Procesos del rayo nube-tierra
1.- La guía escalonada descendente o “Stepped leader”, va construyendo un canal de conducción, con ramificaciones, abriéndose camino en tramos consecutivos de unos 50 metros, con continuos avances y pausas en el avance de la carga, buscando el “mejor” camino posible, hasta casi alcanzar el suelo, pero sin llegar a tocarlo, quedándose como “colgado” en el aire. Este primer proceso dura en total unos 40 milisegundos. Este canal ionizado ofrece la mínima resistencia y prepara el camino a seguir para la descarga principal.
2.- Desde tierra, una descarga de conexión (entre varias posibles), también llamada “guía de conexión”, “guía ascendente” o “Streamer” contacta con la guía escalonada descendente, cerrándose el circuito y produciéndose en ese instante la primera descarga de retorno o “Return stroke”, es la descarga principal, su duración media, 80 microsegundos.
3.- De nuevo, se produce una guía de conducción de la nube a tierra, que sigue aproximadamente el mismo camino que la primera, pero esta vez se trata de una guía rápida o “Dart leader”, no hay pausas, ni ramificaciones, dura unos 2 milisegundos.
4.- Subsiguientes “Dart leader” y descargas de retorno o “Return strokes”, del orden de 5 a 10 por termino medio, repiten el proceso hasta terminar por neutralizar la diferencia de potencial inicialmente existente entre nube y tierra. Se ha llegado, a veces, a registrar hasta más de 50 “strokes” en el mismo rayo, durando en total toda la descarga cerca de un segundo. Lo importante para nosotros, desde el punto de vista fotográfico, es que el proceso total del rayo suele durar por término medio entre 0.1 y 0.3 segundos, aunque dependiendo del número de “strokes” o descargas de retorno que posea puede variar entre 0.01 y 1 segundo.
Figura 2. Fotografía Pedro C. Fernández Sanz. Diafragma = f/10. Tiempo de exposición = 30 seg. ISO= 100Conviene mencionar en este punto, que la duración temporal aparente de la descarga eléctrica, del rayo total, con todos sus “strokes”, suele ser mayor de lo que realmente es. Es decir, algunas veces podemos tener la sensación de que un rayo con varios “strokes” dura incluso hasta un par de segundos, cuando en realidad ha durado sólo medio segundo. Tres factores influyen en ello, en primer lugar el canal incandescente de aire producido por la liberación de energía calorífica y electromagnética, tarda en “apagarse” más tiempo de lo que dura la transferencia real de carga. En segundo lugar, el tiempo que permanece en la retina del ojo el canal luminoso es mayor también que lo que en la realidad acontece y en tercer lugar el espesor atmosférico entre el observador y el rayo hace aumentar la sensación de duración; rayos lejanos próximos al horizonte terrestre (atraviesan más atmósfera hasta llegar a nuestros ojos) parecen durar más tiempo que los rayos que caen próximos a nuestro cenit.
Tipos de rayos
Existen diversos tipos de rayos, fundamentalmente dos, rayos nube-nube o rayos nube-tierra, pero si consideramos el signo de la carga transferida (positiva o negativa) o el sentido en que ésta se hace (hacia arriba o hacia abajo), podemos distinguir entre:
1-Rayos nube-tierra (Cloud-to-Ground Lightning) que transfieren carga negativa al suelo
2- Rayos nube-tierra que transfieren carga positiva al suelo, más intensos que los negativos
3-Rayos tierra-nube negativos (Ground-to-Cloud Lightning), que transfieren carga negativa a la nube
4-Rayos tierra-nube positivos, que transfieren carga positiva a la nube y
5-Rayos intranube (Intracloud Lightning), unas cinco veces más numerosos que todos los anteriores, seguidos en frecuencia por los rayos nube-tierra negativos, que suponen un 90% del total de los rayos nube-tierra más los rayos tierra-nube (positivos más negativos).
