Lo produce uno de los cinco estados de la materia: el plasma
El fuego de San Telmo es un persistente resplandor azul que aparece ocasionalmente cerca de objetos puntiagudos durante las tormentas. El nombre es algo inapropiado, ya que el fenómeno eléctrico tiene más en común con los rayos o la aurora boreal que con las llamas.
Los capitanes de los mares y los cielos conocen mejor el fuego de San Telmo, ya que durante mucho tiempo se ha visto la etérea luz aferrada a los mástiles de los barcos y, más recientemente, a las alas de los aviones. Los marineros han observado el espectáculo durante miles de años, pero solo en el último siglo y medio los científicos han aprendido lo suficiente sobre la estructura de la materia para comprender por qué tiene lugar el fenómeno.
No son los dioses ni los santos los que encienden el enigmático fuego, sino uno de los cinco estados de la materia: el plasma.
Los informes de luces azules que parpadean tenuemente desde los mástiles de los barcos se remontan a la antigüedad, cuando los griegos y romanos interpretaron la vista como visitas de los gemelos semidioses Castor y Pollux. Considerados salvadores de aquellos en peligro, la aparición de los gemelos habría sido una señal de esperanza para los marineros que capeaban una tormenta.
Más tarde, el fenómeno recibió su nombre moderno de San Erasmo, o San Telmo para abreviar, que vivió en el siglo III. San Telmo ganó fama como el santo patrón de los marineros y los malestares intestinales, después de que, según informes, lo mataran destripándolo. Los marineros le rezaban en momentos de angustia y continuaban interpretando el resplandor del fuego de San Telmo bailando y silbando en las puntas de sus barcos como un favorable presagio.
¿Qué causa el fuego de San Telmo?
La comprensión científica del fuego de San Telmo fue posible solo después de que el químico y físico británico William Crookes produjo en 1879 lo que llamó "materia radiante" a través de su trabajo con tubos de vacío. El descubrimiento del electrón se produjo dos décadas después, revelando que el mundo estaba hecho de más que átomos neutros. Descubrir que los átomos contenían partículas cargadas más pequeñas resultó esencial para comprender por qué brillaba la materia de Crookes, lo que abrió todo un nuevo campo de la física del plasma.
El plasma se produce cuando el exceso de energía rompe los átomos en un gas neutro para crear un gas cargado. Una forma de crear plasma es con calor. Por ejemplo, calentar hielo sólido rompe los cristales moleculares en agua líquida y el agua líquida hirviendo libera moléculas de agua que se elevan como vapor gaseoso.
Si se continúa vertiendo energía en el vapor (calentándolo a más de 21.000 grados Fahrenheit, o 12.000 grados Celsius, por ejemplo), los átomos de las moléculas de agua se agrietan, pierden sus electrones y se vuelven iones cargados. Este punto representa la transición de un gas, una nube de partículas neutras, a un plasma, una nube que contiene muchas partículas cargadas.
La electricidad puede romper las moléculas de gas y producir un plasma más fácilmente que el calor, que es la clave del fuego de San Telmo. Durante una tormenta, la fricción acumula electrones adicionales en ciertas partes de las nubes, generando poderosos campos eléctricos que llegan al suelo. En teoría, un campo lo suficientemente fuerte puede descomponer el aire en plasma en cualquier lugar pero, en la práctica, las puntas afiladas (como el mástil de un barco) tienden a concentrar el campo, arrancando electrones de los átomos para dejar iones cargados en cantidades especialmente altas cerca de lugares afilados.
Una vez que el aire alrededor de un mástil se ha transformado parcialmente en plasma, el fuego de San Telmo brilla a través de un proceso llamado descarga de corona. A medida que el campo eléctrico arroja electrones, golpean partículas neutras y agitan esas partículas neutrales a un estado más energético.
Imagínese "algún matón que atraviesa el patio de la escuela pateando a todos los niños", dijo Kristina Lynch, física de plasma en el Dartmouth College de New Hampshire. "Se emocionan y luego tienen que relajarse". Para enfriarse, las partículas excitadas emiten un fotón de luz con una energía y un color particulares. Para el nitrógeno y el oxígeno, que dominan la atmósfera de la Tierra, ese estallido de luz arde en azul y violeta, respectivamente.
El fuego de San Telmo no es un rayo
Si bien el fuego de St. Elmo tiende a ocurrir en condiciones de tormenta, es un fenómeno distinto de los rayos. El brillo de un rayo contiene azul y violeta por la misma razón, pero también brilla en blanco, una mezcla de muchos colores, ya que calienta el aire a su alrededor.
Las coloridas luces de la aurora también obtienen su brillo de las partículas relajantes, aunque los electrones que excitan estas partículas finalmente obtienen su energía del viento solar, en lugar de las nubes cargadas eléctricamente. Muchos también confunden el fuego de San Telmo con un rayo globular, otro fenómeno incandescente conocido desde hace milenios. Si bien esas esferas de luz flotantes siguen siendo poco conocidas, los dos eventos se han informado juntos, como en el relato de este montañista de 1977, publicado en el Journal of Scientific Exploration: [PDF]
"Justo debajo de mí, había un edificio en ruinas. Podía ver todavía lenguas de llamas celestes en cada punto de la estructura de acero que sobresalía de las ruinas. La llama era de varios tamaños. Cuanto más alto era el punto, más grande era una lengua de fuego en él. Aún más abajo, a una altura de 4.000 a 4.100 m [1.300 a 1.350 pies], brillaba un rayo. Bolas naranjas del tamaño de una pelota de fútbol volaban con el viento sobre el fondo de nubes negras".
¿Es peligroso el fuego de San Telmo?
Afortunadamente para los excursionistas y marineros, el fuego de St. Elmo no arde ni presenta ningún peligro inmediato más allá del clima potencialmente tormentoso.
Sin embargo, los ingenieros deben tener en cuenta la descarga de corona al diseñar equipos eléctricos, en particular líneas eléctricas, ya que los casos no deseados de fuego de St. Elmo pueden minar la valiosa electricidad. Para minimizar ese efecto, muchas líneas eléctricas de larga distancia tienen "anillos de corona" en forma de aro alrededor de áreas puntiagudas como las puntas de torres y postes. Estos anillos evitan que el campo eléctrico se concentre lo suficiente como para producir una gran cantidad de plasma.
En otros casos, los ingenieros han encontrado formas de aprovechar en su beneficio la descarga de corona. El proceso está involucrado en la producción de ozono, un desinfectante industrial. La descarga de corona también juega un papel en la creación de las superficies cargadas necesarias dentro de una fotocopiadora.
Si bien los investigadores han desmitificado el fenómeno y lo han puesto en práctica con tecnología moderna, el inofensivo pero cautivador resplandor del fuego de San Telmo todavía tiene el poder de asombrar a los espectadores, tal como lo ha hecho durante milenios.
