Como se formam os raios?

Raios estão entre os fenômenos mais potentes da natureza, capazes de liberar cargas de energia muito altas em questão de segundos e que ocorrem entre céu e chão. E eles dependem de alguns ingredientes especiais, como o encontro de cargas positivas com negativas, para se formar.

Em grande escala, as descargas elétricas na atmosfera surgem assim, mas, antes de entender como se formam os raios, é importante saber o que acontece no interior das nuvens.

Como se formam os raios: entenda a dinâmica das nuvens

As nuvens são muito mais dinâmicas do que podem parecer — e tudo começa com a evaporação da água no solo, que vai se acumulando na atmosfera. Conforme o aquecimento do Sol impulsiona mais vapor para cima, a nuvem cresce verticalmente em direção ao céu.

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À medida que a nuvem se torna maior e mais densa, além de atingir uma altitude entre 2 a 10 km — onde as temperaturas variam entre 0 °C e -50 °C —, gotas de chuva se formam. Mas essa massa de vapor também abriga minúsculos cristais de gelo e granizos.

Nessas nuvens, a constante ventania provoca a colisão entre todas estas partículas de água — gotas, cristais de gelo e granizo são jogados daqui para lá. O atrito faz com que elas se tornem carregadas, algumas com cargas mais positivas e outras mais negativas.

Agora, é a vez de a gravidade cumprir seu papel, distribuindo as partículas mais pesadas, como as gotas e o granizo, na parte inferior da nuvem — e ali, elas vão acumulando uma carga negativa. Isso é o contrário dos cristais de gelo, leves e positivos, que se concentram na parte superior da nuvem.

A partir desse momento, é como se a massa de nuvem fosse uma grande pilha com um lado positivo e outro negativo, mas toda essa energia precisa ser liberada. É a partir daqui surgem as descargas elétricas.

Como ocorrem as descargas elétricas

A descarga elétrica atmosférica é como uma grande faísca de eletricidade que percorre seu caminho do céu ao chão, ou de uma nuvem a outra.

Enquanto a nuvem ainda se forma, o ar funciona como um isolante entre as diferentes cargas presentes na nuvem e no solo. No entanto, quando a diferença entre as cargas positivas e negativas acumuladas na nuvem é grande, o ar não dá mais conta de isolá-las. O que acontece em seguida é uma rápida descarga de eletricidade — sim, os raios.

Mas como essa energia “escolhe” se vai em direção ao chão ou a outra nuvem? Bom, de modo geral, a dinâmica aqui funciona de maneira simples: cargas iguais se repelem e as opostas se atraem. Seguindo essa lógica, a eletricidade procura pelo caminho mais próximo para liberar toda a energia e, então, surgem três tipos de descarga:

• Descarga nuvem-solo: quando a carga elétrica da nuvem encontra sua carga oposta no solo e vai ao encontro dela;
• Descarga solo-nuvem: segue a mesma lógica, mas, neste caso, a carga elétrica do solo encontra sua carga oposta na nuvem;
• Descarga intra-nuvem: quando a carga de uma nuvem encontra sua oposta em outra nuvem e o raio só ocorre na atmosfera.

Vale destacar que estes três tipos de descarga elétrica podem ocorrer simultaneamente em uma mesma nuvem, e isso só dependerá de onde uma carga positiva e uma negativa se encontram.

Raios duram de um terço de segundo a meio segundo e sua intensidade é de aproximadamente 30 mil ampères. Isso equivale a mil vezes a intensidade de um chuveiro elétrico comum!

Qual a diferença entre raio, relâmpago e trovão?

Relâmpago e trovão não são sinônimos de raio atmosférico. Relâmpago é a intensa emissão de radiação eletromagnética — ou seja, a luz. É o flash luminoso que vemos antes mesmo de escutarmos o estrondo — este sim, o trovão, que traz o barulho da descarga elétrica “cortando” o ar.

Como a velocidade da luz é mais rápida do que a velocidade do som, vemos primeiro a luz gerada pelo raio (o relâmpago) e só depois ouvimos seu som (o trovão).

Fonte: National Weather Service; NOAA; Encyclopedia Britannica