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Por Danielle M. Bohnen

De beleza assustadoramente grande, os raios intrigam o ser humano desde as primeiras civilizações. Mas foi apenas no século XVIII que os estudos sobre energia elétrica possibilitaram e impulsionaram as pesquisas sobre o fenômeno dos raios. Até então raios e trovões eram considerados fenômenos naturais, mas um cientista norteamericano bastante conhecido no mundo todo provou que, na realidade, a luminosidade e o estrondoso ruído que vem do céu em dias de tempestade, são consequencias de um fenômeno elétrico. Com o famoso experimento da pipa, Benjamin Franklin pôde demonstrar a veracidade de sua teoria.

Nos tempos primórdios, os raios, assim como os demais fenômenos da terra, eram considerados provisões divinas, presentes ou castigos dos Deuses. Em praticamente todas as culturas do mundo existe uma divindade ligada ao fenômeno de raios e trovões. Mas hoje em dia já se sabe sua causa, forma, consequecia e tamanho. Podemos inclusive prever quando e onde é mais provável que cairá um raio.

Zeus

Os raios são compostos de trovão que é o ruído causado pela movimentação do ar aquecido e o relâmpago que é a luz, formada por uma veia principal e ramificações, que aparece no caminho feito pela descarga. Os raios podem ser de polaridade positiva ou negativa. Estes últimos são mais comuns, nascem na base da nuvem e são formados por várias descargas em intervalo pequeno. Já os de carga positiva são formados no topo da nuvem e são muito mais perigosos, pois a corrente contínua dura mais tempo e carrega muito mais energia. A nuvem onde formam-se os raios chama-se “Comulonimbus” que é um pouco maior que as demais. Esse tipo de nuvem, geralmente, forma-se em dias de muito calor e alta umidade do ar, sendo assim, ocorrem com mais frequencia durante o verão.

Nuvem Comulonimbus

A descarga acontece por que o ar quente e úmido que fica próximo ao solo, por ter menor densidade, sobe ao céu e durante o trajeto entra em contato com o ar gelado, por isso vai esfriando e quando atinge o topo da nuvem já está com uma temperatura de aproximadamente 30 graus negativos. Esse ar frio faz o vapor da nuvem condensar-se para logo depois congelar formando as pedras de granizo, que com seu próprio movimento dividem-se formando cargas positivas e negativas, ionizando o ar. Quando as duas cargas se chocam acontece a descarga elétrica, ou seja, um choque elétrico, um curto-circuito de grandes proporções, a corrente elétrica que se forma é de tamanha intensidade que torna-se capaz de “perfurar” a camada atmosférica tornando-a condutora, mesmo o ar sendo naturalmente um isolante elétrico, encontra o solo fechando assim o circuito elétrico.

Raio

A descarga elétrica apesar de violenta dura menos de 1 segundo e pode acontecer entre o céu e a terra ou entre as nuvens. Esta última não oferece risco para quem está na Terra, mas é altamente perigosa para os aviões. Embora seja um fenômeno aterrorizante, os raios são responsáveis por “limpar” a atmosfera já que atraem a poeira e produzem substâncias químicas, que são levadas pelas chuvas e fertilizam o solo. Os raios que acontecem entre nuvens e terra é devido ao acúmulo de cargas opostas nos dois extremos, assim a atração torna-se extremamente forte causando na descarga em direção à terra. Existem também os raios horizontais que são formados na parte de trás da nuvem e de acordo com o deslocamento das massas que aquecem o ar à temperaturas extremamente elevadas, a descarga acontece horizontalmente. Este aquecimento do ar leva à uma expansão violenta dos gases na descarga elétrica, que leva a uma forte onda de compressão e rarefação formando um som estrondoso, ou seja, o trovão.

Raio Horizontal

Existe um tipo de raio muitas vezes confundido com discos espaciais e OVNIs. Por ser extremamente raro, este fenômeno não é conhecido por grande parte das pessoas.

Trata-se de uma bola de luz muito brilhante que é formada pelo gás atmosférico ionizado, devido a isso pode ser observado após um relâmpago. Por ser muito instável pode ser visto por apenas alguns segundos, entretanto, dura mais tempo que um raio comum. Movimenta-se aleatoriamente e forma-se próximo da terra. Chama muito a atenção a sua cor avermelhada e por produzir um som característico que se assemelha a um zumbido.

Este tipo de raio foi estudado por pesquisadores da Nova Zelândia, que chegaram à conclusão de que, o fenômeno acontece devido à partículas de silício que interagem com o calor.

O raio bola é muito perigoso, porque pode atravessar janelas causando grandes danos nos edifícios, principalmente se tiver pessoas no local. Também pode explodir a qualquer momento. Tal explosão, além de produzir um som ensurdecedor, destrói plantações, bosques, florestas, abre buracos gigantes na terra, provoca a morte de animais e queimaduras fatais.

Raio Bola

O nosso país é um dos que tem a maior incidência de raios do mundo. Principalmente a região amazônica por ser úmida e quente, seguida das regiões centro-oeste e sudeste. Isso deve-se ao fato de o clima ser propício, o tipo de relevo e a condutividade. São registrados cerca de 100 milhões de raios por ano em todo território, de acordo com o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Esse fato traz sérias consequencias para a economia brasileira, já que todos os anos são gastos milhões de dólares para a reparação de danos causados na rede elétrica, agricultura, eletroeletrônicos, construção civil e outros setores atingidos direta e indiretamente, somando um prejuízo de 1 bilhão de dólares por ano.

