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Raios e Relampâgos – A Ciência em descargas elétricas na atmosfera

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Segundo o site do Grupo de Eletricidade Atmosférica (Elat) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE/MCTI), aproximadamente 57 milhões de raios ocorrem no Brasil! Anualmente o que confere ao nosso país a fama de PAÍS dos RAIOS E RELÂMPAGOS que causam em média cerca de 200 (duzentas) mortes anualmente e milhões de reais em prejuízos. Os Raios e Relâmpagos são fenômenos bastantes comum na vida cotidiana, porém a maior parte da população sabe muito pouco ainda sobre  eles.

Como se forma um Raio?

A Ciência do Raio - Raios e Relâmpagos

Não, não é Zeus quem atira dardos inflamados do Olimpo ou que dá origem aos raios! Um raio surge devido ao atrito entre pelo menos três materiais existentes dentro de uma nuvem, sendo eles:

  • Cristais de gelo.
  • Água (Quase) congelada.
  • Granizo.

Como se forma um raioEsses elementos são formados entre 2 e 10 quilômetros de altitude, onde a temperatura varia entre 0 ºC e -50 ºC. Com o ar revolto no interior da nuvem, esses elementos são lançados entre si, em decorrência deste atrito, chocando-se uns contra os outros. Com isso, trocam de carga entre si: alguns vão ficando cada vez mais positivos, e outros, mais negativos. Os mais pesados, como o granizo e as gotas de chuva, tendem a ficar negativos.

Por causa da lei da gravidade, o granizo e as gotas de chuva se acumulam na parte inferior da nuvem por terém uma densidade menor, enquanto os mais leves como os cristais de gelo e a água quase congelada tendem a ficar na parte superior por causa das correntes de ar, a parte inferior concentra a carga negativa enquanto a parte superior a positiva. Começam a formar um campo elétrico, como se a nuvem fosse uma grande pilha.

A polarização da nuvem da origem a um campo elétrico colossal; Para se ter um ideia redes elétricas de alta tensão possuem cerca de 10 mil  (dez mil) W (watts) de potência, no céu nublado a coisa chega a 1 000 (mil) GW (gigawatts). Tamanha tensão começa a ionizar o ar em volta da nuvem – ou seja, ele passa de gás para plasma, o chamado quarto estado da matéria.

O plasma possui elétrons livres o que o torna um excelente condutor de eletricidade, o que acaba criando uma ponte entre a nuvem e o solo, para que a tensão seja descarregada. Enquanto o tronco principal desce em direção ao solo, surgem novos ramos tentando abrir passagem. Quando um tronco principal está próximo do solo, começa a surgir uma massa de plasma na superfície. Essa massa vai subir até conectar -se com o meio da nuvem e, então, fechará o circuito. Quando o caminho se fecha, acontece uma troca de cargas entre a superfície e a nuvem, e temos um raio.

Raio, Relâmpago e Trovão, qual a diferença?

Embora estes termos pareçam se referir à mesma coisa existe uma ligeira diferença entre eles.

O Trovão

O trovão é o barulho ou estrondo causado quando a descarga elétrica atinge o solo. O trovão em si, apesar de amedrontar, não causa nenhum dano às pessoas. É claro que se a pessoa estiver muito próxima, 10 a 20 metros, do local de queda do raio, a onda de ar que se propaga e causa o trovão pode arremessar a vítima contra a um objeto, como uma árvore ou uma parede, e também causar alguns danos à audição, a mesma onda de ar pode quebrar vidros e outras superfícies sensíveis.

Calculando a distância de um raio pelo barulho do trovão.

