A través de la casa emiten su creciente luz,
Por el fuego soñoliento y muerto:
Cada Elfo y hada Sprite
Saltan con su luz como pájaro en zarzal;
Y esta cantinela, después de mí
Cantan y bailan rápidamente.

William. Shakespeare
Sueño de una noche de verano Acto 5, Escena 1

 

Serendipia. Se dice que la serendipia es el "arte de encontrar o descubrir por accidente o sagacidad, las cosas que no se estaban buscando". El término proviene del cuento The three princesa of Serendip, escrito por Horace Walpole en 1754.

Sarandib o Serendib es el vocablo árabe (persa) que designa a la isla de Ceilán. Algunos diccionarios españoles utilizan serendipidad, serendipiti, pero considero que serendipia es más sonoro. Pero la serendipia no es la "chiripa" ["carambola"], la simple "suerte" o el "accidente" afortunado. El concepto va más allá: se aplica a descubrimientos inesperados hechos por mentes receptivas. La primera vez que se aplicó en el campo científico fue en 1955 cuando en la revista Scientific American apareció descrita como:

Nuestra historia tiene como eje central, aquellas coincidencias que muestran cómo el descubrimiento, a menudo, depende de la suerte, o de lo que ha sido llamado 'serendipia', es decir, la posibilidad de que la observación caiga en un ojo receptivo.

Todos podemos encontrar algo de "chiripa". La mayoría de las veces dejaremos pasar estos "descubrimientos", porque no estamos preparados para darles su justo valor. Sólo aquellos que encuentran y saben -a posteriori- lo que encontraron, pueden decir que tuvieron una serendipia. Este nuevo campo de la física atmosférica, como veremos, está lleno de casos de serendipia.

Una noche de 1989, Robert Franz, Robert Nemzek y John Winckler [1] , de la Universidad de Minnesota, estaban probando una nueva cámara de video. La sensibilidad de la cámara era extraordinaria, se le podía usar aún con muy bajos niveles de luz. Repentinamente, por casualidad, capturaron un brillo rojo de muy corta duración (fracciones de segundo), por encima de una tormenta eléctrica, en los cielos de Minnesota. No había duda de que se trataba de un fenómeno eléctrico, pero no podía ser un relámpago: estos no se dan por encima de las nubes y mucho menos en la ionosfera. Eran enormes columnas luminosas situadas a gran altura sobre una tormenta lejana. Se trataba de la primera prueba científica de la existencia de los Red Sprites (duendes o espectros rojos), como luego serían bautizados.

Desde hace un siglo existen diversos reportes de estas emisiones, "parecidas a un cohete". Algunos se deben a observaciones de pilotos [2] , pero los primeros se deben a naturalistas y científicos del siglo XIX [3] , como Toynbee y Mackenzie, en 1886; Everett y Everett, en 1903, C. V. Boys, en 1926; D. Malan, en 1937; y C. T. R. Wilson, en 1956. Aunque probablemente la primera referencia documentada de este tipo de fenómenos se encuentra en el capítulo 7 de Rudimentary Electricity de Sir W. Snow Harris, tercera edición, 1853.

En 1925, el físico escocés C. T. R. Wilson predijo la existencia de breves destellos de luz tenue por encima de las tormentas [4] . Wilson, considerado el padre de la teoría de los relámpagos, logró describir físicamente el fenómeno en 1956 [5] , aún antes de que se tuvieran pruebas de su existencia.

La teoría de Wilson, que utilizó un análisis electrostático de los relámpagos, proporcionó la respuesta básica. Wilson se basó en los trabajos en la electrónica de los gases de J. J. Thomson quien dirigía el Cambridge University's Cavendish Laboratory. La investigación en Cavendish había establecido el papel de los electrones libres y su trayectoria promedio en la interrupción dieléctrica de los gases. Este descubrimiento llevó a la predicción de que la fuerza dieléctrica es proporcional a la densidad de gas.

Wilson propuso que un relámpago nube-tierra positivo pudiera ser visto como una deposición repentina de carga negativa en la parte inferior de la nube con una correspondiente imagen de carga positiva que aparecería a igual distancia en la superficie de la Tierra.

Las predicciones de Wilson para grandes alturas fueron publicadas en 1925. Este mismo año, Eduard Appleton, un estudiante de Thomson y Wilson en el laboratorio Cavendish, descubrió que la ionosfera refleja la radiación electromagnética, un fenómeno que modifica ligeramente las predicciones de Wilson en aquella región. El efecto principal de la ionosfera conductora es que evita las descargas luminosas, y por lo tanto los sprites, a alturas mayores a los 90 Km. Observaciones recientes con un equipo UAF confirman esta imagen física.