É aqui também que acontece os Super-raios. O grupo de Eletricidade Atmosférica do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Elat/INPE) investiga desde 2008 um fenômeno raro registrado no Brasil, especialmente da região Sudeste* Ref. 1.

Super-raio

Os Super-raios atingem uma intensidade de 500 mil amperes enquanto que um raio comum chega aos 40 mil, segundo o coordenador do Elat, Osmar Pinto Junior. O monitoramento revela que já houve mais 500 fenômenos dos super-raios em menos de 10 anos.

O problema mais significativo que o estudo revela é que as proteções que utilizamos hoje para a prevenção de danos causados pelos raios, não resistem à intensidade dos super-raios. Existem relatos de que edifícios devidamente protegidos, quando atingidos pelo super-raio não puderam suportar a descarga elétrica. O objetivo do estudo é saber onde há mais ocorrências e suas causas para a melhor prevenção.

A região mais atingida é o interior do estado de São Paulo, apesar de não estar provado, as causas podem ser pela constante queimada de cana de açúcar que leva ao aumento da temperatura provocando mais tempestades. Outra causa pode ser devido às constantes frentes frias nesta região.

Inventado por Benjamin Franklin, o pararraios, até os dias atuais, é a melhor maneira de prevenir acidentes causados por raios. Esses equipamentos são projetados para conduzir a corrente elétrica pelo melhor caminho a fim de não causar danos por cargas elétricas indesejáveis. Mas cada lugar deve ser tratado especificamente, pois é usado um tipo de equipamento conforme tamanho, características gerais e localização das edificações, para tanto, deve-se consultar um especialista que através de análises e estudos é capaz de determinar a melhor estrutura para determinado lugar.

Pararraio

O objetivo principal do pararraios é o aterramento. Isso significa que ao “coletar” a carga elétrica, ele é capaz de conduzi-la à terra dissipando-a através de cabos de pequena resistência elétrica. Devido ao fato de que o raio tende a atingir o ponto mais alto, o pararraios é instalado no topo das edificações.

O pararraios funciona levando em consideração o princípio do “poder das pontas” que é um fenômeno eletrostático, ou seja, consiste na concentração de cargas elétricas acumuladas em regiões pontiagudas. Sendo assim o campo elétrico formado ao redor das pontas aumenta ionizando o ar à sua volta, quando atinge um ponto máximo, ele se descarrega pelo fio que o conduz à terra.

Outro tipo de pararraios chama-se “pararraios de Melsens, este tipo de equipamento tem a mesma finalidade do pararraio de Franklin. O que o difere é sua estrutura que consiste em uma armadura metálica de barras de ferro verticais e horizontais que envolvem o edifício. No topo do edifício as barras encontram-se e no outro extremo são conectadas ao solo.

Ao contrário do que se diz em dito popular que “um raio não cai duas vezes no mesmo lugar”, os raios, sim, são propensos a serem atraídos por determinados lugares, portanto é muito comum que um mesmo lugar seja atingido diversas vezes por raios. Embora fascinante, deve-se ter muito cuidado com esse fenômeno, já que as consequencias podem ser catastróficas. A corrente elétrica tende a buscar o caminho mais curto para fechar o circuito, portanto, o raio quando aproxima-se da terra tende a cair em lugares altos e/ou de boa condutividade. Sendo assim, árvores altas e isoladas, cercas, objetos metálicos, terrenos descampados, entre outros, são lugares propícios para a descarga elétrica. Cerca de mil pessoa morrem por ano no Brasil vítimas das descargas elétricas dos raios, algumas são atingidas diretamente e outras apenas por estarem próximas do lugar atingido. Algumas precauções devem ser tomadas e levadas muito a sério:

–       Evite a exposição em lugares descampados, durante a tempestade ou na sua formação, já que você será o ponto mais alto. Evite principalmente carregar grandes objetos metálicos como, por exemplo, o ancinho.

Tempestade

–       Evite ficar perto de árvores isoladas, antenas, torres e água como rios, lagos e piscinas, já que a água atrai a corrente elétrica e no caso dos raios por serem de tamanha proporção, rompem com a resistência da água gerando uma descarga extremamente grande.

Raio na água

–       Mesmo antes da tempestade retire animais e pessoas das proximidades de lugares metálicos como cercas, arames, lajes e antenas, já que estes ficam eletrizados devido às cargas das nuvens e podem provocar fortes choques.

–       Retire os aparelhos elétricos e telefonicos das tomadas, porque se a fiação recebe uma descarga elétrica muito grande acaba queimando e inutilizando os equipamentos.

–       Permaneça em lugares abrigados como casas, edifícios, carros, trens ou ônibus, porque, geralmente não são condutores e protegem o interior.

–       Instale uma proteção em sua residência como pararraios e equipamentos próprios para a edificação e instalações elétricas.

–       No campo, procure abrigar-se em uma casa ou em uma floresta densa.

–       Não tome banho em chuveiro elétrico. Se o raio atinge a instalação elétrica, a carga por ser muito alta pode atingir o chuveiro e, por consequencia, descer pela água atingindo a pessoa.

–       Evite ficar exposto em lugares que apesar de não serem considerados condutores podem ser inflamáveis. Muitas mortes e incêndios de florestas são causados por raios.

Raio na árvore

*Ref.1 http://noticias.terra.com.br/ciencia/interna/0,,OI2799710-EI8147,00.html