Com uma câmera de alta velocidade e a sorte de estar no lugar certo na hora certa, o físico Marcelo Saba, pesquisador do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e Ph.D. O candidato Diego Rhamon obteve uma imagem única de relâmpagos mostrando detalhes das conexões com edifícios próximos.
A imagem apareceu na capa da edição de 28 de dezembro de 2022 da Geophysical Research Letters (GRL) , que apresentava um artigo com Saba como primeiro autor.
"A imagem foi capturada em uma noite de verão em São José dos Campos [SP] enquanto um raio carregado negativamente se aproximava do solo a 370 km por segundo. Quando estava a algumas dezenas de metros do solo, para-raios e objetos altos no topo de prédios próximos produziram descargas positivas para cima, competindo para se conectar ao golpe para baixo . A imagem final antes da conexão foi obtida 25 milésimos de segundo antes de o raio atingir um dos prédios", disse Saba.
Ele usou uma câmera que tira 40.000 quadros por segundo. Quando o vídeo é reproduzido em câmera lenta, ele mostra como as descargas atmosféricas se comportam e também como podem ser perigosas se o sistema de proteção não estiver instalado corretamente: Embora existam mais de 30 para-raios nas proximidades, o impacto não foi ligado a eles mas para uma chaminé no topo de um dos edifícios. “Uma falha na instalação deixou a área desprotegida. O impacto de uma descarga de 30.000 amperes causou um estrago enorme”, disse.
Em média, 20% de todas as descargas atmosféricas envolvem uma troca de descargas elétricas entre as nuvens e o solo. Os outros 80% ocorrem dentro das nuvens. Quase todas as descargas que tocam o solo são descargas nuvem-solo. Ataques ascendentes também ocorrem, mas são raros e começam no topo de estruturas altas, como montanhas, arranha-céus, torres e antenas. As descargas atmosféricas também podem ser classificadas como negativas ou positivas, dependendo da carga transferida para o solo.
"Os raios podem ter uma extensão de até 100 km e transportar correntes de até 30.000 amperes, equivalente à corrente usada simultaneamente por 30.000 lâmpadas de 100 watts. Em alguns casos, a corrente pode chegar a 300.000 amperes. A temperatura de um raio típico é de 30.000° C, cinco vezes a temperatura da superfície do sol", disse Saba.
Tudo começa com a eletrificação das nuvens, explicou. O mecanismo é pouco conhecido, mas basicamente envolve o atrito entre partículas de gelo, gotas de água e granizo, liberando cargas e criando polaridades entre diferentes regiões de nuvens, com diferenças de potencial elétrico que variam de 100 milhões de volts a 1 bilhão de volts.
“Lembre-se de que as nuvens de tempestade são estruturas enormes. O fundo fica de 2 km a 3 km do solo, o topo pode atingir 20 km de altitude e o diâmetro pode ser de 10 km a 20 km”, disse.
Os relâmpagos se ramificam à medida que as cargas elétricas buscam o caminho de menor resistência, em vez do caminho mais curto, que seria uma linha reta. O caminho de menor resistência, geralmente um ziguezague, é determinado por diferentes características elétricas da atmosfera, que não é homogênea. "Um raio composto de várias descargas pode durar até 2 segundos. No entanto, cada descarga dura apenas frações de milissegundos", disse Saba.
Os pára-raios não atraem nem repelem os raios, acrescentou. Nem "descarregam" nuvens, como se costumava acreditar. Eles simplesmente oferecem aos raios uma rota fácil e segura para o chão.
Como nem sempre é possível contar com a proteção de um pára-raios e a maioria das descargas atmosféricas ocorre no verão nos trópicos, vale a pena considerar o conselho de Saba. "As tempestades são mais frequentes à tarde do que pela manhã, por isso tome cuidado com as atividades ao ar livre nas tardes de verão. Procure abrigo se ouvir um trovão, mas nunca sob uma árvore ou poste, e nunca sob um telhado frágil", disse ele.
"Se você não conseguir encontrar um lugar seguro para se abrigar, fique no carro e espere a tempestade passar. Se não houver carro ou outro abrigo disponível, agache-se com os pés juntos. Não fique em pé ou deite-se no chão . Dentro de casa, evite contato com eletrodomésticos e telefones fixos."
É possível sobreviver ao ser atingido por um raio, e há muitos exemplos. As chances aumentam se a pessoa receber atendimento rapidamente. "A parada cardíaca é a única causa de morte. Neste caso, a ressuscitação cardiopulmonar é o tratamento recomendado", disse Saba.
Saba começou a estudar raios sistematicamente com câmeras de alta velocidade em 2003, desde então construiu uma coleção de vídeos de raios filmados em alta velocidade que se tornou a maior do mundo.