En 1950 se hizo la primera observación desde un avión comercial que volaba sobre las islas Fiji [6] . Los reportes iniciales se referían a estos fenómenos utilizando varios nombres, "descargas ascendentes", "descargas nube-estratosfera", y "descargas nube-ionosfera".

Treinta y nueve años más tarde (1989), Bernard Vonnegut, de SUNY, Albani, estudiaba el trabajo de Wilson. Comprendió que la evidencia que podría demostrar la veracidad de sus teorías podía aparecer en las imágenes de vídeo de la atmósfera superior de la Tierra registrada por astronautas desde el trasbordador espacial. Vonnegut animó a William Boeck de la NASA y Otha Vaughan a buscar dicha evidencia. Su búsqueda tuvo éxito. En la conferencia de otoño 1990 de la American Geophysical Union, Boeck y Vaughan presentaban la evidencia de los destellos en la atmósfera superior.

Nuevamente la serendipia había jugado un papel fundamental. John McKune, del  Centro de Vuelo Espacial Johnson de la NASA, había desarrollado un programa para localizar tormentas. Este programa también permite determinar el tamaño de los relámpagos que se pueden ven en las imágenes de vídeo. De no ser por el programa, difícilmente hubieran podido captar los destellos. McKune estaba asombrado:

"Durante la misión de la Lanzadera STS-34, en la Órbita 44, que ocurrió en noche del 21 de octubre de 1989, observamos y registramos, usando cámaras de televisión que podían captar intensidades luminosas muy pequeñas, un objeto como si fuera una descarga vertical que se movía desde la cima de una tormenta en el momento en que un relámpago la iluminaba desde la parte de abajo.

"En esa misión vimos un fenómeno que nunca habíamos observado antes. Aunque algunos pilotos de aviación comercial y militares ya habían informado de relámpagos que salían de la cima de las tormentas y se movían hacia arriba, hacia la ionosfera, no había ningún respaldo fotográfico para demostrar la existencia de este tipo de fenómenos. En algunos casos los pilotos que observaron el destello contaron que los meteorólogos en turno no los habían  tomado en cuenta. Varias de estas observaciones han sido relatadas en la literatura científica.

Después de eso se capturaron miles de imágenes desde aeronaves con cámaras sensibles. En sólo cuatro años se obtuvieron aproximadamente veinte imágenes por el trasbordador espacial [7] . Desde entonces, se han capturado más de mil secuencias de vídeo. Estas incluyen algunas obtenidas desde la tierra [8] ^{- [9]} y otras desde aviones [10] ^{- [11]} .

SPRITES ROJOS

El término de sprites rojos se refiere a las emisiones de luz visible que ocurren en la mesosfera y la ionosfera sobre las tormentas. El nombre fue propuesto originalmente por el Dr. Dave D. Sentman de la University of Alaska, Fairbanks, y fue usado por primera vez en la literatura por W. A. Lyon [12] en 1994. Es un término caprichoso que evoca el sentido de su naturaleza breve. Según Lyon, es "adecuado para describir la apariencia, y no proporciona ningún juicio acerca de la naturaleza física del fenómeno". Sentman dice que el nombre se originó por sus "cualidades parecidas a las de las hadas".

Los sprites (*) son sólo apenas perceptibles por el ojo humano. En las imágenes intensificadas de TV obtenidas desde la tierra y desde aviones se ven como estructuras complejas y deslumbrantes que asumen una variedad de formas, que van de un pequeño punto o múltiples manchas verticalmente alargadas, a manchas con débiles protuberancias encima y debajo, a grupos brillantes que surgen de las cimas de nube y llegan a altitudes de hasta unos 95 Km. En los sprites predomina el rojo. La región más brillante se puede localizar a una altura de 65-75 Km; encima de ellos se puede ver, a menudo, un brillo débil rojo o una tenue estructura que se extiende a unos 90 Km. El promedio máximo es a los 88 Km, pero la máxima brillantez se puede observar a los 66 Km. Debajo de la parte superior, de color rojo vivo, a menudo aparecen estructuras de filamentos azules parecidas a un zarcillo. Estas estructuras pueden bajar hasta alturas de 40 Km, aunque se han reportado alturas de hasta 30 Km por fotogrametría. Los filamentos que le cuelgan tienen colores que van del rojo al azul conforme decrece la altura. Estos colores son producto de la excitación del nitrógeno molecular (las líneas brillantes de su espectro caen en los rangos de 650 a 680 nm y 750 a 780 nm).

Los sprites raras veces aparecen separadamente, por lo general ocurren en  racimos de dos, tres o más. Objetos grandes, como el mostrado en la Figura 1, parecen estar constituidos de muchos sprites individuales entrelazados en racimos. Otros pueden estar más separados y extenderse en  distancias horizontales de 50 Km o más y ocupar volúmenes atmosféricos superiores a 10,000 Km cúbicos.

