Determinando a energia do raio pelo efeito no solo – Saense
Fulguritos. [1]
Raio é uma descarga elétrica que ocorre na atmosfera, entre regiões eletricamente carregadas, e pode dar-se tanto no interior de uma nuvem, como entre nuvens ou entre uma nuvem e o solo. O raio nuvem-solo, em particular, está associado a vários efeitos prejudiciais, incluindo fatalidades humanas, incêndios florestais e danos materiais, e alguns efeitos positivos, tais como a fixação de nitrogênio natural e produção de compostos de fósforo em estado de oxidação reduzido que podem melhorar a solubilidade de fósforo no solo [2].
Estimando-se a atividade elétrica no ar devido a raios nuvem-solo, calcula-se que um raio transporta uma energia de aproximadamente 5 bilhões de joules (J), ou seja, o equivalente à energia armazenada em 145 litros de gasolina, e aquece o ar, na passagem, a cerca de 30 mil oC [3,4].
Quando um raio atinge um material apropriado no solo, tal como a areia, a corrente elétrica passa pelo material, aquecendo-o a temperaturas que ultrapassam o seu ponto de vaporização e, depois, ocorre um esfriamento rápido que resulta na formação de um tubo de vidro, conhecido como fulgurito. Estima-se que cerca de 10 fulguritos são formados por segundo no mundo [2].
Pesquisadores norte-americanos desenvolveram uma nova forma de estudar as propriedades dos raios. Ao invés de estimar a atividade elétrica no ar, a técnica analisa o fulgurito formado [2].
No trabalho, os pesquisadores coletaram 266 fulguritos em uma região de solo arenoso nos EUA. Os dados obtidos indicaram um dispêndio de cerca de 1,4 milhões J/m2 de fulgurito produzido, ou seja, 1% da energia do raio. Assim, de posse da informação dos tamanhos de cada um dos fulguritos coletados, os autores calcularam as energias dos raios que incidiram na região e também a frequência com que ocorreram esses valores de energia.
Os resultados obtidos se mostraram consistentes com as observações determinadas por outros meios e apresentam uma propriedade inédita, que é a descoberta de que a distribuição de energias dos raios segue uma tendência log-normal. Isso significa que os raios de maior energia acontecem com mais frequência do que poderia ocorrer sob a distribuição gaussiana, que é a distribuição mais comum para os fenômenos da natureza. Por outro lado, como os fulguritos duram muito (alguns dos coletados pelos pesquisadores datam de milhares de anos) uma perspectiva interessante que surge dessa nova técnica é a possibilidade de se analisar globalmente a variação de incidências de raios nuvem-solo ao longo do tempo.
O fato é que esse trabalho se insere no contexto de ampliação do conhecimento sobre fenômenos naturais presentes em toda a historia humana e que trazem consequências relevantes na nossa vida. Nessa mesma linha, tratei, recentemente, sobre a descoberta de como é formada a faísca inicial que gera o raio no artigo Enfrentando o mistério do surgimento dos raios, relâmpagos e trovões do Saense [5].
[1] Crédito da imagem: Tonya Miller Blackwell‎ [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons. URL: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Type_I_fulgurites_Florida_1.jpg..
[2] MA Pasek and M Hurst. A Fossilized Energy Distribution of Lightning. Scientific Reports 6, 30586 (2016).
[3] Wikipédia. Raio (meteorologia). URL: https://pt.wikipedia.org/wiki/Raio_(meteorologia). Acesso em 13 de Agosto (2016).
[4] Wikipedia. Harvesting lightning energy. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Harvesting_lightning_energy. Acesso em 13 de agosto (2016).
[5] Artigo relacionado: Enfrentando o mistério do surgimento dos raios, relâmpagos e trovões.
Como citar este artigo: Claudio Macedo. Determinando a energia do raio pelo efeito no solo. Saense. URL: http://www.saense.com.br/2016/08/determinando-a-energia-do-raio-pelo-efeito-no-solo/. Publicado em 16 de agosto (2016).