O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) obteve uma imagem inédita da descarga de um raio, mostrando detalhes de sua conexão com vários para-raios localizados nas imediações. O pesquisador Marcelo Saba e o doutorando Diego Rhamon, do INPE, capturaram a imagem com uma câmera de vídeo ultrarrápida, em uma noite de verão em São José dos Campos (SP), 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 raridade da imagem fez com que ela fosse reproduzida na capa da Geophysical Research Letters (GRL), uma das mais importantes revistas científicas da área. O trabalho contou com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).
Imagem espetacular em superslow motion
Segundo Saba, a câmera captou 40 mil imagens por segundo, o que permitiu rodar o vídeo em superslow motion e observar como os para-raios se comportam. A imagem final anterior à conexão foi obtida 25 milionésimos de segundo antes do impacto do raio sobre um dos prédios. A espectacularidade da imagem impressionou os editores da GRL, que escolheram a imagem para a capa da publicação.
O estudo sistemático de relâmpagos com câmeras de alta velocidade foi iniciado em 2003, ainda vigente, e proporcionou o maior banco de vídeos de raios filmados em alta velocidade no mundo. O pesquisador e seus orientandos já foram contemplados com 17 auxílios ou bolsas providos pela FAPESP.
A importância dos para-raios
A imagem inédita da descarga de um raio mostra como os para-raios são importantes na proteção contra raios. No entanto, é essencial que os equipamentos de proteção estejam corretamente instalados, pois uma falha na instalação pode deixar áreas desprotegidas. Nesse caso, os raios podem ser um perigo, produzindo um estrago impressionante em sua conexão com os edifícios.
Segundo Saba, o para-raios não atrai nem repele os raios, nem descarrega as nuvens, como se pensava antigamente. Ele simplesmente oferece ao raio um caminho fácil e seguro até o solo. Por isso, é importante contar com a proteção de um para-raios, especialmente durante as tempestades de verão.
Como os raios se formam
O mecanismo da eletrificação das nuvens ainda não é inteiramente conhecido. No entanto, sabe-se que decorre do atrito entre partículas de gelo, gotículas de água e granizo, que libera cargas e cria polaridades entre diferentes regiões das nuvens. Isso gera diferenças de potencial elétrico que variam de 100 milhões a 1 bilhão de volts.
As tempestades elétricas são estruturas enormes, que têm sua base a 2 ou 3 km do solo e cujo topo pode alcançar até 20 km de altitude. Seus diâmetros variam entre 10 e 20 km. A forma ramificada assumida pelos raios se explica pelo fato de que as cargas elétricas buscam o caminho mais fácil, ou seja, aquele 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.
Os raios podem ter até 100 km de comprimento e transportar correntes da ordem de 30 mil amperes, o que 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 graus Celsius, é cinco vezes maior do que a temperatura da superfície do Sol.
Tipos de raios
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, que começam na nuvem e vêm para o solo. Raios ascendentes também existem, mas são raros e só acontecem a partir de estruturas altas, como topos de montanhas, arranha-céus, torres e antenas. Dependendo da carga que transferem ao solo, os raios podem ser classificados como negativos ou positivos.
Prevenção contra raios
Como o verão é a época em que ocorre a maioria das descargas elétricas atmosféricas, é importante tomar medidas de prevenção contra raios. As tempestades acontecem mais à tarde do que de manhã, por isso, é preciso ter cuidado com as atividades ao ar livre nas tardes de verão. Ao ouvir um trovão, é necessário buscar abrigo e nunca ficar embaixo de árvores ou postes, nem mesmo sob coberturas precárias. No caso de não haver um local robusto para se proteger, é preciso ficar dentro do carro e esperar a tempestade passar. Se não houver carro nem qualquer outro lugar onde se abrigar, é necessário ficar de cócoras com os pés juntos, nunca de pé ou deitado.
Conclusão
Os raios são fenômenos naturais espetaculares, mas também podem ser perigosos. A pesquisa realizada pelo físico Marcelo Saba, pesquisador do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), e pelo doutorando Diego Rhamon resultou em uma imagem inédita da descarga de um raio, mostrando detalhes de sua conexão com vários para-raios localizados nas imediações. Essa imagem espetacular foi reproduzida na capa da Geophysical Research Letters (GRL), uma das mais importantes revistas científicas da área. O trabalho contou com o apoio da FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo).
Saba e seus orientandos foram contemplados com 17 auxílios ou bolsas providos pela FAPESP. Seu estudo sistemático de relâmpagos com câmeras de alta velocidade em 2003 resultou no maior banco de vídeos de raios filmados em alta velocidade no mundo.
Como se pode ver, existem diversas informações importantes sobre raios que podem ajudar as pessoas a se protegerem deles. É importante seguir as recomendações de Saba para evitar acidentes durante as tempestades elétricas.