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Nuvem

 

As nuvens são das principais responsáveis pela existência da Meteorologia. Sem elas, não existiriam fenómenos como a neve, trovões e relâmpagos, arco-íris ou halos.

Seria imensamente monótono olhar para o céu: apenas existiria o céu azul.

Uma nuvem consiste num agregado visível de pequenas gotas de água ou cristais de gelo suspensos no ar. Umas são encontradas a altitudes muito elevadas, outras quase tocam no chão. Podem assumir formas diversas, mas são geralmente divididas em 10 tipos básicos.

Classificação de Nuvens

Apesar de os astrónomos antigos terem atribuido nomes às maiores constelações há cerca de 2000 anos, as nuvens não foram devidamente identificadas e classificadas até inícios do século XIX. O naturalista francês Lamarck (1744-1829) propôs o primeiro sistema de classificação de nuvens em 1802, não tendo o seu trabalho sido reconhecido. Um ano mais tarde, foi a vez do inglês Luke Howard apresentar um novo sistema, sendo este aceite pela comunidade científica.

Em 1887, Abercromby e Hildebrandsson generalizaram o sistema de Howard, sendo este o utilizado atualmente.

As nuvens aparecem assim divididas segundo as suas dimensões e altura da base:

Classe Designação Símbolo Altura da base (km)
Nuvens Altas Cirrus (Cirro) Ci 7-18
Cirrocumulus (Cirrocumulo) Cc

7-18

Cirrostratus (Cirrostrato) Cs 7-18
Nuvens Médias Altostratus (Altostrato) As 2-7
Altocumulus (Altocumulo) Ac 2-7
Nuvens Baixas Stratus (Estrato) St 0-2
Stratocumulus (Estratocumulo) Sc 0-2
Nimbostratus (Nimbostrato) Ns 0-4
Nuvens com desenvolvimento vertical Cumulonimbus (Cumulonimbo) Cb 0-3
Cumulus (Cumulo) Cu 0-3

Apesar de parecerem muitos tipos, basta notar que resultam da combinação de algumas características básicas:

As nuvens altas são sempre antecedidas do prefixo cirro porque apresentam sempre um aspecto ténue e fibroso
As nuvens médias apresentam o prefixo alto
A designação estrato entra nas nuvens de maior extensão horizontal, enquanto a designação cumulo entra nas de maior desenvolvimento vertical
As nuvens capazes de produzir precipitação identificam-se com o termo nimbo.

Identificação de Nuvens

Vamos então identificar em pormenor cada um dos tipos, ilustrando com uma imagem representativa.

Cirrus

São as nuvens altas mais comuns. São finas e compridas e formam-se no topo da troposfera. Formam estruturas alongadas e permitem inferir a direção do vento àquela altitude (geralmente de Oeste). A sua presença é normalmente indicadora de bom tempo.

Cirrocumulus

São menos vistas do que os cirrus. Aparecem como pequenos puffs, redondos e brancos. Podem surgir individualmente ou em longas fileiras. Normalmente ocupam uma grande porção de céu.

Cirrostratus

São as nuvens finas que cobrem a totalidade do céu, causando uma diminuição da visibilidade. Como a luz atravessa os cristais de gelo que as constituem, dá-se refração, dando origem a halos e/ou sun dogs. Na aproximação de uma forte tempestade, estas nuvens surgem muito frequentemente e portanto dão uma pista para a previsão de chuva ou neve em 12 - 24h.

Altocumulus

São nuvens médias que são compostas na sua maioria por gotículas de água e quase nunca ultrapassam o 1 km de espessura. Têm a forma de pequenos tufos de algodão e distiguem-se dos cirrocumulus porque normalmente apresentam um dos lados da nuvem mais escuro que o outro. O aparecimento desta nuvens numa manhã quente de Verão pode ser um sinal para o aparecimento de nuvens de trovoada ao final da tarde.

Altostratus

São muito semelhantes aos cirrostratus, sendo muito mais espessas e com a base numa altitude mais baixa. Cobrem em geral a totalidade do céu quando estão presentes. O Sol fica muito ténue e não se formam halos como nos cirrostratus. Uma outra forma de os distinguir é olhar para o chão e procurar por sombras. Se existirem, então as nuvens não podem ser altostratus porque a luz que as consegue atravessar não é suficiente para produzir sombras. Se produzirem precipitação podem originar nimbostratus.

Nimbostratus

Nuvens baixas, escuras. Estão associados aos períodos de chuva contínua (de intensidade fraca a moderada). Podem ser confundidos com altostratus mais grossos, mas os nimbostratus são em geral de um cinzento mais escuro e normalmente nunca se vê o Sol através deles.

Stratocumulus

Nuvens baixas que aparecem em filas, ou agrupadas noutras formas. Normalmente consegue ver-se céu azul nos espaços entre elas. Produzem-se frequentemente a partir de um cumulus muito maior por altura do pôr-do-sol. Diferem dos altocumulus porque a sua base é muito mais baixa e são bastante maiores em dimensão. Raramente provocam precipitação, mas podem eventualmente provocar aguaceiros no Inverno se se desenvolverem verticalmente em nuvens maiores e os seus topos atingirem uma temperatura de -5ºC.

Stratus

É uma camada uniforme de nuvens que habitualmente cobre todo o céu e lembra um nevoeiro que não chega a tocar no chão. Aliás, se um nevoeiro espesso ascender, originam-se nuvens deste tipo. Normalmente não originam precipitação, que, a ocorrer, o faz sob a forma de chuvisco. Não deve ser confundida com os Nimbostratus (visto que estes originam precipitação fraca a moderada). Além disso, os stratus apresentam uma base mais uniforme. Além disso, estas nuvens não devem ser confundidas com altostratus visto que não deixam passar a luz direta do Sol.

Cumulus

São as nuvens mais vulgares de todas e aparecem com uma grande variedade de formas, sendo a mais vulgar a de um bocado de algodão. A base pode ir desde o branco até ao cinzento claro e pode localizar-se a partir dos 1000m de altitude (em dias húmidos). O topo da nuvem delimita o limite da corrente ascendente que lhe deu origem e habitualmente nunca atinge altitudes muito elevadas. Surgem bastante isoladas, distinguindo-se assim dos stratocumulus. Além disso, os cumulus têm um topo mais arredondado. Estas nuvens são normalmente chamadas cumulus de bom tempo, porque surgem associadas a dias soalheiros.

Cumulonimbus

São nuvens de tempestade, onde os fenómenos atmosféricos mais interessantes têm lugar (trovoadas, aguaceiros, granizo e até tornados). Extendem-se desde os 600m até à tropopausa (12 000 m). Ocorrem isoladamente ou em grupos. A energia libertada na condensação das gotas resulta em fortes correntes no interior da nuvem (ascendentes e descendentes). Na zona do topo, existem ventos fortes que podem originar a forma de uma bigorna.

Fonte: geofisica.fc.ul.pt

Nuvem

Definição de nuvens segundo o Atlas Internacional de Nuvens (Organização Meteorológica Mundial-MMO): é um conjunto visível de partículas minúsculas de água líquida ou de gelo, ou de ambas ao mesmo tempo, em suspensão na atmosfera. Este conjunto pode conter partículas de água líquida ou de gelo em maiores dimensões, e partículas procedentes, por exemplo de vapores industriais, de fumaça ou de poeira.

CLASSIFICAÇÃO DAS NUVENS

Apesar da freqüente evolução das nuvens, que mudam constantemente, é possível definir formas características que permitem c1assifica-las em diferentes grupos.

Estabeleceu-se como critério de classificação subdividi-las em gêneros, espécies e variedades:

Gêneros: Existem 10 gêneros de nuvens: Cirrus, Cirrocumulus, Cirrostratus, Altocumulus, Altostratus, Nimbostratus, Stratocumulus, Stratus, Cumulus e Cumulonimbus.
Espécies
: Uma nuvem observada, pertencente a um determinado gênero, só pode ser classificada em uma única espécie, o que significa que as espécies se excluem mutuamente. Ao contrário, há espécies que podem pertencer a vários gêneros. Por exemplo, se nuvens Cirrocumulus, Altocumulus e Stratocumulus apresentam perfil em forma de lente, esses três gêneros citados tem uma espécie que lhes é comum, denominada "lenticularis".
Variedades:
São determinadas pelas características particulares que as nuvens apresentam. Tais características referem-se à disposição dos elementos das nuvens (em forma de ondas, por exemplo), ao maior ou menor grau de transparência etc. Uma determinada variedade pode aparecer em vários gêneros. Uma nuvem pode também reunir em si as características de diversas variedades.

Além dos critérios acima definidos, algumas nuvens podem apresentar particularidades suplementares, como mamas, rastos de precipitações, farra,s etc.

Finalmente, parte de uma nuvem pode desenvolver-se e dar origem a ou a nuvem de ~gênero diferente da nuvem~mãe.

O quadro 1 indica a classificação das nuvens, adotada no Atlas Internacional de Nuvens.

Além das nuvens constantes no Quadro 1, existem ainda alguns tipos especiais: nuvens orográficas, nuvens nacaradas, nuvens noturnas luminosas, rastos de condensação, nuvens de incêndios e nuvens de erupções vu1cânicas

As definições especificas de todos Os tipos de nuvens não serão aqui apresentadas, por fugirem aos objetivos deste trabalho. O leitor interessado poderá~ obtê-las consultando o Atlas Internacional, geralmente disponível nas Estações Meteorológicas. Pode-se adiantar que não é tarefa fáci1 a identificação precisa de todos os tipos de nuvens. Mesmo ap6s longa experiência de observações diárias, o observador terá de recorrer eventualmente ao Atlas. Portanto, discutir-se-á, a seguir, a Classificação das Nuvens com um pouco mais de detalhes, apresentando apenas os casos principais, além de alguns conceitos adicionais.

As observações mostram que as nuvens estão geralmente situadas a alturas compreendidas entre o nível do mar e 18 km nas regiões tropicais, 13 km nas latitudes médias e 8 km nas regiões polares.

Convencionalmente, a parte da atmosfera em que as nuvens se apresentam habitualmente foi dividida verticalmente em três camadas - camada superior, camada média e camada inferior.

Cada camada está definida pelo conjunto dos níveis em que as nuvens de CERTOS gêneros apresentam-se mais freqüentemente, isto é:

a) Camada Superior (nuvens altas) : Cirrus, Cirrocumulus e Cirrostratus
b) Camada Média (nuvens médias) :
Altocumulus
c) Camada Inferior (nuvens baixas):
Stratocumulus e Stratus.

Na realidade, as camadas confundem-se um pouco e seus limites dependem da latitude. As alturas aproximadas destes limites estão indicadas no quadro 2.

