Quando as nuvens brancas começam a ficar com uma cor mais acinzentada e o céu todo escurece, é certo que vai chover. E, na maioria das vezes, junto com a água também vem os raios que assustam muitas pessoas.
E para se “livrar” deles, muita gente recorre aos para-raios. Mas, você sabe como eles funcionam? Bom, o físico Marcelo Saba, pesquisador do Instituto Nacional de Pesquisa Espaciais (Inpe), e o doutorando Diego Rhamon, conseguiram captar várias imagens que mostram exatamente como esses objetos trabalham.
As fotos foram tiradas com uma câmera de vídeo ultrarrápida em São José dos Campos, em São Paulo. Eles conseguiram imagens perfeitas mostrando detalhes de sua conexão com vários para-raios localizados nas imediações.
“Quando um raio descendente de carga negativa se aproximava do solo com a velocidade de 370 quilômetros por segundo [km/s]. No instante em que a descarga estava a apenas algumas dezenas de metros do solo, vários para-raios e saliências de edifícios situados na região produziram descargas positivas ascendentes, competindo para conectar-se com o raio que descia. A imagem final anterior à conexão foi obtida 25 milionésimos de segundo antes do impacto do raio sobre um dos prédios”, explicou Saba.
Segundo o pesquisador, a câmera captou 40 mil imagens por segundo. Rodado em superslow motion (função que grava o momento rapidamente de modo lento), o vídeo mostra como os para-raios se comportam. Além disso, com o trabalho é possível ver que os raios podem ser um perigo se esses equipamentos de proteção não estiverem instalados da forma correta.
Nas imagens, existem 30 para-raios nas proximidades e o raio não se conectou com nenhum deles, mas, sim, com a chaminé de um forno localizado na cobertura de um dos edifícios.
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“Uma falha na instalação deixou essa área desprotegida. E o impacto de uma corrente de 30 mil amperes produziu nela um estrago impressionante”, afirmou o físico.
O trabalho rendeu aos pesquisadores a capa da Geophysical Research Letters, uma das mais importantes revistas científicas da área.
Corrente elétrica de 30 mil lâmpadas de 100 watts
Em média, 20% dos raios são constituídos por trocas de carga elétrica entre as nuvens e o solo. Os 80% restantes são compostos por descargas elétricas no interior das nuvens. Dos que tocam o solo, a quase totalidade são raios descendentes: começam na nuvem e vêm para o solo. Raios ascendentes também existem, mas são raros.
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“Os raios podem alcançar até 100 km de comprimento. E transportar correntes da ordem de 30 mil amperes. Isso equivale à corrente utilizada por 30 mil lâmpadas de 100 watts funcionando juntas. Em alguns casos, a corrente pode chegar a 300 mil amperes. A temperatura de um raio, de 30 mil oC, é cinco vezes maior do que a temperatura da superfície do Sol”, afirma Saba.
Como os raios se formam
Segundo o pesquisador, tudo começa com a eletrificação das nuvens. Mas ainda não se sabe exatamente qual o mecanismo. Mas, a grosso modo, os raios se formam do atrito entre partículas de gelo, gotículas de água e granizo, que libera cargas e cria polaridades entre diferentes regiões das nuvens, com diferenças de potencial elétrico que variam de 100 milhões a 1 bilhão de volts.
A forma ramificada assumida pelos raios se explica pelo fato de que as cargas elétricas buscam o caminho mais fácil, isto é, que oferece menor resistência, e não o caminho mais curto, que seria a linha reta. O caminho mais fácil, geralmente em zigue-zague, é determinado por diferentes características elétricas da atmosfera, que não é homogênea.
Para-raios não atraem raios
Sabe destaca que o para-raios não atrai nem repele os raios. Tampouco descarrega as nuvens como se pensava antigamente. Ele simplesmente oferece ao raio um caminho fácil e seguro até o solo.