Atendiendo a su apariencia o a su desarrollo en el cielo, también se distinguen los:
1- Rayos “trepadores” o “reptadores” (Anvil Crawlers o Rocket Lightning), serpenteando a través del yunque de la tormenta con numerosas ramificaciones, su principal particularidad es que avanzan horizontalmente en su propagación de forma sensiblemente más lenta a la vista del observador que los otros tipos de rayos, pueden ocupar una gran extensión en el cielo y son realmente espectacularmente bellos, aunque muy raros de ver y fotografiar,
2- Rayos a tierra en cielo azul (Bolt from the Blue), de los más peligrosos, ya que caen desde yunques de tormentas distantes a zonas donde el cielo está despejado o luce el sol, tenemos también los comunes
3- Relámpagos o resplandores luminosos, en que no se ve el canal incandescente (Sheet Lightning), generalmente oculto por otras nubes o por la precipitación,
4- Rayos en forma de cuentas o rosario, con un canal poco luminoso o discontinuo (Bead Lightning),
5- Rayos desplazados (Ribbon Lightning) en que los que un intenso viento reinante desplaza los sucesivos “strokes”, pudiéndose apreciar el efecto con una cámara apropiada,
6- Rayos nube-aire claro (Cloud-to-Air Lightning), sin tocar suelo,
7- Rayos nube a nube o internube (Cloud-to-Cloud Lightning), ocurren entre nubes diferentes, son distintos de los rayos intranube,
8- Rayos en bola (Ball Lightning),
9- Rayos con un único “return stroke” (Staccato Lightning), y
10- Descargas eléctricas por encima de la tormenta (Sprites and Jets-Blue).
Fotografía a rayos nocturnos. Posición “B”
Desde el punto de vista puramente fotográfico podemos distinguir dos tipos básicos de rayos: rayos nocturnos, fotografía realizada generalmente con tiempos de exposición superiores al segundo, y rayos diurnos, fotografía con tiempos de exposición inferiores al segundo, utilizando el modo de disparo a ráfagas (varios disparos por segundo para un tiempo de exposición dado). En este número de la revista nos centraremos en los rayos nocturnos, donde los tiempos de exposición suelen ser superiores a los 5 segundos e inferiores a los 2 minutos. Esta técnica se puede realizar siempre que nuestra cámara posea un modo de disparo llamado comúnmente “Manual”, pues deja al usuario seleccionar la abertura del diafragma y el tiempo de exposición (obturador), en vez de que lo haga automáticamente la cámara. Además debe permitir una selección de los tiempos de exposición entre 1 y 30 segundos. También existe, sobre todo en cámaras reflex, una función llamada posición “B” o “Bulb”, que nos permite decidir manualmente, y exactamente, el tiempo que el obturador va a permanecer abierto dejando pasar la luz, simplemente apretando el botón de disparo para iniciar la exposición y volviéndolo a apretar para terminarla. En la práctica, esto se realiza con un cable disparador o con un mando a control remoto para evitar trepidaciones en la cámara. La mayoría de las cámaras reflex digitales (SLRD) o reflex normales (SLR) poseen este último modo “B” y casi todas las compactas digitales de cierta calidad, que tienen modo de disparo “Manual”, permiten exposiciones de hasta al menos 15 segundos.
Figura 3. Fotografía José A. Quirantes. Diafragma = f22 Tiempo de exposición =47 segundos. ISO=200Examinemos los diversos parámetros a los que deberemos prestar nuestra máxima atención para conseguir fotografías de rayos de forma correcta. Entre paréntesis los valores idóneos que posteriormente justificaremos.
-Tiempo de Exposición (valores entre 5 segundos y 2 minutos)
- Abertura del Diafragma (valores entre f5.6 y f22)
- Profundidad de campo (diafragmas cerrados, f8, f11, f16 y f22)
- Velocidad ISO (sensibilidades bajas, valores de 50,100 y 200)
- Balance de Blancos adecuado (No automático)
- Enfoque Manual (no automático)
- Estabilización de la cámara. Usar un trípode de calidad.
- Evitar trepidaciones. Usar cable disparador o cable/mando control remoto.