É freqüente um tipo de nuvem pertencente a uma camada invadir outra camada. 0 caso mais destacável refere-se aos Cumulus e Cumulonimbus, que têm suas bases na camada inferior, mas seus topos penetram com freqüência na camada média e, não raramente, na camada superior.

A seguir, transcrever-se-ão definições apresentadas pelo Atlas Internacional de Nuvens, por tratar-se de assunto adotado pela comunidade meteorológica e utilizado operacionalmente:

Alturas Aproximadas das Camadas Superior, Média e Inferior (ATLAS INTERNACIONAL DE NUVENS - OMM, 1972)

Camadas

  Regiões   Polares

Regiões temperadas

Regiões tropicais

Superior 

de 3 a 8 km

de 5 a 13 km 

de 6 a 18 km

Média 

de 2 a 4 km 

de 2 a  7 km

de 2 a 8 km

Inferior  

da superfície da  terra a 2 km  

da superfície da  terra a 2 km 

da superfície da  terra a 2 km

1) GÊNEROS

As definições dos gêneros, dadas aqui, não se estendem a todos os aspectos possíveis das nuvens, pois se limitam apenas a uma descrição dos tipos principais e dos caracteres essenciais, necessários a distinção de um gênero determinado entre os gêneros que apresentam aspectos um tanto análogos.

Cirrus

Nuvens isoladas com a forma de filamentos broncos e delicados, ou de bancos, ou de faixas estreitas, brancas ou em sua maioria brancas. Estas nuvens têm um aspecto fibroso (cabeludo) ou um brilho sedoso, ou ambas as coisas.

Cirrocumulus

Banco, lençol OIL camada fina de nuvens brancas, sem sombra própria, composta de pequeníssimos elementos em forma de grãos, rugas, etc., soldados ou não, e dispostos mais ou menos regularmente; a maioria dos elementos tem uma largura aparente inferior a um grau

Cirrostratus

Véu de nuvens transparente e esbranquiçado, de aspecto fibroso (cabeludo) ou liso, cobrindo inteiramente ou parcialmente 0 céu, e dando geralmente lugar a fenômenos de halo.

Altocumulus

Banco, lençol ou camada de nuvens brancas ou cinzentas, ou simultaneamente brancas e cinzentas, apresentando geralmente sombras próprias, compostos de pequenas lâminas, seixos, rolos, etc., de aspecto muitas vezes parcialmente fibroso ou difuso, soldados ou não; a maioria dos pequenos elementos dispostos regularmente tem geralmente uma largura aparente compreendida entre um e cinco graus.

Altostratus

Lençol ou camada de nuvens acinzentado ou azulado, de aspecto estriado, fibroso ou uniforme, cobrindo inteiramente ou parcialmente o céu, e podendo apresentar partes suficientemente finas que deixam ver o sol, embora vagamente, como se fosse através de um vidro despolido. Os Altostratus não apresentam fenômenos de halo.

Nimbostratus

Camada de nuvens cinzenta, muitas vezes sombria, cujo aspecto torna-se velado em conseqüência das pancadas mais ou menos contínuas de chuva ou de neve que, na maioria dos casos, atingem o solo. A espessura desta camada é, em toda a sua extensão, suficiente para esconder completamente o Sol.

Existem freqüentemente abaixo desta camada nuvens esfarrapadas, soldadas ou não, com ela.

Stratocumulus

Banco, lençol OIL camada de nuvens cinzentas ou esbranquiçadas, ou mesmo cinzentas e esbranquiçadas, tendo quase sempre partes sombrias, compostas de mosaicos, seixos, rolos, etc., de aspecto não fibroso (salvo a virga) soldados ou não; a maioria dos pequenos elementos dispostos regularmente tem a largura aparente superior a cinco graus.

Stratus

Camada de nuvens geralmente cinzenta, com base uniforme, podendo dar lugar a chuviscos, prismas de gelo ou grãos de neve. Quando o sol é visível através da camada, seu contorno torna-se nitidamente visível.

Os stratus não dão lugar a fenômenos de halo, salvo, eventualmente, a temperaturas muito baixas.

Às vezes, Os stratus se apresentam sob a forma de bancos esfarrapados.

Cumulus

Nuvens isoladas, geralmente densas e de contorno bem delineado, desenvolvendo-se verticalmente em forma de mamelões, de domos ou de torres, e cuja região superior, apresentando várias intumescências, assemelha-se, muitas vezes, a uma couve-flor. As partes destas nuvens iluminadas pelo Sol são, muitas vezes, de um branco ofuscante; sua base, relativamente sombria, é sensivelmente horizontal.

Os cumulus são às vezes dilacerados.

Cumulonimbus

Nuvem densa e potente, de considerável dimensão vertical, em forma de montanha ou de enormes torres. Uma parte pelo menos de sua região superior é geralmente lisa, fibrosa ou estriada, e quase sempre achatado; esta parte se expande muitas vezes em forma de bigorna ou de um grande penacho.

Em baixo da base desta nuvem, comumente muito escura, existem , muitas vezes, nuvens baixas esfarrapadas, ligadas ou não a ela, e precipitações, comumente sob a forma de "virga".

2) ESPÉCIES

As diferentes espécies são definidas aqui. Os gêneros das nuvens com os quais elas se apresentam mais freqüentemente, são também mencionados.

Fibratus

Nuvens isoladas ou véu fino de nuvens, compostas de filamentos sensivelmente retilíneos ou encurvados mais ou menos irregularmente, e que não são terminados em ganchos ou flocos.

Este termo se aplica principalmente aos Cirrus e aos Cirrostratus.

Uncinus

Cirrus, muitas vezes em forma de vírgulas terminados em ganchos, ou par flocos cuja parte superior não tem a forma de protuberância arredondada.

Spissatus

Cirrus cuja espessura é suficiente para que pareçam cinzentos quando situados na direção do Sol.

Castellanus

Nuvens que apresentam, pelo menos em alguma parte da região superior, protuberâncias cumuliformes em forma de pequenas torres, o que dá geralmente a estas nuvens um aspecto denteado. Essas pequenas torres, das quais algumas são mais altas que largas, repousam sobre uma base comum e parecem dispostas em linh A. O caráter "Castellanus" é especialmente visível quando as nuvens são observadas de perfil. Este termo se aplica aos Cirrus, aos Cirrocumulus, aos Altocumulus aos Stratocumulus.

Floccus

Espécie na qual cada elemento da nuvem é constituído por um pequeno floco de aspecto cumuliforme cuja parte inferior, mais ou menos esfarrapada, é comumente acompanhada de virga. Este termo se aplica aos Cirrus, aos Cirrocumulus a aos Altocumulus.

Stratiformis

Nuvens expandidas em camadas, ou em lençol horizontal de grande extensão. Este termo se aplica aos Altocumulus, aos Stratocumulus e, mais raramente, aos Cirrocumulus.

Nebulosus

Nuvem com aspecto de uma camada ou de um véu nebuloso, não apresentando detalhes aparentes. Este termo se aplica principalmente aos Cirrostratus e aos Stratus.

Lenticulans

Nuvens em forma de lentes ou amêndoas, geralmente bastante alongadas e cujos contornos estão normalmente bem delimitados; apresentam às vezes irisações. Estas nuvens aparecem muitas vezes, na formação de nuvens de origem orográficas, mas elas podem igualmente ser observadas em cima de regiões sem orografia acentuada. Este termo se aplica principalmente aos Cirrocumulus, aos Altocumulus e aos Stratocumulus.

Fractus

Nuvens em forma de farrapos irregulares, tendo um aspecto nitidamente dilacerado. Este termo se aplica unicamente aos Stratus e aos Cumulus.

Humilis

Cumulus com pequena dimensão vertical. Geralmente parecem achatados.

Um aspecto de vértebras, de costelas ou de um esqueleto de peixe. Este termo se aplica principalmente aos Cirrus.

Mediocris

Cumulus de dimensão vertical moderada e cujos cumes apresentam protuberâncias pouco desenvolvidas.

Congestus

Cumulus apresentando potuberâncias fortemente desenvolvidas e tendo comumente uma dimensão vertical grande; sua região superior com intumescências tem freqüentemente o aspecto de uma couve-flor.

Calvus

Cumulonimbus no qual algumas protuberâncias, pelo menos na sua região superior, começaram a perder seus contornos cumuliformes, mas na qual nenhuma parte cirriforme pode ser distinguida. As protuberâncias e as intumescências tendem a formar uma massa esbranquiçada, com estrias mais ou menos verticais.

Capillatus

Cumulonimbus caracterizado pela presença, principalmente na sua região superior, de partes nitidamente cirriformes de estrutura claramente fibrosa ou estriada, tendo freqüentemente a forma de uma bigorna, de um penacho ou de uma vastqa cabeleira mais ou menos desordenada. Este tipo de nuvem dá geralmente lugar a pancadas de chuva ou a trovoadas acompanhadas freqüentemente de borrascas e, às vezes, de saraiva; ela dá freqüentemente origem a virgas muito nítidas.

3)VARIEDADES

Encontram-se, em seguida, as definições das diversas variedades existentes. As variedades intortus, vertebratus, undulatus, radiatus, lacunosus e duplicatus referem-se ao arranjo dos elementos das nuvens; as variedades translucidus, perlucidus e opacus, ao grau de transparência das nuvens consideradas em seu conjunto. Os gêneros das nuvens com os quais as variedades se apresentam mais freqüentemente estão também indicados.

Intortus

Cirrus cujos filamentos estão encurvados muito irregularmente e parecem, muitas vezes, emaranhados de maneira caprichosa.

Vertebratus. Nuvens cujos elementos estão dispostos de tal maneira que apresentam um aspecto de vértebras, de costelas ou de um esqueleto de peixe.

Este termo se aplica principalmente aos cirrus.

Undulatus

Nuvens em banco, lençóis ou camadas apresentando ondulações. Essas ondulações podem ser observadas numa camada de nuvens bastante uniforme ou em nuvens compostas de elementos, soldados ou não. Às vezes, aparece um sistema duplo de ondulações. Este termo se aplica principalmente aos Cirrocumulus, Cirrostratus, Altocumulus, Altostratus, Stratocumulus e Stratus.

Radiatus

Nuvens apresentando faixas paralelas ou dispostas em faixas paralelas que, em conseqüência do efeito da perspectiva, parecem convergir para um ponto do horizonte ou, quando as faixas atravessam inteiramente o céu, para dois pontos opostos do horizonte, chamados "ponto ou pontos de radiação". Este termo se aplica principalmente aos Cirrus, Altocumulus, Altostratus, Stratocumulus e Cumulus.

