11/07/2002 - 10h31

Física: Entenda os raios, os relâmpagos e os trovões

TARSO PAULO RODRIGUES
da Folha de S.Paulo

Em 1752, o cientista americano Benjamin Franklin conseguiu, ao usar uma pipa de papel durante uma tempestade, captar a eletricidade desenvolvida nas nuvens para alguns aparelhos de seu laboratório. O sucesso de sua famosa e perigosa experiência permitiu que essa poderosa descarga elétrica, o raio, começasse a ser mais bem compreendida.

Pesquisas recentes mostram que as nuvens que causam fortes tempestades são denominadas cúmulos-nimbos. Elas têm extensão vertical de alguns quilômetros, com a base situada entre um e dois quilômetros acima do solo e o topo atingindo até 20 quilômetros.

Devido às correntes de convecção e aos ventos muito fortes, que sobem pelo centro e descem pelas extremidades, ocorrem colisões entre o granizo e os cristais de gelo dentro da nuvem. O atrito gerado eletriza os cristais com carga positiva geralmente na parte superior da nuvem e o granizo com carga negativa na parte inferior dela. Dessa forma, ocorre a indução de uma carga positiva na superfície da Terra, estabelecendo um campo elétrico.

À medida que as cargas se vão avolumando, o campo elétrico vai se tornando cada vez mais intenso. Quando supera o limite da capacidade dielétrica (ou isolante) do ar atmosférico, que geralmente varia de 10 mil a 30 mil volts por centímetro, o ar torna-se condutor e uma enorme descarga elétrica ruma ao solo, ou melhor, preferencialmente ao ponto mais alto do solo (árvores, pára-raios, torres de transmissão de eletricidade e, eventualmente, pessoas).

O tempo de duração de um raio é aproximadamente meio segundo e são transferidos 10²⁰ elétrons da base da nuvem para a Terra. Esse número equivale à potência de 100 milhões de lâmpadas comuns!

Uma nuvem cúmulo-nimbo típica produz de um a três raios por minuto, o que permite imaginar a enorme quantidade de energia liberada por um conjunto de nuvens durante uma tempestade. A luz que acompanha o raio resulta da ionização do ar, constituindo o relâmpago.

Com o súbito aquecimento (entre 15.000º C e 30.000º C), ao longo da descarga elétrica, o ar sofre uma expansão violenta, criando assim as fortes ondas sonoras, conhecidas como trovão.

Estudos mostram que o Brasil é um dos campeões mundiais desse fenômeno. São 100 milhões de raios a cada ano. Vale lembrar que não é recomendável proteger-se embaixo de uma árvore, num descampado, durante uma tempestade.

Tarso Paulo Rodrigues é professor e coordenador de física do Colégio Augusto Laranja

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