Ciências da Natureza e suas Tecnologias – Física RAIOS

RAIOS As tempestades decorrem da formação de nuvens de tempestade. E estas, como grande parte das nuvens, formam-se em geral durante as épocas mais quentes do ano, quando são altas as temperaturas e a umidade do ar. Nessas ocasiões, o calor originário da radiação solar aquece o solo, que, por sua vez, aquece o ar das camadas mais baixas da atmosfera. O ar aquecido se expande e sobe. E, ao subir, cede calor ao ar das camadas mais altas da atmosfera e esfria.

Enquanto esfria, o ar ascendente se condensa, formando pequenas nuvens, chamadas cúmulos-numbos - verticalmente mais extensas, com a face inferior lisa. Elas se formam a cerca de 2 quilômetros de altura do solo e se estendem por até 18 quilômetros acima. Se a umidade do ar for muito grande, essas nuvens crescem e se aglomeram tornando-se cada vez maiores. Esse processo se acentua à medida que as gotículas de água das camadas mais altas da nuvem se congelam. A condensação cede calor ao ambiente e o aquecimento faz a coluna de ar elevar-se ainda mais. As gotículas de água também se agrupam, aumentando de peso até que a coluna de ar não mais as sustente, ocorrendo a precipitação. Os pequenos cúmulos-nimbos tornam-se assim nuvens de tempestade. Mas com a tempestade, e principalmente antes dela, surgem os raios e relâmpagos.

Existem várias hipóteses para explicar por que as nuvens de tempestade se eletrizam. Em síntese, essas hipóteses procuram explicar como as partículas de água e gelo que formam as nuvens se eletrizam. Uma das causas da eletrização seria o atrito entre as partículas de água e gelo, outros atribuem a eletrização a efeitos resultantes das diferentes condutividades do gelo em diferentes temperaturas, ou ainda ao congelamento das gotículas de água. É provável que todas sejam verdadeiras, isto é, que a eletrização das nuvens se deva a várias causas distintas.

É certo que as partículas mais leves, ainda sob a forma de vapor de água, que se deslocam para a parte mais alta da nuvem, estão carregadas positivamente, enquanto as partículas de gelo, mais pesadas, estão carregadas negativamente e deslocam-se para a parte mais baixa das nuvens. Assim, em geral, as nuvens de tempestade têm carga elétrica predominantemente positiva na parte superior e predominantemente negativa na parte inferior. Ocorre um raio quando a diferença de potencial entre a nuvem e a superfície da Terra ou entre duas nuvens é suficiente para ionizar o ar: os átomos do ar perdem alguns de seus elétrons e tem início uma corrente elétrica (descarga). A parte mais baixa das nuvens induzem uma carga positiva na superfície da Terra e, portanto, entre a nuvem e a Terra estabelece-se um campo elétrico. O processo de descarga elétrica ocorre numa sucessão muito rápida, inicia-se com uma descarga elétrica que parte da nuvem até o solo.

Através desta região condutora produz-se, numa segunda etapa, uma descarga elétrica do solo para a nuvem, denominada descarga principal. A descarga principal apresenta grande luminosidade e origina corrente elétrica de grande intensidade. Esta descarga elétrica aquece o ar, provocando uma expansão que se propaga em forma de uma onda sonora, originando o trovão. Embora sejam essas as descargas elétricas que nos preocupam e interessam, a maior parte das descargas elétricas ocorrem dentro da própria nuvem ou entre nuvens próximas.

Pára-raios Para se evitar que as descargas elétricas atinjam locais indevidos, como postes, edifícios, depósitos de combustíveis, linhas de transmissão elétrica, etc, utiliza-se o pára-raios. Que é um constituído essencialmente de uma haste metálica disposta verticalmente no alto da estrutura a ser protegida. Esta haste é ligada à terra através de um fio condutor. Quando a terra adquire cargas elétricas induzidas, estas se concentram na ponta do pára-raios, de forma que a descarga elétrica entre a nuvem e a terra se dá através do fio. Perigo do raio O perigo do raio é cerca é cerca de dez vezes maior no campo aberto do que na cidade. Numa rua de cidade, os fios e as estruturas de aço dos edifícios protegem as pessoas como os pára-raios. A fim de evitar que o raio o atinja, você deve observar as seguintes regras:

(Texto adaptado de: Física, Alberto Gaspar, Editora Ática) Evite o topo dos morros e os espaços abertos, tais como campos. Fique longe das árvores isoladas, mastros de bandeira e cercas de arame. Entre numa casa, se possível. O teto e as paredes o protegerão, especialmente se forem feitos de metal. (Um automóvel ou um ônibus, com uma estrutura de aço, não apresenta perigo). Instale pára-raios na sua casa, sobretudo se estiver localizada em cima de um morro ou num espaço aberto. Em casa, fique longe das janelas abertas, fogões e lareiras. (Texto adaptado de: Física, Alberto Gaspar, Editora Ática)