Lacunosus

Nuvens em bancos, lençóis ou camadas, geralmente muito delicadas, caracterizadas pela presença de filtros límpidos e arredondados, distribuídos de maneira mais ou menos regular, e dos quais vários apresentam as bordas esfiapadas. Os elementos das nuvens e os furos límpidos estão dispostos, muitas vezes, de tal maneira, que o seu aspecto é o de uma rede ou de um favo de mel. Este termo se aplica principalmente aos Cirrocumulus e Altocumulus; pode igualmente ser aplicado, embora muito raramente, aos Stratocumulus.

Duplicatus

Nuvens em bancos, lençóis ou camadas, superpostas, situadas em níveis próximos e às vezes parcialmente soldadas. Este termo se aplica principalmente aos Cirrus, Cirrostratus, Altocumulus, Altostratus e Stratocumulus.

Translucidus

Nuvens em bancos extensos, lençóis ou camadas, sendo suficientemente translúcidas em sua maior porte, deixando aparecer a posição do Sol e da Lua. Este termo se aplica aos Altocumulus, Stratocumulus e Stratus.

Perlucidus

Nuvens em banco extenso, lençol ou camada, apresentando entre os seus elementos interstícios bem pronunciados, mas às vezes muito pequenos. Esses interstícios permitem perceber o Sol, a Lua, o azul do céu ou as nuvens situadas por cima delas. Este termo se aplica aos Altocumulus e Stratocumulus.

Opacus

Nuvens em banco extenso, lençol ou camada, cuja maior porte é suficientemente opaca para esconder totalmente o Sol ou a Lua.

Este termo se aplica aos Altocumulus, Altostratus, Stratocumulus e Stratus.

4) PARTICULARIDADES SUPLEMENTARES E NUVENS ANEXAS

Encontram-se, em seguida, as definições das particularidades suplementares e das nuvens anexas. Serão, também, mencionados os gêneros das nuvens com os quais mais freqüentemente se apresentam as particularidades suplementares e as nuvens anexas.

a) Particularidades suplementares

Incus

Regido superior de um Cumulonimbus, expandida em forma de bigorna, de aspecto liso, fibroso ou estriado.

Mamma

Protuberâncias pendentes da superfície inferior de urna nuvem, com o aspecto de mamas.

Esta particularidade suplementar se apresenta mais freqüentemente nos Cirrus, Cirrocumulus, Altocumulus, Altostratus, Stratocumulus e Cumulonimbus.

Virga

Rastos de precipitações verticais ou oblíquas, contíguos à superfície inferior de uma nuvem e que não atingem a superfície da terra. Esta particularidade suplementar se apresenta, na maioria das vezes, nos Cirrocumulus, Altocumulus, Altostratus, Nimbostratus, Stratocumulus, Cumulus e Cumulonimbus.

Praecipitatio

Precipitações (chuva, garoa, neve, pelotas de gelo, saraiva etc.) caindo de uma nuvem e atingindo a superfície da terra. Esta particularidade suplementar se apresenta na maioria dos casos, com os Altostratus, Nimbostratus, Stratocumulus, Stratus, Cumulus e Cumulonimbus.

Arcus

Rolo horizontal, denso, tendo as bordas mais ou menos esfiapadas, situado antes da parte inferior de certas nuvens, e que toma, quando se expande, o aspecto de um arco sombrio e ameaçador. Esta particularidade suplementar se apresenta com os Cumulonimbus e, mais raramente, com os Cumulus.

Tuba

Coluna ou cone de nuvens invertido em forma de funil, saindo da base de uma nuvem; constitui a manifestação nebulosa de um turbilhão de ventos mais ou menos intensos. Esta particularidade suplementar se apresenta com os Cumulonimbus e, muito mais raramente, com os Cumulus.

b) Nuvens anexas

Pileus

Nuvem anexa de fraca dimensão horizontal, em forma de gorro ou capuz; esta nuvem está situada por cima do topo da nuvem cumuliforme ou contíguo a sua parte superior que, muitas vezes, a transpassa. Acontece, muito freqüentemente, observarem-se vários pileus superpostos. 0 pileus apresenta-se principalmente com os Cumulus e os Cumulonimbus.

Velum

Véu de nuvem anexo, de grande extensão horizontal, situado por cima dos topos de uma ou de várias nuvens cumuliformes ou contíguo às regiões superiores que, muitas vezes, o transpassa. O velum se apresenta principalmente com os Cumulus e os Cumulonimbus.

Pannus

Fragmentos esfarrapados que, constituindo às vezes uma camada contínua, aparecem por baixo de uma outra nuvem, podendo com ela se soldarem. Esta nuvem anexa se apresenta, comumente, com os Altostratus, Nimbostratus, Cumulus e Cumulonimbus.

5) NUVENS OROGRAFICAS E AS NUVENS ESPECIAIS

Nuvens orográficas

As nuvens orográficas podem se formar numa corrente de ar que transpõe uma colina, uma montanha isolada ou uma cordilheira; elas podem localizar-se embaixo, no nível ou por cima da parte mais alta do obstáculo. O aspecto destas nuvens orográficas pode afastar-se bastante do aspecto habitual das nuvens que formam cada um dos 10 gêneros; devem, não obstante, ser classificados sempre num ou noutro desses 10 gêneros. As nuvens orográficas pertencem, mais freqüentemente, aos gêneros Altocumulus, Stratocumulus e Cumulus. A constituição física das nuvens orográficas é, em seu conjunto, semelhante à das nuvens pertencentes ao gênero no qual são classificados. As nuvens orográficas, estando associadas ao relevo terrestre, têm geralmente um movimento de conjunto nulo ou muito lento, ainda que o vento ao nível das nuvens possa ser muito forte. Em certos casos, a velocidade do vento pode ser posta em evidência pelo movimento de certos detalhes apreciáveis, como, por exemplo, o dos elementos isolados que são arrastados de um extremo ao outro da nuvem.

A evolução contínua da estrutura interna da nuvem é, em várias ocasiões, muito patente. As nuvens orográficas podem se revestir de múltiplos aspectos diferentes. No caso de uma montanha isolada, as nuvens orográficas podem tomar muitas vezes a forma de um colar em volta da montanha, ou de um capuz cobrindo seu cume, ambas as formas dispostas de modo quase simétrico. As nuvens deste tipo geralmente não produzem precipitações e, quando as produzem, são sempre muito fracas. As colinas ou as montanhas altas podem produzir a formação, na vertente "exposta ao vento" (a barlavento, com relação ao sentido do vento), de nuvens de grande extensão horizontal e que dão lugar a precipitações. Estas nuvens coroam a crista da montanha e se dissolvem imediatamente, longe dela. Quando são observadas de um lugar situado na vertente "sob o vento" (a sotavento, com relação ao sentido do vento), estas nuvens tomam, amiudadamente, o aspecto de uma ampla muralha. No momento de vento forte, podem se formar nuvens orográficas nas proximidades das cristas ou dos cumes, que têm, a sotavento do relevo, o aspecto de uma bandeira flutuando ao vento (a montanha parece então "fumar").

Este tipo de nuvem não deve ser confundido com a neve que é arrancada da crista ou do cume e é arrastada pelo vento. Pode acontecer freqüentemente que uma nuvem orográfica - ou uma reunião de várias dessas nuvens-, geralmente com a forma de lentes ou de amêndoas, apareça por cima da colina ou da montanha, e, às vezes, ligeiramente avançada ou recuada, no sentido do vento. Algumas cadeias de montanhas ou mesmo alguns cumes relativamente pouco elevados sobre regiões de fraco relevo podem provocar a formação de ondas estacionárias no corrente de ar que

Os atravessa. Quando o ar é suficientemente úmido, as nuvens orográficas, chamadas "nuvens de ondas", podem aparecer na crista dessas ondas estaciondrtas; então, é possível observar uma nuvem por cima do cume da montanha ou um pouco adiante e, ao mesmo tempo, uma ou várias, diferentes, um pouco para trás. Neste último caso, as nuvens apresentam-se com intervalos regulares espalhados de vários quilômetros. As nuvens de ondas podem aparecer, também, simultaneamente em vários níveis. As ondas "a sotavento" são, muitas vezes, acompanhadas, nas camadas baixas da atmosfera, por remoinhos estacionários com eixo horizontal, de grandes dimensões e em cuja parte superior pode aparecer urna nuvem em forma de rolo ("nuvem de turbilhão de sotavento").

Nuvens nacaradas

As nuvens nacaradas assemelham-se aos Cirrus ou Altocumulus em forma de lentes. Estas nuvens apresentam irisações bem visíveis, análogas as do nácar; as cores das irisações têm seu brilho máximo quando o Sol se encontra a alguns graus abaixo do horizonte. A constituição física das nuvens nacaradas é ainda desconhecida; existe a hipótese de que estas nuvens sejam constituídas por minúsculas gotículas de água ou por partículas esféricas de gelo. As nuvens nacaradas são raras. Foram observadas principalmente na Escócia e na Escandinávia, mas foram, por vezes, igualmente assinaladas na França e no Alasca. Medidas efetuadas nas nuvens nacaradas, observadas no sul da Noruega, mostraram que estas nuvens se situavam nas altitudes compreendidas entre 21 e 30 qui1ômetros.

Nuvens noturnas luminosas

As nuvens noturnas luminosas parecem-se com os Cirrus tênues, mas geralmente apresentam uma coloração azulada ou prateada, algumas vezes alaranjada ou vermelha; destacam-se sobre o fundo escuro do céu noturno.

A constituição física das nuvens noturnas luminosas é ainda desconhecida, mas há certas razões para se pensar que sejam constituídas por poeiras cósmicas muito finas.

As nuvens noturnas luminosas só foram observadas muito raramente e unicamente na parte setentrional da zona de latitude média do Hemisfério Norte, durante os meses de verão, quando o Sol se encontrava entre 5 e 13 graus abaixo do horizonte. As medições realizadas mostraram que estas nuvens se situam em altitudes compreendidas entre 75 e 90 quilômetros.

Rastos de condensação

Os rastos de condensação são nuvens que se formam no rasto de um avião quando a atmosfera, ao nível do vôo, está suficientemente fria e úmida. Quando de formação recente, tem o aspecto de riscos broncos brilhantes; mas, ao fim de pouco tempo, apresentam intumescências pendentes, com a forma de cogumelos invertidos. Muitas vezes, a existência desses rastos é curta, mas, particularmente quando há presença de Cirrus ou de Cirrostratus eles podem persistir durante várias horas. Os rastos persistentes alargam-se progressivamente e transformam-se, muitas vezes, em grandes bancos felpudos ou fibrosos, tendo o aspecto de Cirrus ou de bancos de Cirrocumulus ou Cirrostratus; com efeito, é, às vezes, muito difícil fazer a distinção entre as nuvens desses gêneros e os rastos de formação antiga. 0 fator principal que intervem na formação dos rastos de condensação é o resfriamento dos gases de escoamento que, em conseqüência da combustão do carburante, tem um forte teor de vapor de água. Rastos fugazes formam-se, às vezes, como conseqüência da expansão do ar nos remoinhos das extremidades das pás das hélices e das asas.

