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lightning strikes gif
O que formam os raios?

Tempestades de raios são um dos fenômenos mais fascinantes da natureza. O Brasil então é privilegiado nesse espetáculo, tendo uma das maiores incidências de raios do mundo. Os raios, é claro, também tem seu lado mais assustador. Seu poder de destruição, associado aos deuses em praticamente todas as religiões, foi o provável responsável pelo primeiro contato do homem com o fogo, fundamental no processo de evolução. Mas o que exatamente são os raios? Para responder essa pergunta, primeiro temos que falar um pouco sobre os átomos…

Nuvem de elétrons em volta do núcleo com prótons
Nuvem de elétrons em volta do núcleo com prótons

Os átomos são as partículas que formam tudo que conhecemos. Eu, você, a tela em que você está lendo… Os átomos também são eletricamente neutros por natureza, ou seja, possuem o mesmo número de cargas negativas e positivas. As cargas positivas estão nos prótons, partículas que ficam no núcleo dos átomos e não podem ser retiradas de lá com facilidade. Já as partículas com carga negativa são os elétrons, que ficam em volta do núcleo assim como mostra a figura. Porém, o átomo pode perder sua neutralidade. Uma das maneiras de isso acontecer é quando um objeto é friccionado contra outro.

Vulcão Calbuco, Chile
Essa tensão também pode ser gerada em outros eventos, como uma erupção… – Vulcão Calbuco, Chile

O ar revolto no interior das nuvens faz com que partículas de diversos tamanhos se choquem umas com as outras, fazendo com que umas ganhem elétrons e fiquem negativamente carregadas e outras obviamente percam elétrons, ficando positivamente carregadas. Por um mecanismo que ainda não se compreende muito bem, as partículas mais pesadas, granizo e gotas de chuva, tendem a ser as negativamente carregadas. Essas, por serem as mais pesadas, são atraídas para a parte de baixo da nuvem pela gravidade. Já as mais leves, que perderam elétrons para as mais pesadas, são mais facilmente levadas por correntes de ar para cima. Isso faz com que as nuvens se polarizem, concentrando cargas positivas no topo da nuvem e cargas negativas na parte de baixo, ou seja, se torna uma espécie de pilha gigante. Raios também podem ser gerados em outros eventos como uma erupção vulcânica por exemplo, onde pequenas pedras, partículas de gelo, cinzas e demais detritos colidem, gerando uma concentração de cargas assim como nas nuvens.

Cargas nas nuvens
Sistema de cargas que causam os raios

Isso gera uma tensão absurda, milhões de vezes mais poderosa do que a de uma rede de alta tensão. Com toda essa tensão, as cargas do polo negativo tendem desesperadamente a fluir para o polo positivo, tornando as partículas neutras novamente. E é exatamente isso que acontece nos raios. A maioria absoluta dos raios acontecem dentro das nuvens, entre a parte inferior e a superior. Mas não é nesse tipo que estamos interessados, certo? E sim nas descargas que acontecem das nuvens até o solo. A tensão entre a parte inferior das nuvens e solo também é enorme, porém as descargas não acontecem com tanta frequência pois o ar é um excelente isolante elétrico… Mas não perfeito! Nenhum isolante é… Quando uma determinada tensão entre as nuvens e o solo é alcançada, as cargas conseguem romper a rigidez dielétrica do ar, que nada mais é do que a sua capacidade isolante.

raio
A distância de um raio pode ser facilmente aproximada…

A descarga que vai da nuvem até o solo é tão grande que o ar por esse caminho se transforma em plasma, o 4º estado da matéria que acontece quando superaquecemos um gás. Esse plasma causa uma intensa radiação eletromagnética que é o relâmpago que nós vemos. O caminho de ar pelo qual percorreram as cargas também se aquece demasiadamente, causando uma rápida expansão no mesmo. Essa “explosão” da camada de ar é o trovão que nós ouvimos. Aliás, o relâmpago e o trovão ocorrem ao mesmo tempo, porém, a velocidade da luz é quase instantânea, enquanto que a do som é de 340 metros por segundo. Ou seja, você sempre ouvirá o trovão com um atraso em relação ao relâmpago e isso permite que você saiba a distância aproximada em que ocorreu esse raio! Quando você ver um relâmpago, conte quantos segundos levam até ocorrer o trovão e multiplique por 340 (m/s, a velocidade do som). O resultado deve te dar uma distância aproximada em metros. Por exemplo, se um trovão acontece 5 segundos depois de um relâmpago, significa que o raio ocorreu a 1700 metros de você. Ou se os dois acontecem ao mesmo tempo, bem, você está morto… Chocante, não? Na próxima tempestade de raios, não admire apenas o tenebroso espetáculo de luzes e sons, mas também todo o espetáculo da ciência que se esconde por trás…

2 COMENTÁRIOS

  1. Será que esse fenômeno acontece mais no Brasil por causa da umidade do ar? Isso facilitaria a movimentação dos elétrons dentro da nuvem e romperia essa “rigidez dielétrica” do ar mais facilmente. Não sei, posso estar enganado (grande chance).

    • Está certo sim. kkkk Não acho que esse seja o principal motivo pois existem outros países com bastante umidade também. Mas com certeza isso influi… Na realidade, o Brasil não é bem o país com mais raios como dizem, é porque, quando fazem a conta, eles levam em consideração todo o território, que é gigante. Mas algumas regiões daqui tem muitos raios mesmo…

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