Área educativa - O RAIO
Duas cargas elétricas de sinais opostos são fortemente atraídas uma para a outra. Contudo, o ar é fraco condutor da corrente elétrica, não permitindo que estas se aproximem. Quando o ar que se encontra entre as cargas não consegue impedir a sua aproximação, dá-se uma descarga elétrica.
Nos raios nuvem-terra, as cargas negativas na base da nuvem deslocam-se em direção às cargas positivas na terra, por impulsos, num percurso aleatório invisível e em zig zag, chamado de traçador. Estas cargas negativas, também designadas por eletrões, deslocam-se a velocidades da ordem de 200 km/s. Quando chegam perto da superfície terrestre (a poucas dezenas de metros), é produzida a primeira descarga eletromagnética: o primeiro raio. Na sequência do primeiro raio podem ocorrer raios secundários através do mesmo canal, o que por vezes dá o aspeto de cintilação do raio. Este processo continua até que não exista diferença de potencial elétrico entre a nuvem e a terra. Os raios nuvem-terra podem ser positivos ou negativos. Se o raio ocorre entre a nuvem carregada negativamente e a superfície terrestre carregada positivamente a polaridade é negativa; no caso inverso a polaridade é positiva.
Figura 1.2 – Distribuição das cargas elétricas numa nuvem e tipos de raios.
Os raios com polaridade negativa são mais frequentes do que os com polaridade positiva. Em termos estatísticos, as descargas elétricas atmosféricas correspondem a 80% das descargas que chegam à superfície terrestre e, em média, às descargas positivas estão associadas maiores quantidades de energia. Na Figura 1.3 apresenta-se um esquema de formação de um raio nuvem-terra.
Figura 1.3 – Formação de um raio.
Dimensões e trajetória do raio
O comprimento de um raio pode variar entre 0,1 e 20 km e a sua velocidade atinge 40000 km/s, pouco mais de um décimo da velocidade da luz. O diâmetro da coluna de ar onde ocorre o raio é aproximadamente 3 cm.
Potência libertada por um raio
Um raio pode ter uma corrente elétrica superior a 100Kamp. Em cada segundo o globo terrestre recebe mais de 3 dezenas de descargas elétricas atmosféricas. A potência deste “fogo celeste” é da ordem de 700MW; a central termoelétrica do Carregado, no início do seu funcionamento, tinha uma potência total de 750MW.
Cor do raio
A cor do raio está associada à composição da atmosfera onde ele ocorre, designadamente:
- Vermelha indica presença de precipitação na atmosfera;
- Azul presença de gelo / granizo Amarela indicação de poeiras na atmosfera;
- Branca é sinal de ar muito seco.
Temperatura do ar circundante do raio
A temperatura do ar, ao longo do trajeto do raio, é muito elevada, cerca de 30000ºC (cinco vezes a temperatura do sol). O ar atravessado pelo raio é assim “queimado” instantaneamente. Esta temperatura elevada é suficiente para pôr em combustão qualquer tipo de material combustível (Figura 1.4), designadamente florestas em dias com temperatura do ar elevada, humidade relativa baixa e em locais onde não ocorra precipitação.
Figura 1.4 – Os raios provocam incêndios.
Os perigos associados aos raios
O raio é o elemento mais perigoso de uma trovoada, uma vez que é portador de grande quantidade de energia eletromagnética a que se associam temperaturas elevadas, forças de pressão elevadas e efeitos eletromagnéticos percetíveis a longa distância.
Um raio que atinge, por exemplo, um cabo de energia elétrica próximo de uma habitação, que não esteja devidamente protegida, poderá eventualmente danificar grande parte dos aparelhos elétricos e eletrónicos. Por outro lado, as temperaturas elevadas associadas ao raio, podem dar origem a incêndios.
A força de pressão explosiva que resulta da expansão do ar sobreaquecido pode ser superior a 50 atmosferas e projetar uma pessoa vários metros. Por fim, os efeitos eletromagnéticos à distância podem ter consequências graves em equipamentos elétricos e eletrónicos.