Nuvens de incêndios

Os produtos da combustão provenientes dos grandes incêndios (por exemplo, incêndios das florestas ou incêndios de depósitos de petróleo) tomam freqüentemente o aspecto de nuvens densas, sombrias, apresentando intumescências e parecendo nuvens de convecção fortemente desenvolvidas, das quais se distinguem, não obstante, pela rapidez do seu desenvolvimento e pela sua cor escura. Os produtos da combustão, tais como os que provem dos incêndios de florestas ou das grandes queimadas das matas tropicais, podem ser arrastados pelo vento a grandes distâncias do lugar de onde promanam. Tomam o aspecto de véus estratiformes pouco espessos e de matiz característico; este último dá, às vezes, uma cor azul ao Sol ou à Lua.

Nuvens de erupções vulcânicas

As nuvens formadas pelas erupções vulcânicas assemelham-se, em geral, a nuvens cumuliformes fortemente desenvolvidos, com protuberâncias que crescem rapidamente. Podem expandir-se a grandes altitudes e cobrir grandes regiões; neste caso, o céu apresenta uma coloração característica, capaz de subsistir por várias semanas. As nuvens de erupções vulcânicas são constituídas, em sua maioria, por partículas de poeira ou por outras partículas sólidas de dimensões diversas. Estas nuvens podem igualmente conter partes quase que inteiramente constituídas por gotículas de água e produzir, às vezes, precipitações.

Referências

Vianello, R. L., Alves, A. R.,1991, Meteorologia Básica e Aplicações, Universidade Federal de Viçosa, Imprensa Universitária Viçosa- Minas Gerais.

Fonte: www.fisica.ufc.br

Nuvem

Nuvens

As nuvens são a umidade do ar condensada.

São constituídas por gotículas d'água e/ou cristais de gelo.

Quanto ao seu aspecto podem ser:

Estratiformes: Desenvolvimento horizontal, cobrindo grande área; de pouca espessura; precipitação de caráter leve e contínuo.
Cumuliformes:
Desenvolvimento vertical, em grande extensão; surgem isoladas; precipitação forte, em pancadas e localizadas.

Podem ser líquidas (constituídas por gotículas de água), sólidas (constituídas por cristais de gelo) e mistas (constituídas por gotículas de água e cristais de gelo).

De acordo com o Altas Internacional de Nuvens da OMM (Organização Meteorológica Mundial) existem três estágios de nuvens:

Nuvens Altas: Base acima de 6km de altura - sólidas.
Nuvens Médias:
Base entre 2 a 4 km de altura nos pólos, entre 2 a 7 km em latitudes médias, e entre 2 a 8 km no equador - líquidas e mistas.
Nuvens Baixas:
Base até 2km de altura - líquidas.

Tipos de Nuvens

Cirrus (CI): Aspecto delicado, sedoso ou fibroso, cor branca brilhante.
Cirrocumulus (CC):
Delgadas, compostas de elementos muito pequenos em forma de grânulos e rugas. Indicam base de corrente de jato e turbulência.
Cirrostratus (CS):
Véu transparente, fino e esbranquiçado, sem ocultar o sol ou a lua, apresentam o fenômeno de halo (fotometeoro).
Altostratus (AS):
Camadas cinzentas ou azuladas, muitas vezes associadas a altocumulus; compostas de gotículas superesfriadas e cristais de gelo; não formam halo, encbrem o sol; precipitação leve e contínua.
Altocumulus (AC):
Banco, lençol ou camada de nuvens brancas ou cinzentas, tendo geralmente sombras próprias. Constituem o chamado "céu encarneirado".
Stratus (St):
Muito baixas, em camadas uniformes e suaves, cor cinza; coladas à superfície é o nevoeiro; apresenta topo uniforme (ar estável) e produz chuvisco (garoa). Quando se apresentam fracionadas são chamadas fractostratus (FS).
Stratocumulus (SC):
Lençol contínuo ou descontínuo, de cor cinza ou esbranquiçada, tendo sempre partes escuras. Quando em vôo, há turbulência dentro da nuvem.
Nimbostratus (NS):
Aspecto amorfo, base difusa e baixa, muito espessa, escura ou cinzenta; produz precipitação intermitente e mais ou menos intensa.
Cumulus (Cu):
Contornos bem definidos, assemelham-se a couve -flor; máxima freqüencia sobre a terra de dia e sobre a água de noite. Podem ser orográficas ou térmicas (convectivas); apresentam precipitação em forma de pancadas; correntes convectivas. Quando se apresentam fraccionadas são chamadas fractocumulus (FC). As muito desenvolvidas são chamadas cumulus congestus.
Cumulonimbus (CB): Nuvem
de trovoada; base entre 700 e 1.500 m, com topos chegando a 24 e 35 km de altura, sendo a média entre 9 e 12 km; são formadas por gotas d'água, cristais de gelo, gotas superesfriadas, flocos de neve e granizo.

Caracterizadas pela "bigorna": o topo apresenta expansão horizontal devido aos ventos superiores, lembrando a forma de uma bigorna de ferreiro, e é formado por cristais de gelo, sendo nuvens do tipo Cirrostratos (CS).

Formação das Nuvens

As nuvens são constituídas por gotículas ou cristais de gelo que se forma em torno de núcleos microscópicos na atmosfera. Há vários processos de formação das nuvens e das suas conseqüentes formas e dimensões.

As nuvens são formadas pelo resfriamento do ar até a condensação da água, devido à subida e expansão do ar. É o que sucede quando uma parcela de ar sobe para níveis onde a pressão atmosférica é cada vez menor e o volume de ar se expande. Esta expansão requer energia que é absorvida do calor da parcela, e, por isso, a temperatura desce. Este fenômeno é conhecido por resfriamento adiabático. A condensação e congelamento ocorrem em torno de núcleos apropriados, processos que resultam ao resfriamento adiabático, o qual, em troca, resulta de ar ascendente.

Uma vez formada a nuvem poderá evoluir, crescendo cada vez mais, ou se dissipar. A dissipação da nuvem resulta da evaporação, das gotículas dágua que compõem motivada por um aumento de temperatura decorrente da mistura do ar com outra massa de ar mais aquecida, pelo aquecimento adiabático ou, ainda, pela mistura com uma massa de ar seco.

Uma nuvem pode surgir quando uma certa massa de ar é forçada a deslocar-se para cima acompanhado o relevo do terreno. Essas nuvens, ditas de “origem orográfica” também decorrem da condensação do vapor dágua devido ao resfriamento adiabático do ar.

Constituição das Nuvens

Após formadas as nuvens podem ser transportadas pelo vento no sentido ascendente ou descendente. No primeiro caso a nuvem é forçada a se elevar e, devido ao resfriamento, as gotículas d'água podem ser total ou parcialmente congeladas. No segundo caso, como já vimos, a nuvem pode se dissipar pela evaporação das gotículas d'água.

Pelo que acabamos de explicar, as nuvens podem ser constituídas por gotículas d'água e cristais de gelo ou, ainda, exclusivamente por cristais de gelo em suspensão no ar úmido. Assim, a constituição da nuvem vai depender da temperatura que apresenta a esta, da altura onde a nuvem se localiza.

Fonte: www.felipex.com.br

Nuvem

O vapor d’água é um gás invisível, mas os produtos da condensação e deposição de vapor d’água são visíveis.

As nuvens são manifestações visíveis da condensação e deposição de vapor d’água na atmosfera. Podem ser definidas como conjuntos visíveis de minúsculas gotículas de água ou cristais de gelo, ou uma mistura de ambos.

Vamos considerar o processo de formação das nuvens e seu esquema de classificação.

FORMAÇÃO DE NUVENS

Há duas propriedades em comum nos vários processos de condensação. Primeiro, o ar deve estar saturado, o que ocorre quando o ar é resfriado abaixo de seu ponto de orvalho, o que é mais comum, ou quando o vapor d’água é adicionado ao ar. Segundo, deve haver geralmente uma superfície sobre a qual o vapor d’água possa condensar. Quando o orvalho se forma, objetos próximos ou sobre o solo servem a este propósito. Quando a condensação ocorre no ar acima do solo, minúsculas partículas conhecidas como núcleos de condensação servem como superfície sobre a qual o vapor d’água condensa.

Estudos de laboratório demonstraram que no ar limpo, livre de poeira e outros aerossóis, a condensação (ou deposição) de vapor d’água é extremamente improvável, exceto sob condições supersaturadas (isto é, umidade relativa acima de 100%). No ar limpo, o grau de supersaturação necessário para desenvolvimento de nuvens aumenta rapidamente a medida que o raio das gotículas decresce. Por exemplo, a formação de gotículas com raio de 0,10 micrometro (mm) requer uma supersaturação de aproximadamente 340%. Em contraste, gotículas relativamente grandes, com raio maior que 1 mm, necessitam apenas pequena supersaturação para se formar (~101%). Por que o grau de supersaturação depende do tamanho da gotícula?

Em temperaturas equivalentes, a pressão de vapor de saturação necessária em torno de uma gota esférica de água é maior que no ar sobre uma superfície plana de água. À medida que a curvatura da superfície de água aumenta, torna-se mais fácil para moléculas de água escapar do líquido e tornar-se vapor, porque sobre uma superfície líquida curva a molécula tem menos vizinhas e as forças de ligação são mais fracas que sobre uma superfície plana.

Na atmosfera as gotículas de nuvem não crescem a partir de gotículas menores porque o alto grau de supersaturação necessário para a condensação de gotículas muito pequenas não ocorre na atmosfera real. A atmosfera contém abundância de núcleos de condensação, como partículas microscópicas de poeira, fumaça e sal, que fornecem superfícies relativamente grandes sobre as quais a condensação ou deposição pode ocorrer. Muitos núcleos tem raios maiores que 1mm, o que significa que os núcleos são suficientemente grandes para facilitar a condensação das gotículas em umidades relativas que raramente excedem 101%.

Mais importante que a presença de núcleos relativamente grandes, contudo, é a presença de núcleos higroscópicos, que tem uma afinidade química especial (atração) por moléculas de água (por exemplo, sais marinhos). A condensação começa sobre estes núcleos em umidades relativas abaixo de 100%.

Como alguns núcleos de condensação são relativamente grandes e muitos são higroscópicos, podemos esperar desenvolvimento de nuvens quando a umidade relativa está próxima dos 100%.

