Per què els llamps són fractals?

Pregunta enviada per JOSE GALÁN (Alacant). EDUARDO ROS respon:

«Els núvols no són esferes, les muntanyes no són cons, les costes no són cercles i l’escorça d’un arbre no és suau, i tampoc viatja el raig en línia recta». Així obre Benoît Mandelbrot, un dels genis de la segona meitat del s. XX, el seu llibre-manifest La geometria fractal de la natura. Mandelbrot va formular el concepte de fractal a partir d’anteriors intuïcions d’altres científics. Vegem que si tallem una coliflor en trossos cadascun d’ells sembla una coliflor més menuda, que cada tros de núvol pareix un núvol en menut, o que un pic d’una muntanya pareix una muntanya en miniatrua. Aquest fenomen es coneix com a autosimilaritat, la part és similar al tot.

De la mateixa manera que podem representar un pi amb una de les seues branques (per exemple, en la decoració nadalenca), si ens fixem en una part del raig, aquesta és igual en el seu aspecte al raig en conjunt. Sota aquest punt de vista, el raig és fractal. Un raig o llamp es produeix quan existeix un voltatge tal en l’atmosfera que és capaç de trencar la capacitat aïllant de l’aire. Aquesta ruptura és una espècie de «esquerda» instantània que sorgeix en l’aire, a través de la qual s’obren camí les càrregues elèctriques. Aquesta fractura de l’aire és similar a l’aigua que s’obri camí muntanya avall o a les arrels o les branques d’un arbre. En aquest procés es formen petites «esquerdes» o «rierols» elèctrics en l’aire, camins que tenen un comportament fractal.

Més encara, quan es parla de fractals es pot parlar de dimensions «intermitges»: si una recta té una dimensió 1, un pla té dimensió 2, i un cub té dimensió 3, un objecte fractal «omple» l’espai de manera que es «queda» en una dimensió no entera, amb decimals. Així, igual que es podria que un bròquil té una dimensió fractal 2,66 o que la superfície del cervell humà té dimensió 2,79 i  els pulmons 2,97, un raig té una dimensió aproximada de 1,5. I aquest nombre, major que 1, ens mostra que la trajectòria d’un raig omple més l’espai que la d’una corba ordinària.

Eduardo Ros. Director de l’Observatori Astronòmic de la Universitat de València.

© Mètode 2013