Por que os raios se bifurcam e piscam?

Por que os raios se bifurcam e piscam? Parece pergunta feita por uma criança, mas esse é o tema do estudo de uma equipe do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), com a colaboração de pesquisadores dos EUA, da Inglaterra e África do Sul, publicado agora na revista Scientific Reports.

Para entender como os raios se formam, o Grupo de Eletricidade Atmosférica (Elat) do Inpe registrou imagens de raios em câmera lenta (um processo chamado de super slow motion), capturando o exato momento em que mais de 200 descargas de energia ascendentes (isso é, da terra para as nuvens) se formam, rasgam o céu, se bifurcam e brilham durante tempestades de verão em São Paulo e na Dakota do Sul (EUA), entre 2008 e 2019.

Para isso, usaram uma combinação de câmeras fotográficas digitais e de vídeo de alta velocidade, com capacidade para registrar entre dez mil e 40 mil imagens por segundo. Os pesquisadores ainda contaram com medidores de campo elétrico e de luminosidade e uma câmera de ultra-alta velocidade, que registra cem mil imagens por segundo.

“Os raios ascendentes geralmente partem da ponta de uma torre ou de um para-raios de um edifício alto em consequência da perturbação do campo elétrico da tempestade, causada por um raio descendente que ocorra a uma distância de até 60 quilômetros”, explicou à Agência FAPESP o coordenador do projeto, o geofísico espacial Marcelo Magalhães Fares Saba.

Somente três

Raios ascendentes são menos comuns que descendentes (os que saem das nuvens em direção ao solo, e já estudado pelos mesmos pesquisadores anteriormente). Em mais de dez anos de observações, somente foram observadas formações de estruturas luminosas em apenas três raios ascendentes (todos nos EUA) com carga positiva, ou seja, que se propaga em direção à base da nuvem.

“A vantagem de registrar imagens desses raios para cima é que é possível visualizar toda a trajetória dos líderes positivos, desde o solo até a base da nuvem. Uma vez dentro da nuvem já não é possível observar a descarga”, explicou o pesquisador, destacando que, na extremidade das três estruturas piscantes observadas, havia outra descarga mais tênue, parecida com um pincel. 

Segundo Saba, “essa descarga, chamada de pincel corona, pode se bifurcar e definir a trajetória do raio e a sua ramificação. Quando a ramificação é bem-sucedida, o raio pode seguir à direita ou à esquerda. Se não for, a descarga corona pode dar origem a segmentos de comprimento muito curtos e tão brilhantes quanto o raio”.

As imagens captadas pelos pesquisadores mostraram que esses pedacinhos brilhantes surgem milissegundos depois da divisão do pincel corona e pulsam conforme o raio se propaga em direção às nuvens. “Essas piscadas são, na verdade, tentativas de inicialização de uma ramificação que falhou”, diz Saba.

Para subir tem que descer

Em 2019, o mesmo grupo de pesquisadores descobriu como raios ascendentes se formam. Segundo o estudo também publicado na revista Scientific Reports, eles só ocorrem depois dos chamados raios descendentes positivos, que costumam aparecer quando as tempestades estão no fim.

A descarga elétrica que desce da nuvem para o solo produz uma corrente de longa duração e baixa intensidade que, por sua vez, provoca uma perturbação forte e rápida na distribuição de cargas elétricas na nuvem de tempestade. É ela que vai gerar as condições para que o raio ascendente apareça.

“Se a intensidade de carga elétrica induzida for suficiente podem surgir, das pontas das torres, descargas ascendentes que formam os raios ‘para cima’”, disse Saba.

Por que os raios se bifurcam e piscam? via TecMundo