 Figura 1

Los sprites tienen una extensión horizontal de 25 a 50 Km con un centro brillante de menos de 10 Km de ancho. Duran varios milisegundos, con un tiempo de vida máximo de 300 milisegundos (medidas tomadas con fotómetros de alta velocidad). Se ha acumulado evidencia que indica que los sprites son producidos o están asociados, por lo regular, a las partes de las tormentas que se descomponen y están correlacionados con relámpagos de nube-tierra (CG, cloud to ground) en extremo positivos, generados en la región estratificada de grandes complejos convectivos de la mesoscala. Una condición necesaria y mínima para la aparición de sprites es un área de tormenta de unos 2 x 105 km². Los relámpagos CG positivos tienden a ser grandes descargas (de varios Kiloamperes). Sólo el 10% de todos los relámpagos son CG positivos. Los sprites se han observado en prácticamente todos los lugares en donde hay tormentas fuertes, incluso sobre los océanos.

Existen muchas formas de sprites. Las más elementales, y probablemente más pequeñas son columnas verticales solitarias conocidas  como Sprites C. Las grandes colecciones de sprites C se parecen a fuegos artificiales. Un subconjunto de sprites con pendientes o zarcillos (a menudo el más grande y el más enérgico) que también se bifurca hacia arriba, hacia la ionosfera, se les conoce como Zanahorias. Los sprites más grandes, con puntas difusas y pendientes inferiores, que se extienden hacia abajo a alturas de 30-40 Km, han sido apodados como Ángeles, Medusas, y Bombas Atómicas. Con extensiones máximas verticales, que exceden los 60 Km, estos sprites gigantescos son tres veces más amplios verticalmente que las tormentas más grandes.

Las estructuras luminosas descritas aquí ocurren en la mayoría de los casos a más de cinco veces la altura de las tormentas sobre la tierra. ¿Si estas estructuras son descargas eléctricas causadas por los relámpagos, por qué ocurren tan lejos de ellos?

SPRITES DIURNOS
Sólo recientemente se supo que los sprites también pueden formarse durante el día. Mark Stanley, un estudiante de postgrado del Instituto Tecnológico de Nuevo México, y tres de sus colegas relataron la primera detección de sprites de día en el número del 15 de marzo de 2002 del Journal of Geophysical Research. Estos destellos de luz eran sumamente difíciles, si no imposibles, de descubrir ópticamente mientras el Sol estaba encima de ellos, pero Stanley y sus colegas usaron una táctica completamente diferente. Ellos habían construido el equipo de radio especial para estudiar a los relámpagos ordinarios que ocurren dentro de los densos nubarrones que podrían ser bastante brillantes, pero que sin embargo tienen suficiente fuerza como para verse a una prudente distancia. Stanley comprendió que la firma de radio característica de los sprites le permitiría usar este mismo aparato para identificar ejemplos de día, si es que existieran.

Otros también habían considerado esta posibilidad, pero no se sabía si los sprites podrían formarse mientras el cielo era bañado por la luz del Sol. La dificultad consistía en que los fotones solares ultravioletas mantienen la ionización atmosférica a niveles más bajos durante el día que durante la noche. Los sprites normalmente comienzan en el aire muy delgado (a una altitud de aproximadamente 75 Km), momentos después de que una descarga enorme de relámpago de nube-tierra crea un importante campo eléctrico por arriba de ellas. Campos eléctricos tan enormes no pueden surgir dentro de la ionosfera conductora, que así actúa como una tapa eléctrica para lo que está debajo. Como la base de las gotas de ionosfera a aproximadamente 60 Km durante el día, los sprites no pueden comenzar a formarse en el nivel habitual. Y para que un sprites se forme más abajo, en el aire más denso, requiere un campo eléctrico más grande, quizás uno más grande que el que cualquier relámpago pueda crear, o esto era lo que se pensaba.

A pesar de esta incertidumbre, Stanley y sus colegas decidieron buscar sprites de día. Ellos comenzaron una campaña en 1997, manejando su equipo de radio siempre que comenzaban las tormentas más grandes. Como la técnica de radio es sensible a acontecimientos que ocurren sobre el horizonte, se lograron captar tormentas eléctricas que descargaban muchas millas a lo lejos. Estos físicos buscaron atentamente durante aquel verano la huella digital de los sprites durante el día, pero no encontraron nada.

"Nunca busqué sprites de día después de esto", recuerda Stanley, "lo excluí por completo de mis investigaciones". Entonces se dedicó a otros proyectos. En uno de estos debía captar las emisiones de radio que enviaba un satélite que había sido lanzado aquel verano. El satélite Fast On-orbit Recording of Transient Events (FORTE) se había diseñado para descubrir destellos ópticos y emisiones de radio en la atmósfera, principalmente para ayudar supervisar las pruebas nucleares clandestinas.

