Cartilha sobre Raios do INPE

Dica para professores:

O Grupo de Eletricidade Atmosférica do INPE fornece uma ótima cartilha, em alta resolução, para ser distribuída entre os alunos. A cartilha em baixa resolução pode ser acessada aqui. 

Para solicitar a cartilha em alta resolução, clique aqui.

Fonte da informação: http://www.comunitexto.com.br/

De onde vem o trovão (e o raio)?

A idéia básica é que nuvens de trovão podem se tornar geradores Van de Graaff gigantes e criar grandes separações de carga dentro da nuvem. Vamos ver como isso funciona. 

As nuvens contêm milhões de gotas de água e partículas de gelo suspensas no ar. Quando os processos de evaporação e condensação ocorrem, essas gotas colidem com mais umidade que se condensa à medida que sobe. A importância desses choques é que eles retiram os elétrons da umidade que está subindo, criando uma separação de carga. Os elétrons recém-retirados se unem na parte inferior da nuvem, dando a ela uma carga negativa. A umidade que está subindo e que perdeu um elétron carrega uma carga positiva para a parte superior da nuvem. 

Quando a umidade que está subindo depara com temperaturas mais baixas na parte superior da nuvem e começa a gelar, a parte resfriada fica negativamente carregada e as gotas que não estão congeladas se tornam positivamente carregadas. Nesse ponto, as correntes de ar ascendentes têm a capacidade de remover as gotas positivamente carregadas do gelo e carregá-las para a parte superior da nuvem. A parte congelada restante desce para a parte inferior da nuvem ou continua descendo até o chão. 

A separação de carga tem um campo elétrico associado a ela. Assim como a nuvem, esse campo é negativo em sua região inferior e positivo na superior. A força ou intensidade do campo elétrico está diretamente relacionada à quantidade de carga reunida na nuvem. Como os choques e os resfriamentos continuam acontecendo e as cargas da parte inferior e superior da nuvem aumentam, o campo elétrico fica cada vez mais intenso: tão intenso, na verdade, que os elétrons na superfície da Terra são afastados para o interior dela pela carga negativa da parte inferior da nuvem. Essa repulsão de elétrons faz com que a superfície da Terra adquira uma forte carga positiva. 

Tudo que se precisa agora é de um caminho condutivo para que o inferior negativo da nuvem possa conduzir sua eletricidade para a superfície positiva da Terra. O forte campo magnético cria esse caminho através do ar, o que resulta em um raio. O raio é uma explosão de elétrons de alta voltagem e com corrente de alta intensidade, e a temperatura é extremamente quente no centro dele. Por exemplo, quando um raio atinge uma duna, ele pode instantaneamente transformar a areia em vidro. A combinação do aquecimento rápido do ar pelo raio e o resfriamento logo em seguida cria ondas de som. Essas ondas de som são o que chamamos de trovão. Nunca pode haver trovão sem que haja um raio.

Fonte: http://fisicanossa.blogspot.com.br/

Raios em vulcões

A formação de raios na atmosfera ainda é um enigma para muitos cientistas, mas existe um fenômeno ainda mais curioso que foi capturado por diversos fotógrafos ao redor do mundo: raios que se formam na boca de vulcões ativos.

Até o momento, muitos pesquisadores concordam que este processo tem início quando as partículas se separam, seja após uma colisão ou quando partículas maiores se partem.

Uma das hipóteses para a formação destes raios está na possibilidade de uma diferença aerodinâmica entre essas partículas levar as que possuem carga positiva a se afastarem das negativamente carregadas. Quando a separação da carga é tão alta que supera a resistência do ar, a eletricidade flui entre as partículas. Os raios são este fluxo de eletricidade.

Outra hipótese envolve as bolhas de magma ou as cinzas do vulcão, que possuem cargas elétricas e, com o movimento, conseguem criar áreas separadas de cargas elétricas opostas – a condição para a criação dos arcos voltaicos. Embora a erupção vulcânica em si seja incapaz de gerar carga elétrica suficiente para acender relâmpagos, os cientistas acreditam que as cargas elétricas são geradas quando fragmentos de rochas, cinzas e partículas de gelo na nuvem colidem para produzir cargas estáticas, da mesma maneira que as partículas de gelo colidem para criar trovoadas regulares.

O raro espetáculo recebeu o nome de “tempestade suja” e até agora já foram registradas as incidências de raios vulcânicos com até 3,5 km de comprimento. Veja algumas das fotografias:

Vulcão Chaitén

Onde fica: Chile
Altitude: 1.122 m
Última vez que entrou em erupção: 2008, após aproximadamente 8.000 anos.




Vulcão Eyjafjallajökull

Onde fica: Islândia
Altitude: 1.666 m
Última vez que entrou em erupção: 21 de março de 2010, fazendo com que o espaço aéreo de diversos países da Europa fossem fechados por conta da fumaça.



Vulcão Grímsvötn

Onde fica: Islândia
Altitude: 1.725 m
Última vez que entrou em erupção: 21 de maio de 2011, que foi considerada uma das piores erupções deste vulcão (que também é o mais ativo da Islândia).




Vulcão Shinmoe-dake

Onde fica: Japão
Altitude: 1.420 m
Última vez que entrou em erupção: janeiro de 2011, após 52 anos em repouso. O vulcão voltou a se tornar ativo após o terremoto e tsunami que afetaram as regiões próximas.



Vulcão Puyehue

Onde fica: Chile
Altitude: 2.440 m
Última vez que entrou em erupção: 2011, na qual explodiu uma nuvem de cinzas para o ar que prejudicou vôos de aeroportos na Argentina, Uruguai e Paraguai. No Brasil, a nuvem causou cancelamentos principalmente no aeroporto de Porto Alegre.



Vulcão Arenal

Onde fica: Costa Rica
Altitude: 1.663 m
Última vez que entrou em erupção: 2012, derramando lavas, cinzas e gases, o que provocou a evacuação do parque nacional onde está localizado.

Fonte: http://www.ofitexto.com.br/home