Raios, relâmpagos e trovões.

Dr. Vitor (tio do Nino, de Castelo Ra tim bum) muito bravo 🙂

Eu ainda estou devendo mais explicações sobre El Niño e La Niña, eu sinto isso. Falei sobre as principais características desses fenômenos, mas eles são tão complexos e intrigantes, que eu devo muito mais para vocês. Aguardem =)

Na verdade, peço desculpas porque eu acho que não estou dedicando ao blog o tempo que ele merece. Talvez por que o ano tenha começado há pouco tempo e eu ainda estou colocando minha vida nos eixos. Talvez por que não peguei o rítmo ainda. E provavelmente porque ando meio sem inspiração 🙁

Daí eu me culpo: como assim ando sem inspiração??? É verão, está chovendo em várias localidades brasileiras. Mulher, você tem assunto de sobra!

Hoje (comecei a escrever dia 17/01), por volta das 14h30min, noto que estou ouvindo muitos barulhos de trovões. Fiquei pensando sobre isso. Que tal falarmos sobre isso? Que tal escrever um post sobre este assunto. E assim nasceu este post! A idéia e responder a duvidas muito comuns:

O que são relâmpagos? O que são trovões? O que são raios? Qual a diferença entre esses nomes?

Além disso, pretendo também listar alguns mitos curiosos sobre esses fenômenos. Já ouvi coisas muito curiosas de pessoas que assistiram minhas palestras. Também já li muitas coisas interessantes pela internet. Um exemplo:

Posso me olhar no espelho durante uma tempestade?

Nesse post (e em outros posts sobre o assunto), falaremos todas essas coisas.

Eletricidade atmosférica.

Quando fala-se em eletricidade, logo associamos apenas com tomadas e aparelhos elétricos, mas na verdade o que chamamos de eletricidade está em todo lugar. Há eletricidade quando tomamos um ‘choque’ ao encostar em uma maçaneta, por exemplo. Para entender como ocorre a eletricidade, precisamos compreender o conceito de carga elétrica. Dizemos que um átomo está carregado eletricamente (ou seja, possui carga elétrica) quando possui excesso ou déficit de elétrons.

Um átomo neutro, não carregado, possui a mesma quantidade de elétrons e de prótons. A quantidade de prótons nunca varia, mas a quantidade de elétrons pode variar, já que eles estão ‘livres’ em torno de núcleo do átomo (composto por prótons e nêutrons).  Lembrando que o átomo é a menor divisão da matéria (veja aqui um pouco sobre a tabela periódica, com o nome dos átomos). Ou seja, todas as coisas do Universo (desde um fio de cobre até nosso corpo) são feitas de átomos. Dependendo do grau desse excesso ou do déficit (se o material, como um todo, tem muitos elétrons sobrando ou muitos faltando), dizemos que esse material tem um determinado potencial elétrico.

Quando há elétrons em excesso, dizemos que a carga é negativa

Quando há elétrons faltando, dizemos que a carga é positiva.

Quando temos uma parte da matéria com mais elétrons do que outra parte, temos então o surgimento da corrente elétrica. A parte com mais elétrons acaba doando elétrons para a parte da matéria com menos elétrons. É a corrente elétrica que faz os aparelhos eletrodomésticos funcionar. Quando você toma choque na maçaneta do carro, é porque uma corrente elétrica formou-se entre seu corpo e a maçaneta. Claro, são correntes elétricas de intensidades diferentes.

Você vai precisar de papeis picadinhos (alguns quadradinhos de 1cmx1cm aproximadamente), uma caneta (pode ser uma caneta Bic ou similar) e uma blusa de lã. Pegue os quadradinhos de papel e os amasse em bolinhas. Deixe essas bolinhas sobre uma mesa. Esfregue a caneta na lã. Em seguida, encoste a caneta nas bolinhas de papel. O que aconteceu?

Ao esfregar a caneta na lã, ela tornou-se carregada eletricamente: adquiriu elétrons contidos na lã. Ao encostarmos a caneta nas bolinhas de papel, elas são atraídas pois possuem carga elétrica contrária (positiva). Tente fazer essa simples experiência.

As cargas elétricas em um fio ou antena possuem a tendência de acumular-se nas extremidades. Isso também acontece conosco. Por isso a experiência da caneta funciona muito bem e por isso tomamos choques em maçanetas.  Uma outra coisa que precisamos saber: alguns materiais deixam a corrente elétrica fluir mais facilmente. Cobre, ouro, água e alumínio são exemplos desses materiais.

Veja bem, o objetivo deste post não é falar sobre eletricidade. Eu dei uma pequena introdução aqui para que o conceito de eletricidade atmosférica seja compreendido de maneira geral. No final do post, colocarei alguns links específicos sobre eletricidade.

Onde quero chegar? Temos também corrente elétrica em uma tempestade. Dentro de uma nuvem de tempestade, temos água no estado líquido (gotículas), água no estado sólido (cristais de gelo, que podem transformar-se em granizo) e muito movimento vertical. São as correntes de ar ascendente que ajudam a sustentar a nuvem, e promovem dentro dela um movimento das gotículas de água e dos cristais de gelo. Durante o movimento dessas pequenas partículas, elas encostam umas nas outras, gerando carga elétrica (como na experiência da caneta). Como esse movimento ocorre muitas e repetidas vezes, a nuvem acaba tendo potencial elétrico. Dizemos que ela fica carregada eletricamente.

