Os raios sempre amedrontaram e, ao mesmo tempo, fascinaram os homens, daí a necessidade de tentar compreendê-los. As primeiras explicações para o fenômeno partiam de concepções mitológicas, como a do deus nórdico Tor. Acreditava-se que Tor cruzava os céus numa carruagem puxada por dois bodes, e quando agitava, furioso, o seu martelo, produziam-se raios e trovões.
A palavra "trovão" – Thor-don em norueguês – significa originalmente "o rugido de Tor". Já na mitologia greco-romana, o deus dos raios e trovões é Zeus. Em várias estátuas, ele é representado brandindo o raio com que trovejava.
Ainda hoje, apesar de todos os avanços da ciência, em vários aspectos, o
conhecimento sobre as descargas atmosféricas é limitado". Atualmente,
dominamos técnicas avançadas de proteção e análise dos efeitos dos raios,
mas sabemos pouco sobre diversos aspectos físicos envolvidos no fenômeno,
como é o caso das descargas que partem da nuvem para a estratosfera, por exemplo.
Na formação do raio é estabelecido um canal condutor entre nuvem e solo, que
ocasiona o fluxo de corrente intensa. Isso gera o aquecimento do canal, causando
efeito luminoso intenso, o relâmpago, e deslocamento do ar com forte efeito
sonoro, o trovão. Como a velocidade da luz (300 milhões de m/s) é muito maior
que a do som (300 m/s), percebemos o relâmpago segundos antes do trovão.
Existem quatro variedades básicas de descargas atmosféricas, classificadas de acordo com os elementos conectados.
São elas:
1 – intranuvem (quando a corrente de descarga ocorre dentro da própria nuvem)
2 – entre nuvens (quando a corrente de descarga ocorre de uma nuvem para outra)
3 – nuvem-estratosfera (quando a corrente de descarga ocorre da nuvem para a estratosfera)
4 – nuvem-solo (quando a corrente de descarga ocorre entre nuvem e solo. Representa 20% do total das descargas atmosféricas)
Nesse último caso, existem ainda duas outras variações: quanto à polaridade (negativa ou positiva) e quanto à direção de propagação do canal (ascendente ou descendente).
As descargas atmosféricas positivas são pouco freqüentes, mas são também mais intensas, mais demoradas e seus efeitos muito mais devastadores. Na descarga descendente, o canal, na maior parte do percurso, segue em direção ao solo, e na ascendente, sobe em direção à nuvem. Por isso, não é correta a idéia de que o raio ‘cai’. Na verdade, o canal se propaga tanto de baixo para cima quanto de cima para baixo. Aproximadamente 90% das descargas são negativas e descendentes. (da nuvem para o solo)
(Raio, relâmpago e trovoada = O raio é uma gigantesca faísca elétrica, dissipada rapidamente sobre a Terra, causando efeitos danosos. Relâmpago é o ruído (estrondo) produzido pelo deslocamento do ar devido ao súbito aquecimento causado pela descarga do raio. Fonte: Descargas Atmosféricas, autor Geraldo Kindermann, 1992.)
Os antigos romanos, observando a freqüência e condições de incidência dos raios, já utilizavam práticas de prevenção eficientes. Em dias de tempestade, os guerreiros evitavam manter as lanças apontadas para o céu durante as marchas. Eles estavam certos. Os raios são sempre atraídos pelo ponto de destaque, ou seja, o mais alto, que, muitas vezes, pode ser uma pessoa, daí a importância em saber as normas de prevenção (ver quadro).
Inúmeras crendices sobre os raios foram difundidas ao longo da história. Muita gente acredita, por exemplo, que dois raios nunca atingem o mesmo lugar. Não é verdade. "Nesse caso, o para-raio não serviria para nada".
Apesar de todos os esforços, não se consegue evitar que um raio caia sobre determinado prédio. No entanto, todos os cuidados são no sentido de discipliná-lo na sua queda, obrigando-o a seguir um caminho pré-determinado para a terra, ou seja, o para-raio e seus componentes. ..
A ação e efeito dos raios causam diversos prejuízos, destaca-se aqui alguns:
Incêndio em florestas, campos e prédios; destruição de estruturas e árvores
Colapso na rede de energia elétrica; interferência na rádio transmissão
Acidentes na aviação; acidentes nas embarcações marítimas
Acidentes nas torres de poços de petróleo; acidentes nas plataformas marítimas de petróleo
Mortes em seres humanos e animais; etc...