Aparte de un correcto enfoque manual, que deberá realizarse previamente enfocando a una zona u objeto situado a la misma distancia aproximada que el rayo que va a caer (esto es difícil de predecir), los dos parámetros más importantes a controlar son los que determinan el que entre la correcta luz en el sensor o en la película, o sea, el tiempo de exposición y la abertura del diafragma. Los valores que introduzcamos dependen de las características de los rayos que tengamos delante, es decir, fundamentalmente de:
- Distancia a la que están cayendo (lejanos, media distancia o cercanos)
- Frecuencia con la que caen (1 cada seg, 1 cada 10seg, 1 cada 30seg…)
- Intensidad o luminosidad de los rayos (unos son más intensos que otros).
- Oscuridad/Luminosidad del lugar donde caen los rayos.
- Oscuridad/Luminosidad del lugar donde estamos haciendo las fotos.
Respecto a estos dos últimos puntos, debemos hacer hincapié en que no es lo mismo, por ejemplo, hacer una foto al cielo con rayos desde el parque de una gran ciudad, con farolas y edificios iluminados delante de nosotros, donde tiempos de exposición superiores a los 20 segundos “quemarían” la foto (por muy cerrado que tengamos el diafragma a f16 o f22), que desde un prado oscuro, alejado 100 Km. de la ciudad, donde se pueden aguantar tiempos de 2 minutos, o incluso 3, esperando que caigan rayos con el obturador abierto a diafragmas cerrados (f22).
Una regla fundamental: la exposición correcta del rayo en fotografía nocturna sólo depende del valor f del diafragma elegido y NO del tiempo de exposición utilizado. Por el contrario, la exposición correcta del resto de los elementos que compongan la imagen (rayo aparte) SI que dependen del tiempo de exposición utilizado (además del valor f del diafragma). Esto es así, simplemente, porque la luz o fogonazo del rayo durará como mucho 1 segundo, y nuestros intervalos de tiempo usados, en este modo nocturno, van a ser siempre superiores, es decir, no va a haber luz acumulativa del rayo por su “flash” porque expongamos 5 o 50 segundos, pero sí que la va a haber por luz reflejada o emitida de las luces estáticas, edificios, terreno, nubes, objetos, etc. que completen el fotograma.
La frecuencia de los rayos también modifica estos parámetros, si los rayos caen cada segundo o cada 2 o 3 segundos, podemos hacer exposiciones cortas, nos saldrá el cielo y terreno más oscuro, más sobreexpuesto que el rayo, por lo que éste contrastará más con el resto del fotograma, pero si los rayos caen cada 30 segundos, por ejemplo, habrá que esperar más para cerrar el obturador y por lo tanto el cielo, terreno y objetos que completen el fotograma saldrán más claros (para un mismo valor del diafragma) y con una tonalidad rojiza o azulada (dependiendo del balance de blancos elegido), contrastando el rayo menos con el entorno que en el caso de las exposiciones cortas, con el cielo negro. En el primer caso podemos elegir diafragmas más abiertos (f5.6 y f8) para compensar esa posible subexposición y en el segundo caso diafragmas más cerrados (f11 y f16). Por supuesto también influye que los rayos estén más cerca (usaremos diafragmas cerrados f11 a f22) o más lejos (usaremos diafragmas más abiertos f4 a f8) y aquí el tema del enfoque y la profundidad de campo juegan un papel importante: puesto que no podemos enfocar el rayo a priori, es necesario hacer un enfoque manual previo a una distancia representativa, usando el diafragma más cerrado que podamos elegir para que aumente así la profundidad de campo, es decir la zona bien enfocada. Otra posible solución es bloquear el enfoque a infinito, si nuestra cámara tiene esa función, o enfocar manualmente a infinito (o un poco menos), asegurándonos que, por ejemplo, de que todo lo que está entre 2 y 30 Km. de distancia quede correctamente enfocado. En cualquier caso, la única receta segura posible es probar y probar y examinar a posteriori los resultados analizando diafragma, tiempo de exposición, enfoque y sensibilidad utilizados, aprenderemos un montón, sobre todo de nuestros fallos, pero sin ser demasiado absolutistas en este sentido, ya que cualquier error en la precisión de nuestros parámetros sobre la exposición correcta es prácticamente despreciable frente al mayor error que cometeremos por la impredecible y variable luminosidad e intensidad del rayo que va a caer, y que por supuesto no conocemos a priori. Téngase en cuenta que su rango dinámico es muy superior a los 8 o 10 pasos de diafragma de nuestra cámara que podemos controlar, por muy buena que ésta sea.
