Um raio é uma descarga elétrica que se produz pelo contato entre nuvens de chuva ou entre uma destas nuvens e a terra. A descarga é visível a olho nu, com trajetórias sinuosas e de ramificações irregulares às vezes com muitos quilômetros de distância até o solo. Este fenômeno produz um clarão conhecido como relâmpago e também uma onda sonora chamada trovão.
Alguns afirmam que foram os raios que, ao causar incêndios tiraram os primatas das árvores e mais tarde mostraram aos primeiros humanos a importância do fogo.
Desde a antiguidade os raios encantam e assombram a humanidade com seu aspecto ameaçador e ao mesmo tempo intrigante, que acabou por ser incorporado nos mitos e lendas como elemento de demonstração da existência de deuses poderosos como o grego Zeus, por exemplo.
Benjamin Franklin comprovou a hipótese da origem elétrica dos raios concebendo os pára-raios com a finalidade de proteger as edificações da ação dos raios.
Um raio é um fenômeno em que para acontecer é preciso que existam cargas opostas entre uma nuvem e o chão, quando isso acontece, a atração é muito forte, então temos uma enorme descarga elétrica.
Existem três tipos de raios classificados pela sua origem, também menos comumente chamados descargas iônicas ou atmosféricas:
. Da nuvem para o solo.
. Do solo para a nuvem.
. Entre nuvens.
A descarga ocorre no momento em que as cargas elétricas (Quantidade de íons: cátions ou ânions) atingem energia suficiente para superar a rigidez dielétrica do ar, de forma explosiva, luminosa e violenta.
O processo ainda não se encontra totalmente esclarecido, havendo controvérsias sobre seu mecanismo de formação, mas sabe-se que, na maioria dos casos, a descarga ocorre após uma concentração de cargas, no qual pode-se falar em centros de concentração, e prossegue em duas fases distintas:
Distribuição da ocorrência de descargas elétrica no planetaNa primeira libertam-se da nuvem várias descargas menores a partir do ar ionizado, criando o precursor da descarga: uma corrente iônica tanto maior quanto mais se aproxima do solo, favorecendo assim o trajeto do raio em formação. O precursor pode ser predominantemente ascendente ou descendente, pois, depende da natureza dos íons que formam a nuvem iônica. Ao ocorrer de um precursor aproximar-se do outro centro de cargas, este induzirá uma formação de um precursor oposto.
Quando o precursor completa o contato entre os centros de cargas, ocorre no sentido inverso ao longo daquele trajeto uma corrente aniônica, ou catiônica, dependendo da carga. É esta segunda descarga que vemos e ouvimos, e que irá contribuir para equilibrar as cargas iônicas da nuvem e do solo.
É comum de ocorrer mais de uma descarga através de um mesmo canal, no qual o ar encontra-se parcialmente ionizado. Estas descargas subsequentes são usualmente mais fracas que a primeira descarga.
Em geral, as descargas verticais normalmente predominam na frente de uma tempestade, tomando-se por base o sentido de seu deslocamento.[carece de fontes?]
Os raios horizontais se formam na parte de trás, também levando-se em conta o sentido de deslocamento das massas de ar. Estas estão sempre presentes em qualquer trovoada, e aquecem localmente o ar até temperaturas muito elevadas.
O aquecimento do ar causa a expansão explosiva dos gases atmosféricos ao longo da descarga eléctrica, resultando numa violenta onda de choque (ou de pressão), composta de compressão e rarefacção, que interpretados como "trovão".
Uma tempestade (em algumas regiões, dá-se a nomenclatura "trovoada") típica produz três ou quatro descargas por minuto, em média.
O canal de descarga possui um diâmetro estimado de 2 a 5 cm e é capaz de aquecer o ar até 30.000 °C em alguns milisegundos[1]. Apenas 1% da energia do raio é convertida em ruído (trovão) sendo o resto libertado sob a forma de luz. O raio é uma manifestação de plasma, no qual sua condutividade permite o escoamento da eletricidade entre os centros de carga.
Um raio completamente formado pode conduzir correntes em torno de 10 a 80 kA, mas existem registros em torno de 250 kA[2], sendo que um raio trabalha com uma tensão elétrica da ordem de 15 kV. A forma da corrente é unidirecional, sendo de polaridade negativa na maioria das ocorrências.
A corrente de um impulso atinge seu máximo em 5μs, em média, tendo uma duração total do impulso em torno de 100μs. A duração total da descarga varia entre 0.1 a 1000 ms. Uma descarga pode liberar entre 1 a 40 C de carga elétrica e podendo dissipar uma potência elétrica de até 100 MW.
O Brasil é o país no qual mais se registra o acontecimento de raios em todo o mundo[5]. Por ano, cerca de 50 milhões de raios atingem o território brasileiro, estima o Elat (Grupo de Eletricidade Atmosférica), do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. É o dobro da incidência nos Estados Unidos, por exemplo. Cada descarga representa um prejuízo de R$ 10 para o setor de energia. Ao todo, os raios causam um prejuízo de R$ 1 bilhão anual à economia do Brasil, apurou o Elat. O setor elétrico é o que acumula mais perdas, com cerca de R$ 600 milhões por ano. Depois seguem os serviços de telecomunicações, com prejuízo de cerca de R$ 100 milhões por ano. Também são atingidos os setores de seguro, eletroeletrônicos, construção civil, aviação, agricultura e até pecuária. Os raios também foram responsáveis por 236 mortes no Brasil em 2008 – o recorde da década
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