Dependendo de sua formação específica, os núcleos são classificados em um de dois tipos: núcleos de condensação de nuvens e núcleos de formação de gelo.

Os núcleos de condensação de nuvens são ativos (isto é, promovem condensação) em temperaturas tanto acima como abaixo da temperatura de congelamento porque gotículas de água condensam e permanecem líquidas mesmo quando a temperatura da nuvem está abaixo de 0° C.

Estas são as gotículas de água superesfriadas. Núcleos de formação de gelo são menos abundantes e tornam-se ativos apenas em temperaturas bem abaixo do congelamento.

Há dois tipos de núcleos de formação de gelo:

1) núcleos de congelamento, que causam o congelamento de gotículas e tornam-se ativos, na maioria das vezes, abaixo de -10° C, e

2) núcleos de deposição (também chamados núcleos de sublimação), sobre os quais o vapor d’água deposita diretamente como gelo. Estes se tornam completamente ativos, na maioria das vezes, abaixo de -20° C.

Quando a condensação ocorre, a taxa de crescimento inicial das gotículas é grande, mas diminui rapidamente porque o vapor d’água disponível é facilmente consumido pelo grande número de gotículas em competição. O resultado é a formação de uma nuvem com muitas minúsculas gotículas de água, todas tão minúsculas que permanecem suspensas no ar. Mesmo em ar muito úmido o crescimento destas gotículas de nuvem por condensação adicional é lento. Além disso, a imensa diferença de tamanho entre gotículas de nuvem e gotas de chuva (são necessárias aproximadamente um milhão de gotículas de nuvem para formar uma só gota de chuva) sugere que a condensação sozinha não é responsável pela formação de gotas suficientemente grandes para precipitar.

CLASSIFICAÇÃO DE NUVENS

Nuvens são classificadas com base em dois critérios: aparência e altitude.

Com base na aparência, distinguem-se três tipos: cirrus, cumulus e stratus. Cirrus são nuvens fibrosas, altas, brancas e finas. Stratus são camadas que cobrem grande parte ou todo o céu. Cumulus são massas individuais globulares de nuvens, com aparência de domos salientes. Qualquer nuvem reflete uma destas formas básicas ou é combinação delas.

Com base na altitude, as nuvens mais comum na troposfera são agrupadas em quatro famílias: Nuvens altas, médias, baixas e nuvens com desenvolvimento vertical. As nuvens das três primeiras famílias são produzidas por levantamento brando sobre áreas extensas. Estas nuvens se espalham lateralmente e são chamadas estratiformes. Nuvens com desenvolvimento vertical geralmente cobrem pequenas áreas e são associadas com levantamento bem mais vigoroso. São chamadas nuvens cumuliformes. Nuvens altas normalmente tem bases acima de 6000 m; nuvens médias geralmente tem base entre 2000 a 6000 m ; nuvens baixas tem base até 2000 m. Estes números não são fixos. Há variações sazonais e latitudinais. Em altas latitudes ou durante o inverno em latitudes médias as nuvens altas são geralmente encontradas em altitudes menores.

Devido às baixas temperaturas e pequenas quantidades de vapor d’água em altas altitudes, todas as nuvens altas são finas e formadas de cristais de gelo. Como há mais vapor d’água disponível em altitudes mais baixas, as nuvens médias e baixas são mais densas.

Nuvens em camadas em qualquer dessas altitudes geralmente indicam que o ar é estável. Não esperaríamos normalmente que nuvens crescessem ou persistissem no ar estável. Todavia, o desenvolvimento de nuvens desse tipo é comum quando o ar é forçado a subir, como ao longo de uma frente ou próximo ao centro de um ciclone, quando ventos convergentes provocam a subida do ar. Tal subida forçada de ar estável leva à formação de uma camada estratificada de nuvens que tem uma extensão horizontal grande comparada com sua profundidade.

Nuvens com desenvolvimento vertical estão relacionadas com ar instável. Correntes convectivas associadas ao ar instável podem produzir nuvens cumulus, cumulus congestus e cumulonimbus. Como a convecção é controlada pelo aquecimento solar, o desenvolvimento de nuvens cumulus freqüentemente segue a variação diurna da insolação. Num dia de bom tempo as nuvens cumulus começam a formar-se do meio para o final da manhã, após o sol ter aquecido o solo. A cobertura de cumulus no céu é maior à tarde - usualmente o período mais quente do dia. Se as nuvens cumulus apresentam algum crescimento vertical, estas normalmente chamadas cumulus de "bom-tempo" podem produzir leve chuva. Ao aproximar-se o pôr-do-sol a convecção se enfraquece e as nuvens cumulus começam a dissipar-se (elas evaporam).

Uma vez formados os cumulus, o perfil de estabilidade da troposfera determina o seu crescimento. Se o ar ambiente é estável mais para cima o crescimento vertical é inibido. Se é instável para ar saturado, então o movimento vertical é aumentado e os topos das nuvens cumulus sobem. Se o ar ambiente é instável até grandes altitudes, a massa da nuvem toma a aparência de uma couve-flor, enquanto se transforma em cumulus congestus e então em cumulonimbus, que produz tempestades.

A tabela abaixo lista os 10 tipos básicos de nuvens que são reconhecidos internacionalmente. A abaixo mostra um esquema da forma destas nuvens.

TIPOS BÁSICOS DE NUVENS

FAMÍLIA DE NUVENS E ALTURA TIPO DE NUVEM CARACTERÍSTICAS
Nuvens altas
(acima de  
6000 m)
Cirrus
(Ci)
Nuvens finas, delicadas, fibrosas, formadas de cristais de gelo.
Cirrocumulus
(Cc)
Nuvens finas, brancas, de cristais de gelo, na forma de ondas ou massas globulares em linhas. É a menos comum das nuvens altas.
Cirrostratus
(Cs)
Camada fina de nuvens brancas de cristais de gelo que podem dar ao céu um aspecto leitoso. As vezes produz halos em torno do sol ou da Lua
Nuvens médias
(2000 - 6000 m)
Altocumulus
(Ac)
Nuvens brancas a cinzas constituídas de glóbulos separados ou ondas.
Altostratus
(As)
Camada uniforme branca ou cinza, que pode produzir precipitação muito leve.
Nuvens baixas
(abaixo de
2000 m)
Stratocumulus
(Sc)
Nuvens cinzas em rolos ou formas globulares, que formam uma camada.
Str atus
(St)
Camada baixa, uniforme, cinza, parecida com nevoeiro, mas não baseada sobre o solo.
Pode produzir chuvisco.
  Nimbostratus
(Ns)
Camada amorfa de nuvens cinza escuro. Uma das mais associadas à precipitação.
Nuvens com desenvolvimento vertical Cumulus
(Cu)
Nuvens densas, com contornos salientes, ondulados e bases freqüentemente planas, com extensão vertical pequena ou moderada. Podem ocorrer isoladamente ou dispostas próximas umas das outras.
Cumulonimbus (Cb) Nuvens altas, algumas vezes espalhadas no topo de modo a formar uma "bigorna". Associadas com chuvas fortes, raios, granizo e tornados.
Observação: Nimbostratus e Cumulonimbus são as nuvens responsáveis pela maior parte da precipitação.

Fonte: fisica.ufpr.br

Nuvem

A INFLUÊNCIA DAS NUVENS NO CLIMA DO PLANETA

Introdução

Segundo Blair [1], as nuvens são a umidade do ar condensada, constituída por gotículas de água e cristais de gelo, cujos diâmetros variam de 0,025 a 0,1mm, são facilmente transportadas pelo ar em movimento.

Na formação de nuvens, a condensação do vapor d’água em gotículas exige a presença na atmosfera, não só de vapor d’água em quantidade suficiente, mas também de núcleos de condensação, que são partículas em torno das quais o vapor d’água se condensa. A partir desse ponto, a condensação continua em torno da gotícula inicial.

Tais núcleos são constituídos de substâncias higroscópicas. O processo de condensação ocorre quando o ar se esfria. A umidade relativa aumenta, mas antes de atingir 100%, inicia-se o processo de condensação em torno dos núcleos mais ativos para a formação das nuvens. A gotícula cresce até atingir valores máximos dentro da nuvem, quando a umidade atinge 100%. Os núcleos menores praticamente não são aproveitados, pois o vapor disponível irá condensar-se em torno dos núcleos maiores [2].

As nuvens são o principal fator modulador do fluxo de radiação que incide na atmosfera. O equilíbrio térmico é mantido pelo balanço entre a radiação solar incidente e a enviada de volta ao espaço. Cerca de 30% desta radiação, principalmente na faixa de comprimentos de ondas longos é refletida pelas nuvens, pela superfície e pela própria atmosfera. Os restantes 70% são absorvidos por gases atmosféricos em especial o ozônio (O3), o gás carbônico (CO2) e o vapor d’água (H2O), pelas nuvens, pelas partículas em suspensão no ar e pela superfície do planeta [3].

Com o objetivo de quantificar esse efeito foi criado o termo cloud-forcing, que significa a diferença entre os fluxos de retorno da radiação ao espaço com e sem a presença de nuvens [3].

A radiação solar atravessa a atmosfera e interage com seus diversos componentes por meio dos processos de reflexão, espalhamento e absorção. A maior parte da reflexão, caso particular do espalhamento, da radiação solar na atmosfera é devida as nuvens.

Grandezas microfísicas tais como a concentração de gotas e a sua distribuição por tamanho têm importância em estudos atmosféricos porque influenciam o processo de formação da precipitação [4] e as propriedades radiativas das nuvens [5].

Formação de nuvens

Uma nuvem é um conjunto de gotículas com concentração da ordem de 106 por litro e com raio de aproximadamente 10 µm. Esta estrutura é extremamente estável e as gotas mostram pequena tendência a mudar seus tamanhos, exceto pelo crescimento de toda a população.

As nuvens são constituídas por gotículas ou cristais de gelo que se forma em torno de núcleos microscópicos na atmosfera. Existem vários processos de formação de nuvens e, consequentemente, formas e dimensões.

As nuvens são formadas pelo resfriamento do ar até a condensação da água, devido à subida e expansão do ar. É o que sucede quando uma parcela de ar sobe para níveis onde a pressão atmosférica é cada vez menor e o volume de ar se expande. Esta expansão requer energia que é absorvida do calor da parcela, e, por isso, a temperatura desce. Este fenômeno é conhecido por resfriamento adiabático. A condensação e congelamento ocorrem em torno de núcleos apropriados, processos que resultam ao resfriamento adiabático, o qual, em troca, resulta de ar ascendente. Esses núcleos apropriados são chamados de núcleos de condensação de nuvens (NCN).