Fonte: br.geocities.com
Você já ouviu dizer que os raios podem subir para as nuvens em vez de descer para a Terra? Existem diversos tipos de raios provocando relâmpagos e trovões das mais variadas formas.
A classificação dos relâmpagos está baseada no modo como acontecem os raios. Veja também o que os cientistas têm descoberto sobre os relâmpagos de bola, um tipo raro de relâmpago, considerado por muito tempo como pura imaginação, mas que agora é motivo de sérias pesquisas.
Os raios em nuvens são assim chamados por iniciarem dentro de uma nuvem. Eles são menos perigosos para nós. Apenas os pilotos de aeronaves recebem treinamento especial caso enfrentem uma nuvem de tempestade durante o vôo e sejam atingidos por essa descarga elétrica. Nesse caso, o avião está protegido com pára-raios.
Os relâmpagos que esses raios geram podem ser vistos por nós e fazem cerca de 70% do total que atingem nosso planeta. O fato de estarem escondidos pelas nuvens impossibilita que se saiba detalhes sobre sua formação. Suas descargas podem ocorrer de três maneiras: no interior das nuvens (chamados de descargas intra-nuvem), entre duas ou mais nuvens (as descargas nuvem-nuvem) e para fora da nuvem, sem atingir o solo (denominadas de descargas para o ar)
Este tipo de raio inicia na superfície de uma nuvem ou no chão, abaixo ou próximo de uma nuvem de tempestade. Sua denominação é feita de acordo com o sentido de movimento da carga que o origina. Dessa maneira, os raios entre nuvens e solo podem ser do tipo nuvem-solo ou solo-nuvem. Eles também se classificam quanto ao sinal da carga líder que inicia uma descarga, podendo ser negativos ou positivos. A maioria das descargas nuvem-solo são negativas. Esses raios são os que realmente preocupam os homens.
Estimativas indicam que cerca de 100 milhões de raios nuvem-solo ocorrem no Brasil todo ano e a maior parte deles acontece na Amazônia, talvez pelo fator climático da região. Nas cidades, já se comprovou que a poluição aumenta a quantidade de descargas elétricas na atmosfera. A formação de raios entre nuvens e solo é bem conhecida. Os nuvem-solo correspondem a quase 99% dessas descargas, enquanto que os solo-nuvem são raros, ocorrendo geralmente no topo de montanhas ou em estruturas altas (como torres e edifícios). Um solo-nuvem pode até ser "criado" por foguetes lançados na direção da nuvem de chuva. Isso, aliás, tem permitido o estudo dos relâmpagos e melhorado as técnicas de proteção.
Existe ainda outra forma de relâmpagos que não está incluída na classificação tradicional. São os relâmpagos de bola, também conhecidos como relâmpagos globulares, bolas de fogo ou relâmpagos raros. No interior do Brasil, eles são chamados de mãe do ouro e segundo a lenda, seu aparecimento indicaria a existência desse metal no subsolo daquela região. Ainda se sabe muito pouco a respeito dos relâmpagos de bola.
Eles têm tempo de duração de aproximadamente 4 segundos (em média), forma quase sempre esférica (de diâmetros entre 10 e 40 cm) e cores que variam entre branco, amarelo e azul. Têm brilho semelhante ao de uma lâmpada fluorescente, emitem um som sibilante (som muito agudo, como um forte assobio) e desprendem um odor forte (geralmente de enxofre), terminando numa explosão ou desaparecendo repentinamente. Dizem que ele é capaz de atravessar as paredes e janelas das casas e a fuselagem dos aviões. Esses relâmpagos muitas vezes são confundidos com ÓVNIs ou fantasmas e até meados do século passado eram considerados ilusão de óptica ou uma interpretação errada de outros fenômenos naturais.
Com a publicação de artigos de alguns famosos cientistas em revistas conceituadas, relatando suas observações sobre as bolas de fogo, a comunidade científica teve que rever seus conceitos. Surgiram várias teorias para explicar a sua origem. A mais recente foi divulgada em 2000, na revista britânica Nature. Pesquisadores da Universidade de Canterbury, Nova Zelândia, afirmam que o intenso calor gerado pela penetração de um relâmpago comum no solo produz pequenas partículas de Silício e outros compostos.