El 14 de agosto del año siguiente, Stanley conectó su equipo de radio para registrar el paso del satélite FORTE. La geometría orbital era bastante desfavorable, con el satélite pasando a unos 15 grados encima del horizonte. Pero Stanley notó que las tormentas se preparaban azotar Texas del sur, directamente debajo de la nave espacial, y él pensó que podría recoger algunos datos. Unos minutos más tarde captó algo que no habían esperado: la firma de radio característica de un sprites. Stanley se sobresaltó:

"Cinco minutos más tarde, vi que apareció uno, y cinco minutos más tarde el siguiente. Yo sabía que tenían que ser sprites."

Aunque había encendido su aparato sólo por 35 minutos, él había capturado tres sprites en una fracción de tiempo menor del que había gastado buscándolos durante el verano anterior. El análisis cuidadoso mostró que los relámpagos que produjeron estos sprites eran de verdad sumamente grandes. Los especialistas se preocuparon por el así llamado momento de la carga, el producto de la corriente y la altura de la descarga. Sprites típicos nocturnos ocurren después de relámpagos con momentos de menos de 1,000. Los sprites de día Stanley registrados seguían una descarga con momentos aproximadamente cinco veces aquel tamaño. La exigencia para descarga de relámpagos excepcionalmente grandes explica por qué los sprites diurnos son tan raros.

¿Por qué el 14 de agosto 1998 fue tan diferente de otros días? La tormenta de Texas que despertó la curiosidad de Stanley era grande, pero no era tan excepcional. "He visto tormentas más grandes sobre los Grandes Llanos", comenta. Stanley. Especula que esta tormenta particular podría haber sido especial porque llevaba mucha humedad; las áreas que inundó aparecieron en las noticias nacionales. Pero qué es exactamente lo que permite a una tormenta generar las condiciones correctas para que se formen los sprites de día, es un misterio. En cualquier caso, los físicos atmosféricos están contentos que Stanley tuvo bastante suerte para conectar su equipo de radio justo en el momento preciso, y que Franz, Nemzek y Winkler fueron lo bastante afortunados de señalar su cámara de vídeo en la dirección correcta en 1989. David Sentman, el principal investigador de sprites del University of Alaska"s Geophysical Institute lo aclara: "este campo esta basado en la suerte".

Se han propuesto diversos modelos para explicar los sprites. Entre estos podemos mencionar el campo electrostático casi estacionario, que los explica como un producto de un gigantesco capacitor que se forma en las nubes; Fuga electrónica, una especie de avalancha o reacción en cadena de electrones excitados que emiten luz; Pulso electromagnético (EMP), que parece estar más relacionado con los elves.

CÓMO OBSERVAR SPRITES
Los sprites no son un fenómeno constante y predecible, por lo que los científicos nunca saben exactamente cuando aparecerán. Según Sentman:

"Algunas veces te puedes pasar toda la noche sin ver nada. En otras puedes ver cientos en un periodo de varias horas. No sabemos por qué una tormenta puede producir tantos, mientras que otras no producen nada."

Aparecen tan rápidamente que es difícil seguirlos con la vista; sin embargo, por su extraña estructura y color rojizo se pueden detectar. Si una tormenta produce descargas nube suelo positivas, es más probable que usted pueda ver un sprite que un cometa o una estrella fugaz. ¿Por qué no se había informado antes sobre los Sprites y los Chorros?

Los sprites parecen ser evasivos por varios motivos.

1. Los sprites sólo ocurren durante las tormentas en plena actividad. Para verlos es necesario encontrarse a unos 200 o 300 Km de distancia, en una posición que permita observar la parte superior de la tormenta, sin nubes que obstaculicen el panorama, y alejados de fuentes de luz (zonas urbanas o la Luna) que puedan afectar la percepción. Por su débil luminosidad, los sprites no pueden ser vistos en la presencia de luces cercanas brillantes, como serían las de una ciudad. Reunir todas estas condiciones es muy difícil.