Asimismo, deberá elegirse un valor correcto de la “ISO”. En principio la sensibilidad (ISO) cuanto más baja, mejor (50 o 100 ISO), menos “grano” o ruido aparecerá en la fotografía. Solo están aconsejadas sensibilidades más altas (200 o 400 ISO) con frecuencias de rayos muy altas (1 cada dos segundos o más) ya que en esos casos si solo exponemos entre 1 y 5 segundos, los elementos que componen el fotograma, aparte del rayo, nos saldrán muy oscuros. También podríamos optar por introducir un diafragma abierto (f2.8 o f4), pero ya hemos dicho que cuanto más cerrados mejor, para conseguir una mayor profundidad de campo y por tanto asegurar el enfoque correcto.
Debe planearse con antelación el lugar desde donde fotografiar. Elegir un primer plano lo más oscuro posible y que no se vea alterado por las luces de los coches que pasen por una carretera próxima (o por las luces de los aviones en su aproximación a un aeropuerto), un fogonazo de las “largas” de un coche en plena exposición echará a perder el rayo más logrado.
Es imprescindible usar un buen trípode, debido a largo tiempo de exposición utilizada y a las posibles rachas de viento. También es aconsejable usar cable o disparador automático en vez de apretar al botón disparador con los dedos, se termina moviendo la cámara. Para protegerla de la posible lluvia se puede utilizar un paraguas o guarecerse en un soportal, teniendo cuidado de que no salgan en la foto. En pleno campo se puede disparar desde el interior del coche con un mini-trípode adecuado o de los que se fijan a la ventanilla del mismo. Limpiar de vez en cuando el objetivo de las posibles gotas de lluvia.
Figura 4. Fotografía Alberto Lunas Arias. Diafragma = f4.5. Tiempo de exposición 16 seg. ISO=50.Cada vez que terminemos de hacer una exposición larga, por ejemplo 30 segundos, la cámara estará ocupada (“busy”) procesando la información otros 30 segundos, por lo que los rayos de ese intervalo siguiente de tiempo los perdemos. Debemos desconectar, si tiene, la función de reducir ruido en fotografías con tiempos de exposición superiores al segundo, esto retrasa la rápida puesta de nuevo en operatividad de la cámara, lo haremos posteriormente por “software”. Y si nos lo podemos permitir económicamente, usar otro cuerpo de cámara (y otro trípode).
Asimismo es importante valorar si queremos cerrar el obturador al primer rayo que captemos o seguir recogiendo en el mismo fotograma nuevos rayos, acumulando en la misma foto rayos que no han caído simultáneamente. Este efecto produce fotos asombrosas, aunque poco realistas.
A continuación se presenta una tabla con los valores de diafragma a usar para diferentes tiempos de exposición, en función de la distancia a la que están cayendo los rayos y la frecuencia con que lo hacen. Los signos “+” y “´-“ indican rayos más intensos y menos intensos, respectivamente. El signo “=” es para todo tipo de rayos. Los valores mostrados son puramente orientativos y deberán tomarse solo como una primera aproximación, sobre todo son útiles para obtener correctamente expuesto el entorno, no el rayo en si, que dependerá como hemos dicho, sobre todo, de la intensidad luminosa mostrada.
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HÉCTOR MONTAÑO 
EXPERTO. Ángel Fuentes ante una de las imágenes que usó en su conferencia. / MARIETA
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