Essas partículas, denominadas de nanoparticulas, se unem formando uma rede de filamentos e armazenam certa energia química. Ao cessar a descarga elétrica, esses filamentos se vaporizam e adquirem a forma de uma esfera. À medida que se oxidam lentamente no ar, essas partículas perdem a energia armazenada e emitem luz e calor. Tudo isso em alguns poucos milisegundos. Como a esfera se forma apenas no fim desse processo, ou seja, da vaporização à oxidação, o observador tem a impressão que ela se materializou no ar. Esta nova teoria também explicaria como o relâmpago de bola é capaz de atravessar as portas e janelas das residências sem causar danos.
A rede de filamentos, sendo flexível e movendo-se com o ar, poderia passar pelas fendas existentes nas portas e janelas, se reorganizando do outro lado. Mas, outra particularidade deles é o poder de atravessar objetos maciços, como paredes ou fuselagem de aviões, o que ela não consegue explicar corretamente. Ainda assim, os estudos prosseguem. O próximo passo deverá ser o de criar um relâmpago de bola em laboratório, tarefa que os pesquisadores já estão tentando realizar.
Contra as perigosas descargas atmosféricas foram desenvolvidos muitos aparelhos, sendo o pára-raio o mais conhecido. Para aqueles que não sabem o que fazer durante uma tempestade, as normas de segurança nos ajudam a não insistir em velhos costumes, como atender a telefones ou usar guarda-chuvas com pontas.
Os primeiros estudos experimentais sobre a eletricidade atmosférica foram realizados no século XIII pelo livreiro e impressor americano Benjamin Franklin. Ele partiu da seguinte hipótese: a descarga que saltava de um capacitor, conhecido na época com o nome de garrafa de Leyden, incluindo faísca e ruído, equivaleria, em menor escala, à descarga atmosférica, relâmpago e trovão.
Para verificar se essa hipótese era verdadeira, ele propôs um experimento: colocar uma haste metálica abaixo de uma nuvem de tempestade e aproximar dela um corpo aterrado, que esteja em contato com o solo para descarregar a eletricidade que vai ser passada pela haste.
Em maio de 1752, o cientista francês Thomas-François D'Alibard (1703-1799) realizou o experimento proposto por Franklin. Levantou uma barra de ferro pontiaguda na direção de nuvens de tempestade e aproximou desta um fio aterrado, verificando que faíscas saltavam do mastro para o fio.
Além de provada a hipótese de Franklin, se estabeleceu assim o princípio do funcionamento dos pára-raios.
A invenção dos pára-raios permitiu maior segurança contra as descargas atmosféricas. Ele faz parte do que hoje se chama de sistema de proteção. Esses sistemas foram feitos para proteger construções e seus ocupantes dos efeitos da eletricidade dos relâmpagos.
Ele cria um caminho, com um material de baixa resistência elétrica, para que a descarga entre ou saia pelo solo com um risco mínimo às pessoas presentes no local. Um sistema é dividido em três componentes: o terminal aéreo, os condutores de descida e o terminal de aterramento.
O terminal aéreo é uma haste metálica rígida e pontiaguda , montada numa base ou tripé, no ponto mais alto da estrutura, que deverá capturar a descarga.
É comumente conhecido pelo nome de pára-raio. Existem dois modelos básicos de pára-raios: o captador do tipo "Franklin" e a gaiola de Faraday. O captador "Franklin" é constituído por uma haste metálica, sendo mais barato, mas pouco seguro, pois funciona de acordo com probabilidades.
O segundo consiste em um sistema de vários receptores colocados de modo a envolver o topo da estrutura, como uma gaiola.
Esse sistema proporciona maior proteção. A haste dos pára-raios deve ser pontiaguda pois desse modo têm maior poder de acúmulo de cargas.
Em ambos, seus materiais devem ser rígidos para suportar o impacto da descarga, além de ter um elevado ponto de fusão, não derretendo com o calor gerado pela descarga. E por último, o material da haste deve ser bom condutor.
Os condutores de descida são cabos metálicos que unem o terminal aéreo ao terminal de aterramento. Nos edifícios, eles são dispostos em paredes sem janelas, por questão de segurança.
Os terminais de aterramento são hastes, geralmente de cobre, enterradas no chão, a um nível que dependerá do tipo de solo e do tipo de construção que se deseja proteger.
Os minerais que compõem o solo determinam melhores resultados no escoamento da descarga. Outros pára-raios, chamados de captores radioativos utilizam um elemento radioativo, o Américo, para atrair raios.
Tais aparelhos tem fabricação e utilização proibida, por não garantirem uma proteção eficiente. Existem componentes não convencionais dos sistemas de proteção que desativam momentaneamente um aparelho, um instrumento ou transmissor elétrico nas proximidades do local de queda do relâmpago. A voltagem desses intrumentos pode aumentar e esse aumento é denominado surto de tensão ou sobretensão.