2. Los sprites son débiles y sólo se les puede ver con el ojo adaptado a la oscuridad. Cuando se observan a simple vista, a duras penas pueden percibirse como una especie de aurora boreal que se enciende y se apaga en un instante. Por regla general, su resplandor se compara con auroras moderadamente brillantes, 10-50 kiloRayleighs. En el ojo humano, esto corresponde aproximadamente a las intensidades de umbral de los conos de la retina. Los conos, con los que vemos el color, difícilmente pueden percibir este nivel tan bajo. Debido a que son más sensibles, los bastones acromáticos del ojo permiten la visión nocturna, pueden ver estos niveles bajos de manera más fácil. Los bastones son más numerosos que los conos en la periferia de la retina, así que uno puede ver mejor los sprites cuando no se les observa directamente. Así, literalmente sólo pueden aparecer como destellos vistos con el rabillo del ojo. El ojo adaptado a la oscuridad puede ver más fácilmente a los sprites con la visión periférica, cuando no se les mira directamente. De otra manera, hay que recurrir a películas extremadamente sensibles o a cámaras de video especiales capaces de trabajar con niveles de luz muy bajos.

3. La iluminación de la nube durante el relámpago nube-tierra que produce el sprites, o la actividad del relámpago entre nubes, es a menudo más brillante que los sprites. Esta actividad del relámpago puede distraer fácilmente al observador ocasional y ocultar el breve y delicado baile de los sprites rojos altos en el cielo encima de la tormenta que ocurre debajo.

4. Los sprites aparecen tener una duración promedio de 3 a 10 milisegundos. Esto es demasiado breve para permitir la observación de un cambio en alguien que mantenga la mirada.

5. Los sprites ocurren al azar, en sólo aproximadamente un 1 por ciento de los relámpagos. La mera presencia del relámpago -por lo tanto- no puede ser usada como un marcador de acontecimiento para indicar que un sprites ha ocurrido encima de una tormenta.

Cuando todos estos factores son tomados juntos no es sorprendente que los sprites han sido tan evasivos. Sin embargo, se pueden ver a ojo desnudo, si se siguen estos consejos:

• Se necesita de un panorama claro por sobre las nubes de una tormenta. Esto generalmente quiere decir que la actividad de tormenta debe estar sobre el horizonte, pero con las nubes por debajo del observador.

• Lo mejor es estar a una buena distancia de la tormenta (200-300 Km). A estas distancias los sprites subtenderán una distancia vertical angular de 10-20 grados.

• Para observar los sprites se debe estar en la oscuridad completa.

• Los ojos deben estar completamente adaptados a la oscuridad. Use los mismos criterios que para las observaciones astronómicas. Si Ud puede ver la Vía Láctea, entonces probablemente está bastante oscuro y los ojos se han adaptado lo suficiente como para ver los sprites.

• Fije su mirada en el espacio por encima de una tormenta activa. No se distraiga por la actividad de los relámpagos en la base de la tormenta. Bloqueé los relámpagos si es necesario. Use un pedazo de papel oscuro de tal modo que sólo vea lo que pasa por encima de las nubes.

• Los sprites son destellos muy breves justo en el borde de percepción. Ocurren demasiado rápidamente para poder seguirlos con los ojos, pero el extraño aspecto de la estructura verticalmente estriada y el color intensamente rojo pueden descubrirlos.

• La paciencia será recompensada. Si el tipo de tormenta es el correcto y las condiciones para la observación son favorables, entonces hay una mayor probabilidad de ver un sprites que de ver una estrella fugaz o un cometa.

Se puede ver una película de un sprite en este sitio (el 157kilocteto mpeg).

MPEG película de un duendecillo rojo (962363 bytes) La secuencia no esta en tiempo real.

MPEG versión en blanco y negro de un duendecillo rojo (1593156 bytes). Una Versión más pequeña (451581 bytes)

ELVES
Sentman y Lyón encontraron dos amplias clases de destello: sprites (así bautizados por Sentman) y "elfos" o "elves" (llamados por Lyón). Notar que elf: es el acrónimo para emissions of light and very low frequency perturbations from electromagnetically pulsed sources, emisión de luz y perturbaciones de muy baja frecuencia debidas a fuentes electromagnéticas pulsantes.

El elve con forma de anillo (en la parte superior izquierda, ver figura 2) está centrado en el canal vertical del terreno, mientras que los sprites caen sobre la extensión vertical del así llamado relámpago araña en la porción inferior de la nube de estratificación. La extensión horizontal del relámpago araña es una manifestación de los grandes depósitos de carga eléctrica en forma de pastel que alimentan los relámpagos a tierra positivos. Tales destellos de relámpago por lo general no se encuentran en los nubarrones aislados ordinarios.

Los elves son brillos difusos de moléculas gaseosas ionizadas que ocurren en la baja ionosfera, más o menos a los 90 Km del suelo. Duran menos que los sprites, solamente algunos centenas de microsegundos. Los sprites y los elves pueden aparecer independientes o juntos. Los elves son más delgados que los sprites, y se necesita equipo especial para poder verlos. Consisten en unos gigantescos halos de luz roja que, a alturas entre 70 y 100 Km, se expanden en anillos de hasta más de 300 Km de diámetro en menos de una milésima de segundo. Son tan breves que es muy improbable que lleguen a ser percibidos a simple vista. No todas las tormentas producen sprites o elves. Sólo las grandes. También, ellos no siempre son producidos por los relámpagos. Solamente el 40% de los relámpagos son descargas nube suelo, el 5 a 10% de las descargas nube suelo son relámpagos positivos. Y casi el 10% de las descargas nube suelo positivas producen elves y sprites.