Nuvem Cumulonimbus com raio. Fonte: David Pepper wiki

Na superfície, também temos cargas elétricas, que ficam acumuladas principalmente nas extremidades.

Cargas de sinais opostos (positiva ou negativa) se atraem. Quando isso ocorre, temos a formação de corrente elétrica, cuja manifestação é o raio ou o relâmpago. O raio ocorre quando a corrente elétrica ocorre entre a nuvem e a superfície. O relâmpago é quando a corrente elétrica ocorre entre duas nuvens (ou dentro da mesma nuvem). Normalmente, chamam raios e relâmpagos por um mesmo nome: descarga elétrica. 

E o trovão?

O trovão é o sol que escutamos e que acompanha os relâmpagos e os raios. Como esse som ocorre?

Durante o raio ou o relâmpago, temos um rápido aquecimento do ar por onde ele se propaga. Para vocês terem uma idéia, a temperatura de um raio ou relâmpago pode chegar a mais de 5000°C. Apenas para efeito de comparação: essa é  temperatura é muito parecida com as temperaturas típicas da superfície do Sol!

O tempo de duração de um relâmpago é de apenas  50 μs (50 milissegundo, ou seja, 0,0000050 segundos). Então imagine uma temperatura tão elevada, que é resultado de um rapidíssimo aquecimento! Esse aquecimento intenso faz com que o ar do ponto onde a descarga elétrica se propagou se expanda, empurrando o ar mais frio em volta, formando uma onda de choque, do mesmo modo que uma onda de choque gerada por uma explosão. Por essa razão escutamos o intenso barulho!

Os trovões acontecem repetidas vezes durante uma tempestade, sempre acompanhando uma descarga elétrica. Algumas pessoas tem muito medo de trovões e descargas elétricas. Esse medo é chamado de brontofobia. Embora a maior parte das pessoas que sofram de brontofobia tenha um medo apenas psicológico, nós devemos sim temer descargas elétricas! Nos próximos posts, falarei sobre regras de segurança durante tempestades.

Veja o vídeo abaixo. Coloque os fones de ouvido e veja esses maravilhosos efeitos sonoros de uma tempestade, com vários trovões.



Descargas elétricas no mundo

Quantidade média de raios por quilômetro quadrado por ano. As zonas tropicais do planeta (onde formam-se a maior parte das tempestades) são as regiões com mais raios. Fonte: Wikimedia Commons/NASA

As descargas elétricas podem ocorrer em qualquer lugar do mundo, mas são mais comuns nas regiões tropicais. Isso ocorre  porque o aquecimento da superfície  é mais intenso nos trópicos (onde mais radiação solar é recebida). Esse aquecimento mais intenso da superfície somado a presença de umidade favorece a formação de nuvens de tempestade.

Na imagem acima, vemos que as áreas em vermelho (regiões com maior incidência de raios) coincidem com as regiões tropicais. Raios e relâmpagos também ocorrem em alto mar, porém com menos frequência do que no continente, por algumas razões:

a) A água demora mais para aquecer que o continente. E quando aquece, não chega a temperaturas tão intensas quanto o continente. Esse aquecimento mais rápido e mais intenso no continente favorece mais a formação de nuvens.

b) No continente, temos variações de topografia. E a topografia é um dos fatores que favorece a subida de parcelas de ar, auxiliando na formação de nuvens;

c) Para as nuvens se formarem, são necessários núcleos de condensação. Esses núcleos de condensação são mais abundantes e menores no continente (pólen, poeira, poluição, etc). No oceano, esses núcleos de condensação são maiores (normalmente são partículas de sal marinho) e não são tão abundantes. No oceano, há maior disponibilidade de vapor d’água (resultado da evaporação do próprio oceano) e no continente, há menos vapor d’água. Ocorre que no oceano esses poucos núcleos de condensação aproveitam a enorme quantidade de vapor d’água. Então, no oceano, as gotas crescem rapidamente, logo ficam pesadas e caem em forma de chuva. Muitas vezes, no oceano, as nuvens não chegam a ficar enormes e com granizo.  No continente, por outro lado, as nuvens crescem mais. Os núcleos de condensação do continente pacientemente crescem e agregam vapor d’água. Com a topografia e com o aquecimento, por exemplo, as correntes verticais vão aumentando e as nuvens vão crescendo. As nuvens nos continentes ficam enormes, com cristais de gelo. E os cristais de gelo atritam com as gotículas d’água, carregando a nuvem (conforme descrevemos acima).

Futuros posts…

Não pensem que o assunto encerrou-se porque quando falamos sobre descargas elétricas, o assunto vai longe… ainda vamos falar sobre algumas curiosidades envolvendo descargas elétricas. Falaremos também sobre cuidados que devemos tomar. E sobre outras coisas. Inclusive aceito sugestões… escrevam comentários 🙂

E também veja aqui um interessante vídeo da Discovery sobre o assunto.

Um desenho 🙂

Enquanto eu procurava material para ilustrar este post, encontrei esse desenho muito fofo da série De onde vem? da TV Cultura. No desenho, Kika aprende como os raios se formam. É muito bonitinho.


Humor

Veja aqui.

Bibliografia

Fenômenos de eletrização – Klick Educação.

The Science of Thnder. NLSI

O Estudo da eletricidade. Brasil Escola