O raio é o resultado da separação das cargas elétricas numa nuvem tipo cúmulo-nimbo (em forma de bigorna), que se parece com um monte de algodão com uma base escura, resultado da interrupção da passagem da luz do Sol. Quando a nuvem alcança cerca de 10 mil metros de altitude, a baixíssima temperatura na sua parte mais alta (-35 ºC) condensa o vapor em partículas de água e gelo. As gotas de água e os cristais de gelo são puxados para baixo pela gravidade. À medida que caem pelo interior da nuvem, arrastam o ar consigo. O choque entre as partículas faz algumas delas perderem ou ganharem elétrons.
No início, as cargas positivas e negativas ficam separadas no interior da nuvem. As positivas se concentram no topo e, em menor quantidade, na parte mais baixa. Na região central, ficam as cargas negativas.
O raio ocorre quando o campo elétrico da nuvem se torna tão forte que arranca o elétron de uma molécula de ar, tornando-o carregado.
Com isso, o ar passa de isolante a condutor elétrico.
Instantaneamente, bilhões de elétrons são arrecadados numa descomunal reação em cadeia, criando o chamado raio precursor: muito tênue, com carga negativa, invisível a olho nu, ele deixa a nuvem em direção à Terra, completando o percurso em milionésimos de segundo.
Quando o raio chega perto do chão, a carga positiva da Terra se intensifica naquele lugar e dispara uma descarga em sentido contrário ao do raio. Então, ocorre o espetáculo: a luminosidade do raio de retorno, o relâmpago.
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