Los elfos fueron identificados en 1990 por el aumento en los destellos en las imágenes del trasbordador espacial. Estas observaciones distantes, sin embargo, no revelaron la característica forma de anillo de los elfos.

Wilson no previó los elfos, pero su posición, alta por encima del canal de relámpago padre, tiene una explicación similar a la de los sprites. Las observaciones por varios grupos han mostrado que los elfos generalmente requieren de grandes corrientes de 70 KA o mayores.

Las teorías físicas perfiladas para explicar los sprites y el inicio de los elves son independientes de la polaridad del relámpago fuente. Sin embargo, los sprites y elfos son producidos desproporcionadamente por los relámpagos a tierra de polaridad positiva. Sólo dos sprites claramente se han asociado alguna vez con los relámpagos a tierra de polaridad negativa, mientras que el número verificable de sprites producidos por relámpagos positivos es de miles. Aunque las características de relámpago positivo (la transferencia de carga total, el momento de la carga, la corriente máxima) no difieren tanto de los relámpagos negativos, las diferencias son todavía pequeñas para considerar la pronunciada asimetría.

A los elves también se les conoce como AOEs (Anomalous Optical Events) en la literatura coheteril. Aunque algunos autores suponen que se trata de fenómenos distintos. Estos dos fenómenos pueden, en efecto, representar dos tipos distintos de eventos, ya que los AOE parecen tener sustancialmente periodos de vida más largos que los elves, que son un fenómeno que dura unos microsegundos.

Como los árboles botánicos, el relámpago y los sprites son ambos estructuras con doble terminación que se extienden bidireccionalmente, con un extremo positivo y otro negativo. El final positivo de los sprites (y de los relámpagos intranubes) es el que se desarrolla primero, seguido por la extensión negativa. Una distinción marcada entre el relámpago y los sprites es que aquel a menudo inicia en el campo fuerte y se extiende a los campos más débiles, mientras que los sprites inician en el mismo campo débil encima de la tormenta y luego se extienden (hacia abajo) en el campo fuerte.

Los sprites y elfos son una magnífica manifestación natural de las ideas y de los experimentos de laboratorio que se concibieron hace muchas décadas por Rayleigh, Thomson, Wilson, y Langmuir (todos ellos ganadores de premios Nóbel) y por los espectroscopistas del siglo XIX que usaban el tubo de rayos catódicos. Hoy, la investigación activa en este nuevo campo se enfoca en la investigación de la posible generación de relámpagos por los sprites; la exploración del papel de la ionización en la modificación de la ionosfera a alturas mayores de la guía de onda de la Tierra; el modelado de la evolución no lineal de canales rápidos como relámpagos de plasma en sprites; y la comprensión del impacto de estas descargas a grandes alturas sobre la química del mesosfera.

BLUE JETS
Los chorros azules son otro tipo de fenómenos ópticos a grandes alturas en la alta troposfera. Son diferentes de los sprites. Se les puede observar por encima de las tormentas utilizando cámaras de alta sensibilidad. Como su nombre implica, los chorros azules son eyecciones ópticas en la cima de las regiones eléctricamente activas de las tormentas, que parecen dispararse hacia arriba, desde la parte alta de las nubes de tormenta, a unos 40 Km. Duran unos 0.2 segundos. Después de la  aparición de un relámpago, se propagan por encima de la tormenta en conos estrechos de por lo menos 15 grados de ancho a velocidades verticales de 100 Km/s, o 300 veces la velocidad del sonido. Finalmente desaparecen a alturas de unos 40 a 50 Km. Sus intensidades están sobre los de 800 KR cerca de la base, disminuyendo a aproximadamente 10 KR cerca del término superior. Estos corresponden a una energía óptica estimada de aproximadamente 4 kJ, una energía total de aproximadamente 30 MJ, y una densidad de energía  de unos mJ/m³. Los chorros azules no se alinean con el campo magnético local. Los chorros azules no están directamente asociados con ningún relámpago CG, y parecen originarse de la torre central de las grandes tormentas en lugar de las regiones estratiformes.

Numerosas imágenes de chorros azules también han sido obtenidas desde aviones (Wescott et al., 1995), y también una forma antes no registrada de actividad óptica encima de tormentas. Los chorros azules aparecen surgir directamente de las cimas de las nubes y se disparan hacia arriba, por la estratosfera, en conos estrechos. Su velocidad ascendente ha sido medida en aproximadamente 100 Km por segundo.

