Por que os raios se bifurcam e piscam?

Por que os raios se bifurcam e piscam? Parece pergunta feita por uma criança, mas esse é o tema do estudo de uma equipe do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) com a colaboração de cientistas dos Estados Unidos, da Inglaterra e da África do Sul publicado na revista Scientific Reports.

Para entender como os raios se formam, o Grupo de Eletricidade Atmosférica (Elat) do Inpe registrou imagens em câmera lenta de raios no exato momento em que mais de 200 descargas de energia ascendentes (da terra para as nuvens) se formaram, rasgaram o céu, bifurcaram-se e brilharam durante tempestades de verão em São Paulo e na Dakota do Sul (EUA) entre 2008 e 2019.

Para isso, usaram uma combinação de câmeras fotográficas digitais e de vídeo de alta velocidade com capacidade para registrar entre 10 mil e 40 mil imagens por segundo. Os pesquisadores ainda contaram com medidores de campo elétrico e de luminosidade e uma câmera de ultra-alta velocidade que faz 100 mil fotos por segundo.

“Os raios ascendentes geralmente partem da ponta de uma torre ou de um para-raios de um edifício alto em consequência da perturbação do campo elétrico da tempestade, causada por um raio descendente que ocorra a uma distância de até 60 quilômetros”, explicou à Agência Fapesp o coordenador do projeto e geofísico espacial Marcelo Magalhães Fares Saba.

Somente três

Raios ascendentes são menos comuns que descendentes (das nuvens em direção ao solo e já estudados pelos mesmos pesquisadores). Em mais de 10 anos de observações, apenas três raios ascendentes com carga positiva (que se propaga em direção à base da nuvem) foram vistos — todos nos EUA.

“A vantagem de registrar imagens desses raios para cima é que é possível visualizar toda a trajetória dos líderes positivos, desde o solo até a base da nuvem. Uma vez dentro da nuvem, já não é possível observar a descarga”, afirmou o pesquisador, destacando que na extremidade das três descargas observadas havia outra mais tênue, parecida com um pincel.

 Scientific Reports/Saba et al/Reprodução 

Segundo Saba, “essa descarga, chamada de pincel corona, pode se bifurcar e definir a trajetória do raio e sua ramificação. Quando a ramificação é bem-sucedida, o raio pode seguir à direita ou à esquerda. Se não for, a descarga corona pode dar origem a segmentos de comprimento muito curtos e tão brilhantes quanto o raio”.

 Scientific Reports/Saba et al/Reprodução 

As imagens captadas pelos pesquisadores mostraram que esses pedacinhos brilhantes surgem milissegundos depois da divisão do pincel corona e pulsam conforme o raio se propaga em direção às nuvens. “Essas piscadas são, na verdade, tentativas de inicialização de uma ramificação que falhou”, disse Saba.

Para subir, tem que descer

Em 2019, o mesmo grupo de pesquisadores descobriu como raios ascendentes se formam. Segundo o estudo também publicado na Scientific Reports, eles só ocorrem depois dos chamados raios descendentes positivos, que costumam aparecer quando as tempestades estão no fim.

A descarga elétrica que desce da nuvem para o solo produz uma corrente de longa duração e baixa intensidade que, por sua vez, provoca uma perturbação forte e rápida na distribuição de cargas elétricas na nuvem de tempestade. É ela que gera as condições para que o raio ascendente apareça.

“Se a intensidade de carga elétrica induzida for suficiente, podem surgir, das pontas das torres, descargas ascendentes que formam os raios ‘para cima’”, finalizou Saba.

“Se a intensidade de carga elétrica induzida for suficiente podem surgir, das pontas das torres, descargas ascendentes que formam os raios ‘para cima’”, disse Saba.