24/11/2022 - 7:42
Nos últimos 50 anos, cientistas de todo o mundo têm debatido por que um raio ziguezagueia e como ele está conectado à nuvem de trovão acima. Não havia uma explicação definitiva até agora, mas um artigo publicado na revista Journal of Physics D: Applied Physics resolve os dois mistérios.
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O físico de plasma e primeiro autor do artigo dr. John Lowke, ex-cientista da Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO, o órgão nacional para pesquisa científica na Austrália) e agora professor adjunto de pesquisa da Universidade do Sul da Austrália (UniSA) , diz que a física do raio tem confundido as melhores mentes científicas por décadas.
“Existem alguns livros didáticos sobre raios, mas nenhum explica como os ziguezagues (chamados degraus) se formam, por que a coluna eletricamente condutora que conecta os degraus com a nuvem permanece escura e como o raio pode viajar por quilômetros”, afirmou Lowke.
A resposta? Moléculas de oxigênio metaestáveis delta-singlete (oxigênio singlete é uma espécie eletronicamente excitada da molécula de oxigênio).
Proteção melhor
Basicamente, o raio acontece quando os elétrons atingem as moléculas de oxigênio com energia suficiente para criar moléculas de oxigênio delta-singlete de alta energia. Depois de colidirem com as moléculas, os elétrons “descolados” formam uma etapa altamente condutora – inicialmente luminosa – que redistribui o campo elétrico, causando etapas sucessivas.
A coluna condutora que conecta o degrau à nuvem permanece escura quando os elétrons se ligam às moléculas neutras de oxigênio, seguido pelo desprendimento imediato dos elétrons pelas moléculas delta-singlete.
Por que isso é importante?
“Precisamos entender como o raio é iniciado para que possamos descobrir como proteger melhor edifícios, aviões, arranha-céus, igrejas valiosas e pessoas”, disse o dr. Lowke.
Embora seja raro humanos serem atingidos por raios, edifícios são atingidos muitas vezes, especialmente os altos e isolados (o Empire State Building, em Nova York, é atingido cerca de 25 vezes por ano).
Solução centenária
A solução para proteger estruturas de raios permaneceu a mesma por centenas de anos. Um para-raios inventado por Benjamin Franklin em 1752 é basicamente um arame de cerca grosso que é preso ao topo de um edifício e conectado ao solo. Ele é projetado para atrair raios e aterrar a carga elétrica, evitando que o prédio seja danificado.
“Essas hastes de Franklin são necessárias para todos os edifícios e igrejas hoje, mas o fator incerto é quantas são necessárias em cada estrutura”, afirmou o dr. Lowke.
Há também centenas de estruturas que atualmente não são protegidas, incluindo galpões de abrigo em parques, muitas vezes feitos de ferro galvanizado e sustentados por postes de madeira.
Isso pode mudar com os novos padrões australianos de proteção contra raios, recomendando que esses telhados sejam aterrados. (A Austrália tem sido bastante castigada com raios e chuvas nos últimos anos.) O dr. Lowke era um membro do comitê da Standards Australia que recomendou essa mudança.
“Melhorar a proteção contra raios é tão importante agora devido a eventos climáticos mais extremos causados pelas mudanças climáticas. Além disso, enquanto o desenvolvimento de materiais compostos ecológicos em aeronaves está melhorando a eficiência de combustível, esses materiais aumentam significativamente o risco de danos causados por raios, por isso precisamos para olhar para medidas de proteção adicionais”, afirmou Lowke. “Quanto mais soubermos sobre como os raios ocorrem, mais bem informados estaremos ao projetar nosso ambiente construído.”