O barulho do trovão pode servir de parâmetro para se calcular facilmente a distância que um raio ocorreu, como no clássico viagem ao centro da terra de Júlio Verne onde os personagens calculam a que distância estão um do outro pelo tempo que a voz demora a chegar é possível calcular a distância de um raio pelo espaço de tempo entre o clarão produzido pelo raio e o tempo que se demora para ouvir o trovão, a velocidade oficial do som é de 331,3 metros por segundo, porém, a velocidade do som muda dependendo da temperatura e da umidade, mas se quiser um número inteiro, então algo como 350 metros por segundo é um número razoável para se usar. Então, o som viaja 1 quilômetro em aproximadamente 3 segundos. logo: Tempo entre o clarão e o estrondo divido por 3 é aproximadamente a distância do raio.

“Todo raio é um relâmpago mais nem todo relâmpago é um raio”

RelampagoA diferença básica entre relâmpagos e raios consiste no fato de que o termo relâmpago é usado para designar qualquer descarga elétrica atmosférica (como uma descarga entre uma nuvem e outra por exemplo), enquanto um raio é uma descarga que ocorre entre a nuvem e o solo. Por isso, pode-se dizer que todo o raio é um relâmpago, mas nem todo o relâmpago é um raio.

Descarga entre a nuvem e o solo – O raio

O verdadeiro perigo está na descarga elétrica do raio. Essa sim é extremamente intensa, cuja média é de 20 mil amperes, mil vezes a corrente de um chuveiro elétrico, por exemplo, e que pode atingir a 200 mil amperes (correntes de apenas 1 ampere já são suficientes para matar uma pessoa).

 Raios Ascendentes

Raios ascendentes é o nome dado ao raro fenômeno onde um raio parte do solo em direção a nuvem. Em 99% dos casos os raios começam nas nuvens e se propagam das nuvens para baixo na atmosfera atingindo o solo. Em 1% dos casos acontece o contrário, o raio começa no solo e se propaga para cima em direção às nuvens. Então esses raios são muito raros e acontecem principalmente em torres instaladas em locais elevados. A proximidade com a nuvem facilita que uma descarga comece no chão em direção à nuvem.

O que acontece com os raios no mar?

Os raios podem ocorrer em qualquer lugar, inclusive na água. Quando a quantidade de cargas numa nuvem de chuva atinge os níveis para a formação das descargas, elas poderão acontecer, independente do local. Muitas pessoas já foram atingidas por relâmpagos quando nadavam ou pescavam.

Estima-se que uma descarga de 50 mil amperes, por exemplo, já seja inofensiva a um banhista a 125 metros do ponto de incidência. A intensidade da corrente diminui segundo o inverso do quadrado da distância. Logo, com o dobro da distância, cai para 1/4. Com o triplo, baixa para 1/9. E assim por diante. Por isso, quando um raio cai em Copacabana, alguém em Ipanema não morre eletrocutado. O raio se comporta da mesma maneira no mar ou na terra. A diferença é que, como a corrente sempre procura concentrar -se no meio mais condutor como no mar aberto ela se divide igualmente entre o nosso corpo e a água. Já em terra firme, ela sempre se concentra no nosso corpo – e aí onde estão os danos maiores.

Verdades e mentiras sobre raios

Árvores atraem raios?

Sim é comprovado que árvores atraem raios. Algumas árvores atraem mais os raios de acordo com as suas características. Quanto mais seiva dentro do caule e mais profundas as raízes, maiores são as chances desta árvore ser atingida. Não é mito dizer que algumas árvores são mais atingidas do que outras! Mas como é difícil para o leigo identificar. Exatamente  como não existem estatísticas relacionada a este fato, a melhor coisa a fazer é afastar-se de qualquer árvore mediante a qualquer tempestade.

Um raio cai duas vezes no mesmo lugar?

Ao contrário do que se diz, um raio pode cair muitas vezes no mesmo lugar. Os índios que habitavam a região do Brasil, em 1500, quando os portugueses chegaram aqui, acreditavam nisso e até hoje muitas pessoas acreditam. Mas é um mito. O raio cai muitas vezes no mesmo lugar e, em lugares de grande incidência, a chance aumenta.


Fontes e Referências

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