Se puede ver una película de un chorro azul en este sitio (el 46kilocteto mpeg).

Película de chorros azules versión grande (3077699 bytes) O una Versión más pequeña (956943 bytes)

Gracias a esfuerzos intensos, experimentales y teóricos, en este momento se está en camino de determinar el grado en el que estos nuevos fenómenos forman parte del ambiente terrestre eléctrico. Aunque las imágenes ópticas eran lo más común en la detección de los sprites, el foco ya ha cambiado al empleo de otros diagnósticos que proporcionarán una información más específica sobre los mecanismos detallados físicos. Estos incluyen espectros ópticos, incluyendo perfiles de altura, la radio, las medidas de las emisiones electromagnéticas de sprites y sus relámpagos troposféricos que los acompañan, VLF, las medidas de efectos de calentamiento ionosférico asociadas, y las sondas de radar de onda continuas de sprites para determinar la densidad de electrones.

El interés también ha surgido en los posibles efectos electroquímicos de sprites y chorros sobre la mesosfera y la estratosfera, respectivamente.

Además de sprites rojos y chorros azules, aunque posiblemente relacionados con ellos, recientemente han sido observados del espacio dos otros tipos de las emisiones inesperadas que aparecen provenir en tormentas. El Observatorio Compton de Rayos Gama ha descubierto rayos gama (> 1 MeV) de corta duración (1 ms) en las explosiones de origen terrestre. Se les ha observado sobre las regiones de tormenta, y su fuente, como se cree, está a alturas mayores a los 30 Km. Finalmente, los pares de pulsos VHF sumamente intensos (Pares de Pulso Ionosféricos de transacción, o TIPPS). Que se originan en las regiones de tormenta, pero que son aproximadamente 10,000 veces más fuertes que las esferas producidas por la actividad de relámpago normal. Estos fenómenos han sido observados por el satélite ALEXIS. Juntos, estos fenómenos sugieren que las tormentas ejercen una influencia mucho mayor en la atmósfera media y superior de la que antes se sospechaba.

¿CONEXIONES UFOLÓGICAS?
Estos "nuevos" fenómenos meteorológicos despertaron la atención, entre otros, de los ufólogos. ¿Podrían explicar algunos avistamientos OVNI?

El caso que más llamó la atención fue el de la película de Paul McCrone, un estudiante de la Universidad de Creighton (Omaha, Nebraska), que filmó una mancha circular de luz, el 22 de agosto de 1996. En la grabación se podía ver que el objeto atravesaba rápidamente el campo de visión de la cámara hacia arriba y hacia la izquierda, manteniendo su forma y  brillo. El fenómeno fue filmado durante una décima de segundo.

La filmación fue parte de los experimentos llevados a cabo en conjunto con la Universidad de Creighton y el Laboratorio Nacional de Los Alamos, bajo la dirección del Dr. Dean A. Morss, profesor adjunto de Ciencias Atmosféricas en la Universidad de Creighton. Desde un punto de observación situado en Nebraska, se pretendía registrar las manifestaciones de sprites en la alta atmósfera durante una tormenta que tenía lugar en la parte occidental de Kansas. En ningún momento se pensó en OVNIs o algo parecido.

La película se presentó en el congreso de la Unión Geofísica Americana, de San Francisco, a mediados de diciembre. Luego de la conferencia, la agencia Associated Press divulgó la existencia de la filmación en cuestión. Los periodistas hablaban de una "misteriosa bola de luz". La nota indicaba que el objeto aparecía durante unas tres centésimas de segundo en el video. Decía que se encontraba unos 80 Km de altura y le atribuía una velocidad muy elevada, tan sólo cien veces inferior a la velocidad de la luz. Continuaba con una serie de datos, la mayoría de ellos erróneos.

Obviamente, los ufólogos abrieron los ojos. Por principio de cuentas pensaron que se trataba de OVNIs. Luego, al enterarse de los errores de la agencia de prensa, se contuvieron para luego adoptar esta como una posible explicación a ciertos casos OVNI. Así lo hizo, por ejemplo, el español Bruno Cardeñosa, quien escribió:

"Paul McCrone estaba convencido de que aquellos puntos luminosos que había filmado durante una tormenta en el estado de Kansas, desplazándose a 300 Km por segundo, eran portentosas naves extraterrestres. Sin embargo, las imágenes, obtenidas el 22 de agosto de 1996, no pertenecían a lo que muchos ufólogos pensaron en su momento.

