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Raios, Relâmpagos e Trovões
relampago arroxeado

 

As tempestades são um fenômeno natural que impressionam e aterrorizam a humanidade desde os primórdios. Muitos estudiosos acreditam que foi graças aos raios que os primatas desceram das árvores para o chão. Além disso, muitos mitos e crenças estão associados a elas.

 

Diversas religiões veem raios, relâmpagos e trovões como um expressão da fúria divina. Exemplos disso são o martelo de Thor e o dardo divino de Virgílio, que castigava os homens ao lançar fogo, chuva e granizo. As tempestades faziam o homem sentir-se impotente e assustado, acreditanto que estava diante de uma manifestação divina para puni-lo. É por isso que no alto de catedrais do período medieval, podemos encontrar as gárgulas, figuras monstruosas que deveriam espantar os raios e relâmpagos com sua feiura.


Qual é a diferença entre raios, relâmpagos e trovões e como eles acontecem?

 

 

Benjamin Franklin, ao realizar sua famosa experiência com uma pipa, descobriu que o raio é uma descarga elétrica. Ela é produzida entre uma nuvem e a terra ou mesmo entre uma nuvem e outra. É uma descarga intensa e visível, chegando a formar um clarão arroxeado, o relâmpago. Ela pode também vir acompanhada de uma onda sonora, o trovão.

 

Os raios têm a sua origem na formação das nuvens. Quando ocorre o ciclo da água, no momento de sua ascensão ao céu por meio da evaporação, na condensação e na sua precipitação, ocorre uma troca de carga entre as partículas de água que se chocam. Quando a nuvem se forma, as cargas negativas se concentram na sua parte inferior, enquanto as positivas vão para o topo.

 

Quando ocorre essa separação de cargas na nuvem, cria-se um campo elétrico. Ele também apresenta carga elétrica negativa na sua parte inferior e positiva na superior. Sua força está diretamente relacionada à quantidade de carga da nuvem. À medida em que aumenta sua carga, mais forte fica o campo elétrico. A intensidade chega a tal ponto que os elétrons existentes na superfície da terra são empurrados para seu interior, tamanha é a carga negativa na parte inferior da nuvem. Com os elétrons repelidos, a superfície da terra passa a ter uma carga positiva de grande força.

 

Para ocorrer a descarga elétrica entre a carga negativa do inferior da nuvem e a superfície positiva da terra, é preciso que haja um caminho condutivo, que será criado pelo próprio campo magnético. É o fenômeno da ionização do ar, que o transforma em um bom condutor de energia.

 

O campo elétrico forte “quebra” o ar em volta da nuvem, fazendo com que a corrente possa fluir e tentar neutralizar a separação de cargas. Isso ocorre porque o campo separa os íons positivos dos elétrons negativos no ar ao seu redor, tornando-o ionizado (também conhecido como plasma). Com o afastamento dessas partículas, os elétrons podem se movimentar mais facilmente e essa liberdade de movimento o torna material bom condutor de eletricidade. A corrente elétrica pode fluir e começa a formar um caminho entre nuvem e solo.

 

Esses caminhos pelo ar ionizado são conhecidos como líderes escalonados. Eles caminham em direção a terra em etapas. Esse processo não ocorre necessariamente em linha reta, já que obstáculos no ar podem fazer com que ele se “quebre” com mais facilidade em direções diferentes, fazendo com que os líderes escalonados escolham esse caminho para chegar até o solo.

 

Os líderes escalonados vão crescendo em estágios  e na direção da superfície da terra. O líder que atinge primeiro o solo mapeia um caminho condutivo entre a nuvem e a terra. Ele ainda não é a descarga elétrica, apenas abre o caminho para ela.

  descargas elétricas

À medida em que os líderes escalonados vão se aproximando do solo, os objetos que estão em sua superfície começam a responder ao campo elétrico. Começam a seguir em direção à nuvem descargas conectantes positivas. Qualquer coisa que esteja na superfície tem o potencial de produzir essas descargas, inclusive o corpo humano. Eles se conectam às nuvens por meio dos líderes escalonados.

 

 

Quando um líder escalonado encontra uma descarga conectante, forma-se um caminho condutor, por onde são descarregadas as correntes elétricas, os raios. A energia dispensada gera grande calor, tornando o raio mais quente do que a superfície solar. É ele quem gera o intenso clarão branco-arroxeado que chamamos de relâmpago. Quando a corrente flui, o ar a sua volta esquenta de tal forma que explode, já que expande muito rapidamente. A explosão gera uma onda sonora, o trovão.

 

As descargas elétricas podem ser de três tipos: da nuvem para o solo, do solo para a nuvem e de nuvem para nuvem.


Características dos raios


  • O canal de descarga por onde passa o raio tem um diâmetro de 2 a 5 centímetros. Em poucos milissegundos sua temperatura chega a 30.000 ºC.
  • Para gerar o som do trovão é utilizado 1% da energia do raio; o restante é convertido em luz.
  • A corrente conduzida pelo raio varia de 10 a 80 kA, mas já foram registradas correntes de até 250 kA.
  • A tensão elétrica do raio é de 10 MV.
  • A duração da descarga elétrica é 0.1 a 1000 ms.

 

 

 

 

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