Uma vez formada, a nuvem poderá evoluir, crescendo cada vez mais, ou se dissipar. A dissipação da nuvem resulta da evaporação das gotículas d’água que a compõem, motivada por um aumento de temperatura decorrente da mistura do ar com outra massa de ar mais aquecida ou, ainda, pela mistura com uma massa de ar seco. Uma nuvem pode surgir quando certa massa de ar é forçada a deslocar-se para cima acompanhando o relevo do terreno. Essas nuvens, ditas de “origem orográfica” também decorrem da condensação do vapor d’água devido ao resfriamento adiabático do ar.

As gotículas de nuvem possuem grande curvatura e realizam trabalho para manter tal geometria.

As nuvens podem ser transportadas pelo vento no sentido ascendente ou descendente. No primeiro caso a nuvem é forçada a se elevar e, devido ao resfriamento, as gotículas d'água podem ser total ou parcialmente congeladas. No segundo caso, a nuvem pode se dissipar pela evaporação das gotículas d'água. A constituição da nuvem vai depender da temperatura que esta apresenta e da altura onde está localizada.

Quanto ao aspecto de uma nuvem, ele depende da intensidade e da cor da luz que a nuvem recebe, bem como das posições relativas do observador e da fonte de luz em relação à nuvem. Os principais fatores que intervém na descrição do aspecto de uma nuvem são suas dimensões, forma, estrutura, textura e cor.

Em ar instável, o aquecimento diferencial da terra faz com que correntes convectivas se formem. Bolsões de ar quente sobem e criam as correntes ascendentes, os chamados updrafts. Conforme o ar que sobe se resfria, as nuvens se formam nas regiões das correntes ascendentes. Essas nuvens são caracterizadas por desenvolvimento vertical e podem possuir desenvolvimento vertical bastante elevado.

Nuvens que se formam em ar instável estão associadas com tempestades e trovoadas, com precipitação intensa e com ventos de rajada conhecidos como gusty winds [6].

Classificação de nuvens

Em 1896 foi publicada a classificação internacional de nuvens, e tem sido, desde então, revisada periodicamente.

A última revisão define e descreve dez tipos de nuvens, que são classificadas de acordo com características físicas como altitude e forma: Cirrus, Cirrocumulus e Cirrostratus (nuvens altas), Altocumulus, Altostratus, Nimbostraus (nuvens médias), Sratus, Stratocumulus, Cumulus, Cumulonimbus (nuvens baixas) [2]. Estudos realizados determinaram que a cobertura de nuvens, tanto sobre áreas continentais quanto em áreas oceânicas, é constituída principalmente por nuvens Stratus, Altostratus e Cirrus [7]. Cada tipo de nuvem possui propriedades ópticas diferentes em função de sua composição tais como o conteúdo de água, a distribuição de tamanhos das gotículas, o estado físico da água, entre outros, de modo que a transmitância da radiação solar para a superfície está relacionada ao tipo de nuvem presente na cobertura de nuvens, parâmetro que caracteriza a quantidade de nuvens presente no céu em um determinado instante de tempo, sobre o local de estudo.

Processos radiativos em nuvens

Dentre os componentes da atmosfera, a cobertura de nuvens, é o principal agente nos processos de absorção e espalhamento da luz solar que incide sobre a Terra, seguido pelos gases e pelos aerossóis. Desse modo, as nuvens são boas espalhadoras de radiação de onda curta e também são responsáveis por uma fração substancial do albedo planetário.

Absorção na atmosfera

As nuvens desempenham um papel importante na interação da radiação com a atmosfera. Em particular, a absorção de radiação por nuvens é importante para radiação cujo comprimento de onda está compreendido no intervalo 8 µm < l < 14 µm - onde a absorção por vapor d’água e monóxido de carbono é pequena, tendo relevância no estudo da radiação atmosférica transmitida para o espaço. Quando uma molécula de gás absorve radiação, esta energia é transformada em movimento molecular interno, detectável como aumento de temperatura. Portanto, os gases e as nuvens são bons absorvedores de radiação e tem papel preponderante no aquecimento da atmosfera.

Uma camada de nuvens espessa pode absorver a maior parte da radiação terrestre e irradiá-la de volta. Isto explica porque em noites secas e claras a superfície se resfria bem mais que em noites úmidas ou com nuvens. Do mesmo modo, uma camada de nuvens fina pode elevar a temperatura noturna em torno de 5oC.

As nuvens têm de fato um papel importante no equilíbrio energético porque controlam a energia que entra e que sai do sistema. Podem arrefecer a Terra, ao refletirem a luz solar para o espaço, e podem aquecê-la por absorção da radiação infravermelha radiada pela superfície, de um modo análogo ao dos gases associados ao efeito estufa. O efeito dominante depende de fatores como a altitude e o tamanho das nuvens e as suas gotículas.

A absorção da radiação de ondas curtas pela água líquida ou por cristais de gelo pode, na maioria das situações, pode ser desprezada [8-10].

Espalhamento na atmosfera

As nuvens desempenham também um papel importante na transmitância atmosférica da radiação de ondas curtas e ondas longas e seus efeitos radiativos no balanço energético do planeta tem sido estudado durante os últimos anos [11-13]. A influência das nuvens, na transmissão da radiação solar de ondas curtas através da atmosfera é dominada pelo processo de espalhamento da radiação. O espalhamento da radiação de ondas curtas por nuvens depende da espessura óptica das mesmas, da distribuição de tamanhos das gotículas, do conteúdo e do estado físico da água [14].

As propriedades ópticas de espalhamento da radiação nas nuvens podem ser determinadas pela teoria de Mie que descreve todos os processos de difração e refração que ocorrem em cada centro espalhador [15]. O espalhamento Mie acontece quando a radiação é espalhada por partículas cujos raios se aproximam ou excedem em aproximadamente até 8 vezes o comprimento de onda da radiação, Neste caso, o espalhamento não depende do comprimento de onda e a radiação é espalhada igualmente em todos os comprimentos de onda. Partículas que compõem as nuvens e a maior parte dos aerossóis atmosféricos espalham a radiação solar desta maneira.

Por isso, as nuvens parecem brancas e quando a atmosfera contém grande concentração de aerossóis o céu inteiro aparece esbranquiçado.

Com relação à interação com a radiação de ondas longas, as nuvens funcionam como agentes que aprisionam a parte da radiação emitida pela superfície e pela atmosfera. Ao efeito total decorrente da absorção-reflexão da radiação solar pelas nuvens dá-se o nome de forçante das nuvens. O efeito da cobertura de nuvens na transmitância atmosférica da radiação solar dependerá do tipo de nuvem que compõem a cobertura.

Reflexão na atmosfera

Cerca de 30% da energia solar é refletida de volta para o espaço, incluindo a quantidade que é retroespalhada. A reflexão ocorre na interface entre dois meios diferentes, quando parte da radiação que atinge esta interface é enviada de volta. A fração da radiação incidente que é refletida por uma superfície é o seu albedo.

Portanto, o albedo da Terra como um todo é 30%. O albedo varia no espaço e no tempo, dependendo da natureza da e da altura do Sol. Dentro da atmosfera, os topos das nuvens são os mais importantes refletores. O albedo dos topos de nuvens depende de sua espessura, variando de menos de 40% para nuvens finas (menos de 50m) a 80% para nuvens espessas (mais de 5000m).

O sistema terra-atmosfera reage às instabilidades que ocorrem no sentido de retornar sempre ao estado de equilíbrio. Se um aumento do número de nuvens existentes faz com que a reflexão da energia solar aumente e o sistema receba menos energia, o sistema tenderá a arrefecer até que a energia radiada seja igual à absorvida.

Se um aumento do número de nuvens existentes faz com que se perca menos energia radiada pelo solo, o sistema global começa a absorver mais energia do que a que radia e acontecerá aquecimento até que a energia radiada seja igual à absorvida.

Embora a atmosfera seja muito transparente à radiação solar incidente, somente em torno de 25% penetra diretamente na superfície da Terra sem nenhuma interferência da atmosfera, constituindo a insolação direta. O restante é ou refletido de volta para o espaço ou absorvido ou espalhado em volta até atingir a superfície da Terra ou retornar ao espaço. O que determina se a radiação será absorvida, espalhada ou refletida de volta depende em grande parte do comprimento de onda da energia que está sendo transportada, assim como do tamanho e natureza do material que intervém.

Precipitação

Embora todas as nuvens contenham água, somente algumas produzem precipitação. Isso pode acontecer por dois motivos: Primeiro, as gotículas de nuvem são minúsculas, com diâmetro médio menor que 20 mm e, devido ao pequeno tamanho, sua velocidade de queda seria tão pequena de modo que, mesmo na ausência de correntes ascendentes, ela se evaporaria poucos metros abaixo da base da nuvem. Segundo, as nuvens consistem de muitas destas gotículas, todas competindo pela água disponível; assim, seu crescimento via condensação é pequeno.

A velocidade de queda de uma gotícula de nuvem através do ar depende do raio da gotícula. Assim, quanto maior o raio da gotícula, maior a velocidade terminal.

Esta velocidade terminal é facilmente compensada pelas correntes ascendentes dentro da nuvem, que são usualmente fortes o suficiente para impedir as partículas de nuvem de deixar a base da nuvem. Mesmo que elas descessem da nuvem, sua velocidade é tão pequena que elas percorreriam apenas uma pequena distância antes de se evaporarem no ar não saturado abaixo da nuvem. Portanto, as gotículas de nuvem precisam crescer o suficiente para vencer as correntes ascendentes nas nuvens e sobreviver como gotas ou flocos de neve a uma descida até a superfície sem se evaporar. Para isso, seria necessário juntar em torno de um milhão de gotículas de nuvem numa gota de chuva.

Dois importantes mecanismos explicam a formação de gotas de chuva: O processo de Bergeron e o processo de colisão - coalescência.

Processo de Bergeron

O processo de Bergeron ocorre em algumas nuvens frias, isto é, as gotículas de água suspensas no ar podem se encontrar no estado líquido mesmo em temperaturas inferiores a 0°C. Em contato com determinadas partículas sólidas, denominadas núcleos de congelamento, estas gotículas se solidificam. Núcleos de congelamento são partículas cuja forma é similar à de cristais de gelo, e, ao contrário dos núcleos de condensação, são pouco abundantes na atmosfera.

O aspecto fundamental do processo de Bergeron é o fato que a pressão de vapor sobre cristais de gelo é muito menor do que sobre gotículas frias (temperatura inferior a 0°C), uma vez que em cristais de gelo as moléculas têm ligações mais fortes do que as existentes em gotículas de água. Como resultado, a migração de moléculas das gotículas para os cristais é mais intensa do que no sentido contrário. Como conseqüência, quando o ar está saturado (umidade relativa de 100%) com relação a gotículas líquidas, está supersaturado com relação a cristais de gelo. Estes passam a crescer à medida que incorporam mais moléculas de água, provenientes da evaporação das gotículas.

