sexta-feira, 12 de abril de 2013

Raios e Trovões. Como calcular a distância em que caiu um raio.

O relâmpago e o trovão são duas percepções do mesmo fenômeno e acontecem no mesmo instante. Conhecendo-se as velocidades da luz e do som, é possível calcular, com razoável precisão, a que distância está acontecendo a tempestade.

Raios e Trovões. Como calcular a distância aproximada em que acontece o relâmpago.
by Roberto M.
Como se formam os raios e os trovões? Por que escutamos o trovão sempre depois de vermos a luz do relâmpago? Como calcular a que distância do ponto em que estamos caiu um raio?
Como sabemos, devido ao ciclo hidrológico, a água está sempre em constante movimento na natureza.
Um dos modos de acontecer essa movimentação da água é sua vaporização pelo calor do sol e a consequente formação da umidade atmosférica.

O vapor de água, por estar quente e menos denso, tem a tendência de subir. Ao subir para a atmosfera, o vapor se concentra e forma as nuvens.
Às vezes, as nuvens formadas são calmas e precipitam-se tranquilamente, mas, às vezes, dependendo de vários fatores, são formadas nuvens de tempestade.

FORMAÇÃO DOS RAIOS

As nuvens de tempestade têm altura entre 1,5 e 15 km, apresentando temperaturas internas muito diferentes.
Na parte inferior, a temperatura é próxima à do ambiente (em média 20°C), enquanto na parte mais alta pode atingir cerca de –50 ºC.

Esta enorme diferença entre as temperaturas (gradiente de temperaturas) gera ventos muito intensos no interior das nuvens que, por sua vez, provocam a separação de cargas elétricas devido ao atrito entre as partículas de gelo existentes no topo.
Assim, a parte inferior das nuvens contém excesso de cargas negativas, enquanto a parte superior, cargas positivas.
Por indução, no solo há surgimento de excesso de cargas positivas, estabelecendo-se uma enorme diferença de potencial entre nuvem e solo, podendo atingir milhões de volts.

Diferença de potencial entre nuvem e solo produz a formação de raios e trovões.

O ar atmosférico tem um certo efeito isolante, mas, uma vez vencida a capacidade isolante do ar, ocorrem de 30 a 40 descargas elétricas sucessivas espaçadas por intervalos de aproximadamente 0,01 segundos, que constituem um único raio ou relâmpago.

FORMAÇÃO DOS TROVÕES

As correntes elétricas envolvidas neste processo de descarga variam de 10.000 a 200.000 amperes. Isso aumenta a temperatura do ar para até 30.000°C, provocando violenta expansão, com ondas de compressão que podem ser audíveis a alguns quilômetros de distância. São os chamados trovões.

CÁLCULO DA DISTÂNCIA EM QUE ACONTECEU A DESCARGA

Tanto a descarga elétrica visível aos nossos olhos como raio, como a violenta expansão que é audível aos nossos ouvidos como trovão, acontecem quase que concomitantemente. Mas a nossa sensação é que acontecem em instantes diferentes.
Acontece que a velocidade da luz (aproximadamente 300.000 km/s) é muito diferente da velocidade do som (aproximadamente 0,34 km/s). A luz “anda” cerca de um milhão de vezes mais rápido do que o som.

Assim, o som do trovão demora muito mais para chegar aos nossos ouvidos, do que a luz do raio para chegar aos nossos olhos, ou seja, podemos considerar que a luz chega quase que instantaneamente, enquanto o trovão vem na sua “toadinha” de 0,34 km/s.
A partir do momento em que vemos o relâmpago, o trovão percorre 340 metros a cada segundo, até chegar aos nossos ouvidos.

Por isso, é possível calcular, com razoável precisão, a que distância se encontra uma tempestade. Basta, para isso, computar o número de segundos decorridos entre o instante em que se observa o relâmpago e o instante em que se ouve seu correspondente trovão.
O número de segundos decorridos deve ser multi plicado por 0,34 km (ou 340 m).

Exemplos:
- Um intervalo de 2 segundos indica que a tempestade se encontra a aproximadamente 680 metros do local (2s x 340 m/s).
- Um intervalo de 3 segundos indica que a tempestade se encontra a quase 1 km de distância (3s x 340 m = 1 020 m ~~ 1 km).

Resumindo:
Após vermos um raio, cada segundo que demora a chegar até nós, o som do respectivo trovão, significa cerca de 340 metros de distância entre o ponto em que estamos e o ponto em que o raio caiu.

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