Entenda por que o raio faz ziguezague antes de tocar o chão

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Sempre que acontece, o relâmpago ilumina o céu com um flash brilhante e assume uma variedade de formas. Mas quando alguém o desenha no papel, certamente riscará um ziguezague. E o que dá aos raios essa forma de galho? Por que um raio ziguezagueia pelo céu, em vez de descarregar em linha reta entre uma nuvem de tempestade e o solo?

Muitos mecanismos do raio ainda são um mistério para a ciência, mesmo que pesquisadores estejam começando a desvendar a razão por trás da deformidade do fenômeno. John Lowke, um físico da Universidade do Sul da Austrália, é o principal autor de um estudo que investiga o “padrão escalonado” do raio.


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Segundo a pesquisa, publicada em dezembro de 2022 em um jornal de física aplicada, a equipe de Lowke sugere que o padrão característico em ziguezague do raio é causado por uma forma altamente condutora de oxigênio, que se acumula irregularmente à medida que o raio viaja em direção ao solo. Isso ocorre, às vezes, por grandes distâncias.

Descargas elétricas rápidas e intensas

O estudo exemplificou essa constatação com fotografias extremamente rápidas dessas descargas elétricas. Um raio é precedido por “líderes” de ar ionizado (eletricamente carregado) que se ramificam no fundo de uma nuvem de tempestade. “Na maioria dos casos, esses líderes são fracos demais para serem vistos a olho nu”, explicou John Lowke.

Ainda de acordo com o especialista, são esses líderes, não o raio final, que formam o padrão escalonado.

“O ar geralmente atua como um isolante, mas os líderes criam regiões com altas concentrações de uma forma especial de oxigênio altamente condutor chamado ‘oxigênio singleto delta’ (uma espécie eletronicamente excitada da molécula de O2), ou seja, moléculas de oxigênio com um estado de energia inferior ao normal“, comentou.

“Cada zig (ou zag) de um líder – um “degrau” com cerca de 50 metros de comprimento – é causado pela descarga de carga elétrica em tal região”, disse Lowke nas conclusões do estudo.

Os pesquisadores também ressaltam que poderosos campos magnéticos da última etapa criam quase instantaneamente moléculas adicionais desse oxigênio delta a partir das moléculas regulares de oxigênio na atmosfera. “As concentrações desse oxigênio altamente condutor podem se ramificar em todas as direções de onde a etapa termina.”

raio ziguezague
Segundo os cientistas, uma melhor compreensão de como os raios funcionam pode ajudar as autoridades e as pessoas a sobreviverem às tempestades

Os poderosos campos magnéticos da última etapa criam quase instantaneamente moléculas adicionais de oxigênio singleto delta a partir das moléculas regulares de oxigênio singleto* na atmosfera, e as concentrações desse oxigênio altamente condutor podem se ramificar em todas as direções de onde a etapa termina, explicou ele.

O líder descarrega em etapas sucessivas em cerca de um milionésimo de segundo, cada uma seguida por um período “escuro” fugaz – em que as fotografias não mostram nenhuma descarga visível – e, finalmente, atinge o solo ou um objeto alto conectado a ele.

Esse impacto resulta no visível (e muito alto) “golpe de retorno” do raio por cerca de um milésimo de segundo, viajando de volta ao longo do caminho em ziguezague do oxigênio delta singleto altamente condutor. Os outros líderes perdem a carga nesse ponto e desaparecem.

E pra que saber isso?

De acordo com os cientistas, uma melhor compreensão de como os raios funcionam pode ajudar as autoridades e as pessoas a sobreviverem às tempestades. “Por exemplo, pode informar a colocação de para-raios em objetos altos, como edifícios, mastros de rádio e superestruturas de navios”, concluiu John Lowke.

 

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