No mesmo espírito, comoBenjamin Franklin e suas experiências como a da famosa pipa, Joseph Dwyer é um cientista disposto a valente trovoada em expansão para entender mais sobre raios. Ele explica que apesar de nos ser familiar, nós não percebemos. Mas Dwyer e seus colegas sem medo estudam na Florida International Center para Research Lightning e testem numa missão para mudar este facto, atirando numa espécie de lançador de ”rockets” dentro de uma “thundercloud” para desencadear trovões, desta maneira eles conseguem estudar em condições semi-controladas.

Nós aprendemos sobre relâmpagos na escola, eu pensei que era um caso encerrado?

Bem, sabemos que inicia um raio no interior de uma tempestade, mas não temos certeza como ele inicia – como ela começa. Na verdade, existem ainda três grandes questões. A primeira é a sua iniciação. A segunda é como se propaga, por vezes através de quilómetros de ar? E a terceira é, quando atinge o chão – como se escolhe para atingir este objecto e não o outro objecto?

Mas não é apenas uma descarga eléctrica entre nuvens carregadas e o solo?

Em certo sentido, mas o grande problema é que para se conseguir uma faísca, o ar precisa de quebrar-se. Ele precisa parar de ser um isolante e começar a ser um condutor. É comum essa experiência se você tocar uma maçaneta da porta e se suceder uma faísca entre os dedos e a maçaneta. O que acontece é que as cargas estão concentradas em seu dedo e você consegue ter um grande campo elétrico. Então, como se aproxima o dedo do campo e a ruptura convencional é alcançado, que é cerca de 3 milhões de volts por metro – e, em seguida, o ar é “quebrado”.

O problema é se você olhar para dentro de uma tempestade de nuvens, o campo de ruptura que você precisa para fazer uma “quebra” nunca é encontrado. As pessoas têm lançado balões por décadas, eles voam em aviões, eles lanço foguetes. mas os campos que registam não estão nem perto da realeza desta força.

O raio vai atacar de qualquer maneira em algum lugar, então nós porque não fazemos o raio aqui e agora?

Como você cria seus relâmpagos?

Quando uma tempestade vem sobrecarga – e isso é bastante comum aqui na Flórida, já que estamos na capital dos relâmpagos – Nós medimos os campos eléctricos e podemos dizer quando as condições são boas para um raio. O raio vai atacar de qualquer maneira em algum lugar, então porque não fazemos aqui e agora?

Assim, lançamos um foguete de pequeno porte com arame por trás dele. O foguete é de cerca de um metro de altura e tem um carretel de fio de cobre revestido de Kevlar anexado a sua parte inferior, e uma extremidade do fio fica preso ao chão. Assim como o foguete sobe o fio sai do carretel então você deixa muito rapidamente com várias centenas de metros de fio pendurado lá no ar.

A que distância estamos de um raio?

Quando percebemos que uma tempestade se aproxima do local onde nos encontramos, a primeira providência que devemos tomar é procurar um lugar seguro para nos protegermos dos raios.

Um raio é uma descarga de elétrons que acontece entre a nuvem e o solo – ou seja, nada mais do que uma grande faísca. Comumente os raios ocorrem em tempestades ou chuvas fortes, mas eles podem ocorrer em qualquer situação onde haja grande concentração de carga elétrica, como em tempestades de neve, areia ou erupções vulcânicas. Se considerarmos um raio vindo de uma nuvem, podemos ter uma descarga da nuvem para o ar, da nuvem para nuvem e do solo para nuvem (sim, existem raios que “saem” do chão em direção ao céu!)

Mas, é possível saber se uma tempestade de raios se aproxima de um determinado local? A resposta é sim e calcular esta distância é uma tarefa muito simples.

Sabemos que a velocidade média do som no ar é de aproximadamente 343 m/s a uma temperatura de 25°C. A velocidade do som é a razão entre a distância percorrida pela onda sonora e o tempo em que esta onda leva para percorrê-la e depende basicamente da temperatura e do onde a onda sonora é emitida: quanto maior a temperatura e menos denso o meio de propagação, mais veloz a onda sonora se torna.

Nós vemos a luz do raio (o relâmpago) muito antes de ouvir seu som (o trovão) por que a luz é muito mais veloz do que som; a velocidade da luz é de aproximadamente 300000000 m/s, enquanto a velocidade do som é de 343 m/s.

