RAIOS

"Por momentos um cúmulus compacto, de bordas acobreado-escuras, negreja no horizonte. Deste ponto sopra, logo depois, uma viração, cuja velocidade cresce rápida, em ventanias fortes. A temperatura cai em minutos e, minutos depois, os tufões sacodem violentamente a terra. Fulguram relâmpagos; estrugem trovoadas nos céus já de todo bruscos e um aguaceiro torrencial desce logo sobre aquelas vastas planícies".

Assim descreve Euclides da Cunha a tempestade, uma das mais espalhafatosas manifestações da natureza, objeto de estudo de filósofos e cientistas desde a antiguidade. A física das descargas elétricas atmosféricas, os raios, ainda não está completamente desvendada, mas os especialistas até que já sabem alguma coisa.

Esse é o tema desta seção. Em nosso relato, vamos admitir que você já conhece um pouco de eletricidade, sabe o que é um campo elétrico, um potencial, uma corrente e um capacitor. Será uma exposição bem simplificada, por razões óbvias. A intenção é dar um esboço geral dos fenômenos e, possivelmente, despertar o interesse de futuros físicos da atmosfera.

Introdução

Nas mitologias gregas indo-européias, o raio era um atributo divino, com o qual deuses poderosos, como o grego Zeus, manifestavam sua ira e fulminava heróis e humanos que se opunham a seus desígnios. Hoje a ciência estuda os raios para proteger de seus efeitos as aeronaves e construções.

Raio é uma descarga elétrica luminosa visível que se produz entre uma nuvem e a superfície terrestre. Atualmente sabe-se que os raios são fenômenos elétricos produzidos por diferenças de potencial na atmosfera, com energia suficiente para superar a resistência do ar. Na atmosfera da Terra e de outros planetas, como Júpiter, os raios restabelecem o equilíbrio elétrico entre as nuvens e o solo, transmitindo de modo explosivo as cargas elétricas acumuladas num determinado ponto.

Nas tempestades, agitação das nuvens faz com que suas cargas negativas se acumulam na base das nuvens. As positivas dispõem-se e, seu topo. Ao mesmo tempo, uma carga positiva é induzida na superfície da terra, sob a nuvem.

Quando a atração entre tais cargas se torna excessiva, uma súbita descarga é desferida entre a terra e as nuvens. Reúnem-se cargas opostas.

O raio é acompanhado de relâmpagos e trovão. O relâmpago é um fenômeno luminoso: é o clarão da faísca. O trovão é o estrondo que se ouve após alguns segundos, produzido pela expansão e contração súbita do ar, atravessado pelo raio.

A ação do raio é violenta e muito violento: a descarga principal atinge o ponto de encontro ou o solo em cerca de vinte milésimos de segundo, e a descarga de retorno dura cerca de setenta milionésimos de segundo. A ocorrência típica de um raio envolve uma diferença de potencial entre a nuvem e o solo de centenas de milhões de volts, com correntes máximas da ordem de vinte mil ampéres. As temperaturas na trajetória do raio chegam a 30.000K (cerca de 27.500o C).

Desde a antiguidade os efeitos devastadores dos raios sobre a terra deram-lhes um aspecto mágico e ameaçador, que transparece em lendas e mitos de sociedades primitivas. Foram provavelmente os incêndios provocados por raios que deram ao homem o conhecimento e a posse do fogo.

Benjamin Franklin foi o primeiro a projetar um experimento para tentar provar a natureza elétrica do relâmpago. Em julho de 1750, Franklin propôs que a eletricidade poderia ser drenada de uma nuvem por um mastro metálico. Se o mastro fosse isolado do solo, e um observador aproxima-se do mesmo um fio aterrado, uma faísca saltaria do mastro para o fio quando uma nuvem eletrificada estivesse perto. Se isto ocorresse, estaria provado que as nuvens são eletricamente carregadas e, conseqüentemente, que os relâmpagos também são um fenômeno elétrico. Em maio de 1752, Thomas-François D'Alibard demonstrou que a sugestão de Franklin estava certa e que os relâmpagos, portanto, eram uns fenômenos elétricos.