alta puede contener más de 100 millones de voltios de potencial.
Entonces, en condiciones ideales, su voltaje puede ser tan bajo como 450MV
AlexP