Como o grau de saturação do gelo pode ser bastante alto, o crescimento dos cristais é geralmente rápido, criando cristais grandes o suficiente para precipitarem.

Durante seu percurso descendente os cristais aumentam à medida que interceptam outras gotículas. O movimento do ar acaba por romper alguns dos cristais, produzindo novos núcleos de congelamento, acarretando num processo em cadeia que acaba por formar cristais maiores, os flocos de neve [16]. Segundo Bertoni e Tucci [17], esse processo é típico de precipitação em regiões frias, porém Lutgens e Tarbuck [18] afirmam que mesmo chuvas de verão podem se iniciar com formação de neve nas nuvens.

Processo de colisão-coalescência

O processo de colisão-coalescência ocorre em algumas nuvens quentes, isto é, nuvens com temperatura acima do ponto de congelamento da água (0° C).

Essas nuvens são inteiramente compostas de gotículas de água líquida e precisam conter gotículas com diâmetros maiores que 20mm para que se forme precipitação. Estas gotículas maiores se formam quando núcleos de condensação "gigantes" estão presentes e quando partículas higroscópicas existem. Estas partículas higroscópicas começam a remover vapor d’água do ar em umidades relativas abaixo de 100% e podem crescer muito. Como essas gotículas gigantes caem rapidamente, elas colidem com as gotículas menores e mais lentas e coalescem (combinam) com elas, tornando-se cada vez maiores. Tornando-se maiores, elas caem mais rapidamente e aumentam suas chances de colisão e crescimento. Após um milhão de colisões, elas estão suficientemente grandes para cair até a superfície sem se evaporar. Gotículas em nuvens com grande profundidade e umidade abundante tem mais chance de atingir o tamanho necessário. Correntes ascendentes também ajudam, porque permitem que as gotículas atravessem a nuvem várias vezes. As gotas de chuva podem crescer até 6 mm de diâmetro, quando sua velocidade terminal é de 30km/h. Neste tamanho e velocidade, a tensão superficial da água, que a mantém inteira, é superada pela resistência imposta pelo ar, que acaba "quebrando" a gota. As pequenas gotas resultantes recomeçam a tarefa de anexar gotículas de nuvem. Gotas menores que 0,5 mm ao atingir o solo, são denominadas chuvisco e requerem em torno de dez minutos para cair de uma nuvem com base em 1000 m.

Gotas de chuva produzidas em nuvens quentes são usualmente menores que aquelas de nuvens frias. De fato, raramente as gotas de chuva de nuvens quentes excedem 2 mm de diâmetro. O crescimento das gotas através de uma combinação do processo de Bergeron mais colisão-coalescência (em nuvens frias) produz gotas maiores que o processo de colisão-coalescência sozinho (em nuvens quentes).

Conclusões

Neste artigo foram estudados a formação de nuvens e sua classificação, os processos radiativos em nuvens, a precipitação e os seus princípios físicos gerais. O da variabilidade com o local de formação, das características dos núcleos de condensação de nuvens (CCN) e a altitude onde são formadas. O equilíbrio térmico é mantido pelo balanço entre a radiação solar incidente e a enviada de volta ao espaço. Cerca de 30% desta radiação é refletida pelas nuvens, pela superfície e pela própria atmosfera. Os restantes 70% são absorvidos por gases atmosféricos em especial o ozônio (O3), o gás carbônico (CO2) e o vapor d’água (H2O), pelas nuvens, pelas partículas em suspensão no ar e pela superfície do planeta. As nuvens são o principal fator modulador do fluxo de radiação que incide na atmosfera, causando o seu resfriamento. A maior parte da reflexão da radiação solar na atmosfera é devida as nuvens. O albedo das nuvens varia com a espessura óptica e com a quantidade de água nelas existentes. Apenas algumas nuvens produzem a precipitação. A formação de gotas de chuva pode ser explicada a partir do processo de Bergeron e do processo de colisão.

Bruna Luiza Managó

Sandra Mara Domiciano

Referências

[1] T.A. Blair, Meteorologia (Centro de Publicações Técnico de Aliança, Rio de Janeiro, 1964), 374 p. [2] R.L. Vianello e A.R. Alves, Meteorologia Básica e Aplicações (Imprensa Universitária, Belo Horizonte, 1991), 449 p. [3] E.B. Pereira e S. Colle, Ciência Hoje 22:130, 24 (1997). [4] Albrecht, B. A., Aerosols, cloud microphysics, and fractional cloudiness, Science, v. 245, p. 1227 – 1230, 1989. [5] Twomey, S., The influence of pollution on the short wave albedo of clouds. J. Atmos. Sci., v. 34, 149-152, 1977a. [6] http://www.icess.ucsb.edu/gem/nuvens.htm [7] S.G. Warren, C.J. Hahn, J. London, R.M. Chervin and R. Jenne, Technical Notes, 1986. [8] G.L. Stephens, Journal of Atmospheric Science 35, 2111 (1978). [9] G.L. Stephens, Journal of Atmospheric Science 35, 2123 (1978). [10] R.T. Pinker and I. Laszlo, Journal of Applied Meteorology 31, 194 (1992). [11] M.D. King, in P.V. Hobbs, (ed) Aerosol-Cloud-Climate Interactions (Academic Press, San Diego, 1993), cap. 5, p. 123-149. [12] A. Arking, World Climate Programme Research 399, 1 (1990). [13] M. Rieland and R. Stuhlmann, Journal of Applied Meteorology 32, 825 (1993). [14] A. Arking, World Climate Programme Research 399, 1 (1990). [15] J.H. McCartney, Optics of the Atmosphere - Scattering by Molecules and Particles (John Wiley and Sons, New York, 1975). [16] http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/ClimaRH/download/disserta%C3%A7%C3%A3o_B runo%20Collischonn.pdf [17] Bertoni, J. C.; Tucci, C. E. M (1993): Precipitação. In. Tucci, C.E.M.: Hidrologia: Ciência e Aplicação. Porto Alegre, Editora da Universidade. [18] Lutgens, F. K.; Tarbuck, E. J. (1989): The Atmosphere – An Introduction to Meteorology. Prentice Hall, New Jersey, 491 p.

Fonte: www.unicentro.br

Nuvem

Como as nuvens se formam?

A origem de uma nuvem está no calor que é irradiado pelo Sol atingindo a superfície de nosso planeta. Este calor evapora a água que sobe por ser menos denso que o ar ao nível do mar. Ao encontrar regiões mais frias da atmosfera o vapor se condensa formando minúsculas gotinhas de águas que compõem então as nuvens.

Basta então calor e umidade?

Não. Na atmosfera a temperatura do ar diminui com a altura. Dependendo de quão rápida é esta diminuição, o crescimento de uma nuvem pode ser acelerado ou inibido.

Alguns outros fatores podem também dar uma “mãozinha” para que a nuvem cresça: as montanhas, onde ventos batem forçando o ar quente subir, e as frentes frias, camadas de ar frio que funcionam como uma cunha empurrando o ar quente para cima. Sabemos ainda que para o vapor tornar-se uma gotinha d’água ele precisa encontrar na atmosfera partículas sólidas sobre as quais se condensar. Essas partículas estão sempre em suspensão no ar, mesmo nas regiões onde o ar é muito puro.

Todas as nuvens produzem relâmpagos?

Não.

Somente as nuvens de tempestades, conhecidas como cumolonimbus, possuem os ingredientes necessários para produzir relâmpagos: ventos intensos, grande extensão vertical e partículas de gelo e água em diversos tamanhos.

Que aspecto têm as nuvens de tempestade?

Estas nuvens são enormes. Elas têm sua base em 2 ou 3 km e o topo em até 20 km de altitude! Podem ter 10 ou mesmo 20 km de diâmetro. Normalmente têm a sua base escura, pois a luz solar é absorvida e espalhada pelas partículas de água e gelo de que são formadas. O seu topo muitas vezes atinge a base da estratosfera (camada da atmosfera logo acima da troposfera, onde vivemos). Ao atingir a base da estratosfera, a nuvem não consegue mais subir, pois a temperatura nessa camada tende a aumentar devido à absorção do ultravioleta pela camada de ozônio.

Assim ela se espalha horizontalmente na direção dos ventos nessa altitude, fazendo que a nuvem tenha o aspecto de uma bigorna.

As nuvens de tempestade geralmente estão associadas a: chuvas torrenciais e enchentes, granizo ou “chuva de pedra”, ventos intensos ou “rajadas de vento”, e eventualmente os temíveis tornados. A quantidade de energia envolvida em apenas uma tempestade modesta é assustadora. Ela é várias vezes superior à energia liberada pela primeira bomba atômica detonada em um deserto dos Estados Unidos em 1945. A diferença é que a bomba atômica libera toda sua energia em uma fração de segundo, enquanto uma tempestade o faz durante um período de muitos minutos ou várias horas.

Qual o efeito das tempestades sobre o clima?

As tempestades são como grandes trocadores de calor. Ou seja, o ar que próximo ao chão encontrava-se, em dias de verão, a quase 40 °C, pode ser transportado até o topo da tempestade onde pode chegar com a temperatura de -70 °C. Existem estimativas de que o nosso planeta sem essas nuvens trocadoras de calor teria uma temperatura média 10 °C maior.

Por que as nuvens se eletrificam?

Ainda não há uma teoria definitiva que explique a eletrificação da nuvem. Há, no entanto, um consenso entre os pesquisadores de que a eletrificação surge da colisão entre partículas de gelo, água e granizo no interior da nuvem.

Uma das teorias mais aceitas nos diz que o granizo, sendo mais pesado, ao colidir com cristais de gelo, mais leves, fica carregado negativamente, enquanto os cristais de gelo ficam carregados positivamente. Isso explicaria o fato de a maioria das nuvens de tempestade ter um centro de cargas negativas embaixo e um centro de cargas positivas na sua parte superior. Algumas nuvens apresentam também um pequeno centro de cargas positivas próximo à sua base.

Por que existem relâmpagos?

Quando a concentração de cargas no centro positivo e negativo da nuvem cresce muito, o ar que os circunda já não consegue isolá-los eletricamente.

Acontecem então descargas elétricas entre regiões de concentração de cargas opostas que aniquilam ou pelo menos diminuem essas concentrações. A maioria das descargas (80%) ocorre dentro das nuvens, mas como as cargas elétricas na nuvem induzem cargas opostas no solo, as descargas podem também se dirigir a ele.

Quando e quem descobriu que os raios eram enormes descargas (faíscas) elétricas?