Os supressores de surto ou pára-raios eletrônicos são componentes adicionados aos sistemas convencionais proteger contra as sobretensões. Centelhadores, varistores, diodos zener, são exemplos comuns de supressores
Os relâmpagos podem atingir as pessoas diretamente. Esse acidente deve-se ao efeito direto do relâmpago. Mesmo que as chances sejam pequenas (cerca de 1 para 1 milhão), é necessário que haja cuidados contra esses acidentes. A maioria das mortes e tragédias ocorrem pelos efeitos indiretos, que acontecem nas proximidades do local de queda de um relâmpago.
Os efeitos fisiológicos da corrente elétrica associados aos relâmpagos dependem muito da área do corpo atingida e de outras condições no momento do acidente. Comumente, a corrente ocasiona sérias queimaduras, danos ao coração, aos pulmões, ao sistema nervoso central, paradas cardíacas, respiratórias e seqüelas psicológicas, como diminuição da capacidade de raciocínio e distúrbios do sono.
A média de mortes de pessoas atingidas, seja direta ou indiretamente, por ano no Brasil é de 100 pessoas. Não há nenhum método conhecido que evite a ocorrência de um relâmpago. Mesmo construções devidamente protegidas já sofrerão esse ataque, enquanto outras desprotegidas, às vezes ao lado dessas, nada sofreram. Podemos perguntar para quê o uso dos sistemas de proteção se eles realmente não protegem. Na verdade, o sistema tenta "atrair a atenção" da descarga e não impedir que ela aconteça. Vale a regra: ruim com eles, pior sem eles.
As regras de proteção pessoal são um conjunto de medidas, baseadas em conceitos da Física, com o mesmo objetivo dos sistemas de proteção. Nesta seção, citaremos as mais importantes.
Durante uma tempestade, se recomenda não sair de casa e não permanecer nas ruas. Em casa, as chances de ocorrer acidentes diminuem, devido a prédios, árvores e outras residências com proteção, atrativos em potencial para as descargas. Em casa, não se deve usar o telefone, com exceção do tipo "sem fio", nem se aproximar de objetos metálicos (janelas, grades ou tomadas). Os eletrodomésticos devem ser desligados da rede elétrica. Essas diretrizes evitam os efeitos indiretos das descargas, pois a boa condutividade dos materiais presentes nesses objetos podem provocar acidentes.
Se realmente for necessário permanecer nas ruas, deve-se evitar segurar objetos metálicos longos, como tripés, varas de pesca ou guarda-chuvas. Não se deve empinar papagaio ou aviõezinhos com fio. Franklin, por pura sorte, escapou da morte em seu experimento com a pipa. Andar a cavalo também é uma atividade de risco.
O cavaleiro comporta-se como uma ponta e poderá atrair o raio. Não se deve nadar. Relãmpagos ocorrem nessas superfícies, aso contrário do que se pensa. Alguns locais podem servir de esconderijos numa tempestade: ônibus, veículos fechados metálicos, prédios e moradias com proteção, construções com estrutura metálica, barcos e navios metálicos fechados, abrigos subterrâneos, como túneis e metrôs, vales, desfiladeiros ou depressões no solo. Nunca se deve ficar no interior de celeiros, barracos e tendas, que facilmente incendeiam ou se destróem pela força da descarga, tampouco próximo a linhas de energia elétrica ou árvores isoladas.
As últmas regras relacionam-se aos locais onde é extremamente perigoso permanecer: topos de morros, cordilheiras, prédios, áreas abertas (como campos de futebol), estacionamentos abertos, quadras de tênis, cercados de arame, varais de metal, linhas aéreas, trilhos, torres, linhas telefônicas e linhas de energia elétrica.
Quando não for possível realizar nenhum dos procedimentos acima citados, ainda há uma maneira de escapar de um acidente. Momentos antes de ocorrer a descarga, pessoas que estejam nessas proximidades sentem seu pêlos arrepiados ou a pele coçando, indícios da atividade elétrica. Não se deve entrar em pânico. Pode-se ficar na seguinte posição: ajoelhado, curvado para frente, com as mãos colocadas nos joelhos e a cabeça entre eles. Imita-se, desse modo, uma esfera e não uma ponta, como na posição de pé. Jamais se deve deitar no chão, pois a descarga atingirá diretamente essa superfície.
Fonte: www.ufpa.br
