As tempestades envolvem grandes nuvens chamadas "cumulus nimbus". São nuvens pesadas, com uns 10, ou mais, quilômetros de diâmetro na base e uns 10 a 20 quilômetros de altura. Medidas da carga elétrica em nuvens de tempestade indicam uma distribuição de carga semelhante, a grosso modo, a esta vista ao lado. O topo da nuvem é carregado positivamente e a base, negativamente.
As cargas negativas concentradas no pé da nuvem induzem cargas positivas no solo, abaixo delas. Entre a nuvem e o solo podem surgir diferenças de potencial elétrico da ordem de milhões de volts. É aí que se dão algumas das descargas elétricas que chamamos de raio.
A questão importante, nessa altura de nosso relato, é: como
e por que as cargas se separam na nuvem de tempestade? Pois é, isso
ninguém ainda sabe responder direitinho. Vários palpites já
foram dados, é claro, alguns mais felizes que outros. Um dos melhores
foi apresentado pelo físico Charles T. R. Wilson, o mesmo que inventou
a câmara de nuvens para observar partículas sub-atômicas.
Aliás, também foi dele a idéia de que as tempestades
funcionam como baterias para manter carregado o condensador planetário.
Imagine uma gota de água no interior de uma nuvem, caindo por gravidade.
A figura mostra essa gota com um "pequeno" exagero no tamanho. Como a gota está na presença de nosso conhecido campo elétrico de 100 V/m, haverá alguma separação de cargas dentro dela. A gota fica polarizada, com a parte de cima negativa e a de baixo, positiva. Na queda, a gota vai encontrando alguns dos tais íons positivos e negativos que existem na atmosfera. Os íons positivos são repelidos pela frente de ataque da gota em queda, enquanto os íons negativos são atraídos. Desse modo, à medida que cai, a gota vai acumulando cargas negativas e levando-as para a base da nuvem. Por consequência, a parte de cima da nuvem fica cada vez mais positiva.
O problema com esse modelo é que a carga total envolvida em uma nuvem de tempestade é muito grande e, aparentemente, o número de íons disponíveis não é suficiente para justificá-la. Na tentativa de salvar o modelo, Wilson e vários outros inventaram alguns truques mais ou menos engenhosos. A verdade, no entanto, é que ainda não existe um modelo inteiramente aceito e comprovado para o mecanismo de separação de cargas em uma nuvem de tempestade.
Essa é uma boa notícia para quem pretende, algum dia, ser um físico (ou física) da atmosfera. Talvez seja você que resolva esse quebra-cabeças. E, se for um físico (ou física) experimental, terá ocasião de fazer vôos de alta adrenalina pelo interior de nuvens turbulentas. Divirta-se.
Fonte: www.fisica.ufc.br