Informaciones facilitadas a comienzos de septiembre por la cadena televisiva norteamericana CNN han destapado la existencia de un nuevo fenómeno meteorológico que durante mucho tiempo ha sido asociado a los OVNIs. La filmación de McCrone resultó fundamental para los investigadores de las universidades de Alaska y de Stanford, responsables de este nuevo descubrimiento que engloba dos tipos de manifestaciones: los "red sprites" (espíritus rojos) y las "blue jets" (llamaradas azules). Ambas son manifestaciones atmosféricas asociadas a tormentas, que han sido descubiertas gracias al uso de tecnología óptica de última generación.

"Red sprites" y los "blue jets". Las primeras son esferas luminosas que surgen del interior de las nubes y se desplazan en formación a una velocidad endiablada durante unos segundos, antes de desaparecer. Por su parte, los "blue jets" o llamaradas azules son una especie de chorros luminosos que brotan sobre el horizonte a gran distancia. La velocidad que alcanzan tanto los espíritus rojos como las llamaradas azules es espectacular: al menos, más de 100 km/s. Además, según advierten los expertos de la Universidad de Alaska, este tipo de nuevos fenómenos geofísicos generan tal energía en tan poco tiempo que podrían afectar a los sistemas electrónicos, e incluso ser detectados por radar. Así las cosas, infinidad de episodios OVNI podrían explicarse gracias a este nuevo evento celeste cuyas causas aún se desconocen.

¿Se habían vuelto críticos los ufólogos? ¿Comenzaban a pensar de manera racional?, o todavía peor, ¿habíamos entrado al mundo del revés? En efecto, mientras Cardeñosa explicaba los OVNIs como observaciones de sprites, el ingeniero Manuel Borraz lo desmentía aclarando que las características de estos fenómenos no se ajustaban a las observaciones de no identificados.

"Se trata, por consiguiente, de un fenómeno muy breve cuyo aspecto se aleja de los estereotipos de los OVNIs, escribía Borraz.

Efectivamente, no había forma de comparación. Además, McCrone nunca mencionó que su filmación mostrara un OVNI, puesto que lo que estaba investigando eran sprites. Sin embargo, lo captado por la cámara tampoco era un sprite. Dejemos sea Borraz quien nos explique:

"Un par de años después, en la reunión de la A.G.U. del otoño de 1998, Morss presentó una conferencia dedicada por entero al fenómeno en cuestión, que había bautizado pomposamente como SPARKE ("Spherical Propagating Atmospheric Radiative Kinetic Emission"). Algunas posibles explicaciones se descartaron de buen principio (avión o helicóptero, reflexión en un insecto próximo, reflejo en el sistema de lentes de la cámara...). Otras habían corrido después la misma suerte (reentrada de chatarra espacial, meteoro o asteroide "rozando" la atmósfera, hipotético fenómeno tipo aurora, rayo en bola "convencional",...). Basándose en algunas simulaciones en laboratorio, Morss sugería que pudo tratarse de un fenómeno de "rayo en bola inducido por microondas". Especulaba que el fenómeno podría haberse generado a partir de la ionización producida por un rayo junto a una instalación emisora de microondas (por ej.: una estación de radiocomunicaciones o de radar).

La última de las diapositivas con que Morss acompañaba la exposición de su hipótesis explicativa mostraba la imagen de un platillo volante bajo el rótulo: "¿O fue la 'nave nodriza'?"...

¿Esta es la única conexión entre los sprites, elfos, AOEs, chorros azules y TIPPs con los OVNIs? Bueno en realidad no. Uno de los equipos que investiga estos fenómenos es el del Laboratorio Langmuir, del Centro de Investigación Geofísica de Nuevo Mexico, entre cuyos miembros se encuentran Mark Stanley, Paul Krehbiel, William Rison, y Charles Moore. Efectivamente, el mismo Moore del Proyecto Mogul. Con toda seguridad la Fuerza Aérea esta inventando todo eso de los sprites para ocultar el asunto de Roswell.

El "SPARKE" puede contemplarse en: http://thor.creighton.edu/sprites/event.htm

La "nave nodriza" está localizada en: http://147.134.145.4/Sprites/aguf98/sld019.htm

NOTAS:
(*) Los sprites son destellos luminosos, muy grandes pero débiles, que aparecen directamente encima de un sistema de tormenta activo y son coincidentes con los relámpagos nube-tierra o entre nubes. La intensidad óptica de los racimos de sprites, estimada por la comparación con las intensidades de las estrellas, es comparable a la de una aurora moderadamente brillante. La energía óptica es aproximadamente 10-50 KJ por acontecimiento, con una potencia óptica correspondiente de 5-25 MW. Asumiendo que la energía óptica constituye 1/1000 del total del acontecimiento, la energía y la potencia están sobre el orden de los 10-100 MJ y 5-50 GW, respectivamente.