O Raio


Na linguagem popular, raio é a descarga elétrica; relâmpago é o clarão intenso causado pela descarga e trovão é o barulho que se escuta após a ocorrência do raio. Adotaremos essa terminologia para descrever como é um raio. A maioria dos raios ocorre dentro da própria nuvem ou de uma nuvem para outra. Contudo, vamos nos limitar a descrever os raios entre a nuvem e o solo, já que somente estes atingem os pára-raios. Alertamos que este é um assunto ainda em pesquisa, assim sendo, o que for dito a seguir não é verdade absoluta, são apenas os fatos e conhecimentos atuais.

No tópico nuvens de tempestade vimos como as cargas estão separadas dentro destas nuvens. As cargas negativas na base da nuvem induzem (atraem) cargas positivas no solo, resultando no surgimento de um intenso campo elétrico entre a nuvem e a terra. Esse campo elétrico pode gerar um campo elétrico tão intenso que pode transformar o ar de isolante em condutor possibilitando que alguns elétrons, cargas negativas, comecem a se mover da nuvem para o solo. A figura abaixo demonstra uma seqüência dos acontecimentos do tipo mais comum de raio.


O processo ilustrado acima ocorre tão rapidamente que na maioria dos casos o olho humano não consegue distinguir suas etapas.

Esse percurso em zig-zag é chamado de "líder escalonado". "Líder" porque abre caminho para outros elétrons e "escalonado" porque é uma seqüência de degraus. O módulo da velocidade desses elétrons é altíssima, aproximadamente 100.000,00 m/s. Alguns elétrons podem se separar do trajeto principal, formando ramificações.

Como ilustrado na animação a seguir, o raio se inicia com uma descarga elétrica que parte da nuvem até próximo ao solo. Essa descarga provoca mais ionizações no ar ao longo de seu percurso, e a região entre a nuvem e o solo passa a conduzir mais facilmente a corrente elétrica. Quando a ponta do líder chega a alguns metros (entre 20 m e 50 m) do solo, uma descarga, chamada "descarga de conexão", inicia-se de algum local do solo fechando o circuito (caminho), formando um "fio condutor" que liga a terra à nuvem. Ao se estabelecer esta conexão, as cargas elétricas no solo sobem em direção à nuvem. Essa descarga, do solo para a nuvem apresenta grande luminosidade e intensa corrente elétrica, ou seja, é ela que cria o relâmpago. Todo este processo de descargas elétricas, raios e relâmpagos, aquecem o ar, provocando sua expansão que se propaga em forma de uma onda sonora, originando o trovão.



Depois dessa descarga inicial (do primeiro raio), outras descargas secundárias (outros raios) costumam ocorrer, aproveitando o mesmo caminho aberto pelo líder. São de menor intensidade e ocorrem depois de um tempo tão curto que parecem ser um único raio. Só com câmeras de alta velocidade é possível distinguir as várias descargas.