Em 1752, Benjamin Franklin propôs uma experiência para verificar se as nuvens possuíam eletricidade. Sugeria que uma pessoa subisse no alto de uma montanha em um dia de tempestade e verificasse se de uma haste metálica isolada do chão pulariam faíscas em direção aos dedos da sua mão. Era uma experiência arriscadíssima que ele mesmo não a realizou, talvez por não haverem montanhas suficientemente altas na Filadélfia, onde morava. Quem a realizou pela primeira vez foi Thomas François Dalibard, na França, em maio de 1752. Um mês depois, sem saber do sucesso da experiência na França, Franklin conseguiu uma maneira de a realizar na Filadélfia. Em um dia de tempestade empinou uma pipa e observou faíscas pularem de uma chave amarrada próximo da extremidade da linha à sua mão. Tanto uma como outra experiência não devem ser repetidas por ninguém. Várias pessoas morreram tentando repeti-las!

Como funciona o pára-raios?

Um pára-raios nem atrai nem repele os raios. Ele também não descarrega a nuvem como pensava Benjamin Franklin. Ele simplesmente oferece ao raio um caminho fácil até o solo que é ao mesmo tempo seguro para nós e para o que pretendemos proteger.

Quais os tipos de relâmpagos?

Aqueles que tocam o solo (80%) podem ser divididos em descendentes (nuvem-solo) e ascendentes (solo-nuvem).

Os que não tocam o solo podem ser basicamente de três tipos: dentro da nuvem, da nuvem para o ar e de uma nuvem para outra.

O tipo mais freqüente dos raios é o descendente. O raio ascendente é raro e só acontece a partir de estruturas altas no chão (arranha-céus) ou no topo de montanhas (torres, antenas). Os raios ascendentes têm sua ramificação voltada para cima.

O que é um raio bola?

O raio bola é o mais misterioso dos raios e, portanto o que mais intriga os cientistas. Ele já foi observado por milhares de pessoas e, no entanto não há até hoje medidas suficientes que possam comprovar qualquer uma das várias teorias elaboradas para explicá-lo. Normalmente o seu tamanho varia entre o de uma bola de ping-pong e o de uma grande bola de praia, e sua duração é em média 15 segundos; possui um colorido na maioria das vezes amarelado e luminosidade menor do que uma lâmpada de 100 W. Flutua pelo ar não muito longe do chão, e não segue necessariamente a direção do vento. Costuma desaparecer silenciosamente ou acompanhado de uma explosão.

Existem raios positivos e negativos?

Sim. Os raios têm a sua polaridade atribuída conforme o tipo de carga que neutralizam na nuvem.

Portanto, se um raio neutralizar cargas negativas na nuvem ele é um raio negativo. Na prática não podemos dizer com certeza se um raio é positivo ou negativo a não ser com o auxílio de instrumentos adequados.

Quais as fases de um raio?

Um raio começa com pequenas descargas dentro da nuvem. Estas descargas liberam os elétrons que começarão seu caminho de descida em direção ao solo.

Esse caminho de descida é tortuoso e truncado em passos de 50 metros, como que buscando o caminho mais fácil. Esta busca de uma conexão com a terra é muito rápida (330.000 km/h) e pouco luminosa para ser visto a olho nu. Quando essa descarga, conhecida como ‘líder escalonado’, encontra-se a algumas dezenas de metros do solo, parte em direção a ela uma outra descarga com cargas opostas, chamada de ‘descarga conectante’. Forma-se então o que é conhecido como o canal do raio, um caminho ionizado e altamente condutor. Por ele passa um gigantesco fluxo de cargas elétricas denominado ‘descarga de retorno’. É neste momento que o raio acontece com a máxima potência, liberando grande quantidade de luz.

O raio pisca?

Se houver cargas disponíveis na nuvem, uma outra descarga intensa (chamada ‘subseqüente’) pode acontecer logo após a primeira. Aproximadamente metade dos raios possui descargas subseqüentes. Eles são chamados de raios múltiplos. Em média o número de descargas subseqüentes em raios múltiplos é três, mas já foram observadas mais de 50 descargas subseqüentes em um mesmo raio. O tempo entre uma descarga e outra é às vezes suficientemente longo possibilitando ao olho humano ver não uma, mas várias descargas acontecendo no mesmo local; é quando vemos o raio piscar.

Sobe ou desce?

As duas coisas. Se pensarmos em termos das cargas elétricas que fluem no raio, concluiremos, como foi explicado anteriormente, que as cargas descem um bom trecho do caminho antes de se encontrarem com uma descarga que parte do solo subindo em direção a ela para formar o caminho do raio.

Por que os raios se ramificam?

A primeira descarga do raio geralmente apresenta-se muito ramificada pois no seu caminho até o solo as cargas elétricas buscam o caminho mais fácil (em termos de menor resistência do ar) e não o mais curto (que seria uma linha reta). O caminho mais fácil, geralmente em ziguezague, é determinado por diferentes características elétricas da atmosfera, que não é homogênea.

Qual a duração de um raio?

Um raio composto de várias descargas pode durar até 2 segundos. No entanto, cada descarga que compõe o raio dura apenas frações de milésimos de segundo.

Qual a sua voltagem e corrente?

A voltagem de um raio encontrase entre 100 milhões a 1 bilhão de Volts. A corrente é da ordem de 30 mil Ampères, ou seja, a corrente utilizada por 30 mil lâmpadas de 100 W juntas. Em alguns raios a corrente pode chegar a 300 mil Ampères!

Qual a energia envolvida em um raio?

Grande parte da energia de um raio é transformada em calor, luz, som e ondas de rádio. Apenas uma fração dela é convertida em energia elétrica. Sabemos que a duração de um raio é extremamente curta, assim, apesar dos grandes valores de corrente e voltagem envolvidos a energia elétrica média que um raio gasta é de 300 kWh, ou seja, aproximadamente igual à de uma lâmpada de 100 W acesa durante apenas quatro meses.

É possível utilizar a energia de um raio?

Para que pudéssemos utilizar essa energia, necessitaríamos não só capturá-la mas também armazená-la, o que é ainda impossível. Para capturar raios seria necessária uma quantidade muito grande de hastes metálicas para aumentar a chance de que fossem atingidas. No entanto, encontram- se em andamento pesquisas que tentam drenar as cargas elétricas das nuvens de tempestade com o auxílio de potentíssimos raios laser. A idéia é tentar, com o auxílio do laser, guiar o raio até um local onde fosse possível armazenar a sua energia.

Qual a sua espessura e comprimento?

O raio pode ter até 100 km de comprimento. Raios com esse comprimento geralmente envolvem mais de uma nuvem de tempestade. Apesar de seu grande comprimento, a espessura do canal de um raio é de apenas alguns centímetros.

Qual a temperatura de um relâmpago?

A temperatura é superior a cinco vezes a temperatura da superfície solar, ou seja, a 30.000 graus Celsius. Quando um raio atinge e penetra solos arenosos a sua alta temperatura derrete a areia, transformando-a em uma espécie de tubo de vidro chamado fulgurito.

O que é o trovão?

Muita gente acha que o trovão é o barulho causado pelo choque entre nuvens. Esta idéia é errada e muito antiga. Lucrécio (98-55 a.C.) acreditava que tanto o raio como o trovão eram produzidos por colisões entre nuvens. Na verdade é o rápido aquecimento do ar pela corrente elétrica do raio que produz o trovão.

Assim como uma corrente elétrica aquece a resistência de nossos aquecedores, a corrente do raio, ao passar pelo ar (que é um péssimo condutor), aquece-o e ele se expande com violência, produzindo um som intenso e grave. Nos primeiros metros a expansão ocorre com velocidade supersônica. Um trovão intenso pode chegar a 120 decibéis, ou seja, uma intensidade comparável à que ouve uma pessoa nas primeiras fileiras de um show de rock.

Como saber se o raio “caiu” perto?

A luz produzida pelo raio chega quase que instantaneamente na vista de quem o observa. Já o som (trovão) demora um bom tempo, pois a sua velocidade é aproximadamente um milhão de vezes menor. Para saber a que distância aconteceu o raio, comece a contar os segundos ao ver o seu clarão e pare de contar ao ouvir o seu trovão. Divida o número obtido por três e você terá a distância aproximada do raio até você em quilômetros. Essa conta se explica se tivermos em conta que a velocidade do som é de aproximadamente 330 m/s, ou seja, um terço de quilômetro por segundo.

Se o raio dura apenas frações de segundo, porque o trovão é tão longo?

O som do trovão inicia-se com a expansão do ar produzida pelo trecho do raio que estiver mais próximo do observador e termina com o som gerado pelo trecho mais distante (sem considerar as reflexões que possa ter). Como vimos, o canal do raio pode ter dezenas de quilômetros. Assim, o som gerado por uma extremidade que esteja muito distante pode chegar dezenas de segundos depois de ouvirmos o som gerado por um trecho do canal que estiver mais próximo.

A que distância pode-se ouvir o trovão?

Um trovão dificilmente pode ser ouvido se o raio acontecer a uma distância maior do que 25 quilômetros. Isso deve-se à tendência que o som tem de curvar-se em direção a camadas de ar com menor temperatura (refração). Como a temperatura da atmosfera geralmente diminui com a altura, o som do trovão curva-se para cima passando por cima do observador.

Além da luz, o raio produz alguma outra radiação?

Além de produzir luz, o raio produz ondas eletromagnéticas em várias outras freqüências, inclusive raios-X. É comum ouvirmos ruídos e chiados ao sintonizarmos uma rádio AM em dia de tempestade. Isso ocorre porque o raio também produz ondas nesta faixa de freqüência. Graças a essa característica, antenas sincronizadas podem localizar o local de sua ocorrência com precisão simplesmente recebendo a onda eletromagnética produzida pelos raios.

O que são os raios induzidos?

Uma grande dificuldade no estudo dos raios é não poder reproduzi-los em laboratório. Como a natureza não avisa onde e quando o raio vai ocorrer, uma maneira alternativa de estudá-lo consiste em provocar o raio para que aconteça próximo aos instrumentos de medida e no momento em que estiverem preparados. Para que isso aconteça, foguetes especialmente preparados são lançados em direção à base de uma nuvem de tempestade. Eles têm aproximadamente 1 metro de comprimento e levam consigo uma bobina de fio de cobre que se desenrola ao longo da subida. O fio de cobre atua como um gigante pára-raios cuja presença induz a ocorrência do raio. A corrente elétrica do raio passa pelo fio e por instrumentos de medida na base de lançamentos.

Outras medidas podem ser feitas também ao redor da base. Raios induzidos foram feitos pela primeira vez no Brasil na sede do INPE em Cachoeira Paulista, em novembro de 2000.

Marcelo M.F. Saba

Fonte: www.sbfisica.org.br

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