Portanto, se a velocidade média está envolvida, podemos utilizar expressão matemática que a relaciona:

Como conhecemos a velocidade média do som, precisamos descobrir ou a distância ou o tempo em que a onda se desloca. E é aí que você entra. Toda vez que você observar um relâmpago, comece a contar e pare sua contagem assim que ouvir o trovão. O valor que você obteve será o tempo em que a onda sonora levou para chegar até seus ouvidos. Assim, obtendo a distância na expressão (1), temos:

Então, toda vez que você ver um raio e quiser calcular a que distância o raio se encontra de você, basta contar quantos segundos você leva para ouvir o trovão resultante do raio e multiplicar o resultado por 343 para obtê-la em metros. Mas se você prefere a distância em quilômetros, basta converter a velocidade para km/s, o que nos dá 0,343 km/s. Assim, se você contou 10 segundos desde a visualização do relâmpago até ouvir o trovão, o raio está a 3430 m ou 3,43 km de distância (é por causa desta transformação entre as unidades da velocidade que muitos preferem dividir o tempo por 3 ao invés de multiplicar os segundos por 0,343 para obter a distância do raio em quilômetros. É um arredondamento muito grande, mas neste caso é de certa forma válido, pois aumenta a margem de segurança da distância que o raio se encontra de você).

Portanto, toda vez que você ver um raio “rasgando” o céu, comece a contar quanto tempo você demora em ouvir o trovão e procure um abrigo seguro o mais rápido possível. Lembre-se de que as tempestades se movimentam muito rapidamente!

Alguns fatos interessantes sobre os raios:

Os relâmpagos aparecem todos recortados no céu porque as descargas procuram os caminhos de menor resistência numa atmosfera cheia de cargas elétricas variáveis. Geralmente, as mudanças de direção (ziguezague) do raio que está caindo ocorrem a cada 50 metros;
O inventor do para-raios, Benjamin Franklin (1706-1790), fez em 1752 uma experiência que quase lhe custou a vida: usou um fio de metal num papagaio (pipa) que empinou numa tempestade, preso a uma chave, que por sua vez era manobrada através de um fio de seda. Sua sorte foi que apenas algumas cargas elétricas leves desceram por esse dispositivo, pois se tivesse realmente atraído um raio, teria morrido eletrocutado, como aconteceu com o físico russo Georg Richmann, que tentou repetir a experiência. Já a linha fina usada nos papagaios comuns não tem grande capacidade de condução de cargas elétricas (devido à pequena espessura do fio e às características da linha, a condutividade é mínima);
A energia transferida pelo raio entre a nuvem e a terra é em média de 1012 watts (uma lâmpada comum de 100 watts consome essa energia se ficar ligada pouco mais de dez horas). O que mata, no raio, é o choque e o calor produzidos por sua alta amperagem. Os homens são mais atingidos que as mulheres, pelo simples fato de haver mais homens que mulheres fora das casas, quando ocorrem as tempestades;
Ao contrário do dito popular, um segundo raio tem muitas possibilidades de cair no mesmo lugar que o primeiro, pois o campo elétrico que atraiu o primeiro raio ainda permanece por algum tempo, podendo atrair o segundo;
O raio só se torna visível na fase final do processo, quando ocorre a chamada descarga de retorno. Pode ser positivo ou negativo, sendo que o positivo (mais raro) tem o dobro da amperagem do negativo e sua corrente elétrica contínua dura cerca de 200 milésimos de segundo, mais que o dobro do tempo verificado no raio negativo (daí serem os raios positivos mais destrutivos, podendo iniciar um incêndio florestal). A diferença é que os negativos partem da base da nuvem, enquanto os positivos surgem do topo do cumulus nimbo, carregado positivamente. Na Região Sudeste do Brasil, curiosamente, 60% dos raios são positivos (contra a média mundial de apenas 10%), não sendo conhecida ainda uma explicação definitiva para o fenômeno (suspeita-se que seja pela reunião de grande número de cumulo nimbos com as correntes atmosféricas procedentes da Antártida, formando um campo elétrico positivo no topo das nuvens tão forte e distante das bases dessas nuvens que trocaria energia diretamente com a terra