Físicos resolvem mistério de 50 anos do raio

Você sabia: um raio pode atingir o mesmo lugar várias vezes? Por exemplo, o Empire State Building é atingido por raios cerca de 23 vezes por ano. Crédito: Pixabay/CC0 Public Domain

As chances de ser atingido por um raio são inferiores a uma em um milhão.

Quando você considera que cada relâmpago viaja a mais de 320.000 quilômetros por hora, isso é uma enorme quantidade de eletricidade.

Já se perguntou sobre raios? Nos últimos 50 anos, cientistas de todo o mundo debateram por que os relâmpagos ziguezagueiam e como eles estão conectados à nuvem de trovão acima.

Não houve uma explicação definitiva até agora, com um físico de plasma da Universidade do Sul da Austrália publicando um artigo de referência que resolve os dois mistérios.

dr John Lowke, ex-cientista do CSIRO e agora Professor Adjunto de Pesquisa da UniSA, diz que a física dos raios deixou perplexas as melhores mentes científicas por décadas.

“Existem alguns livros sobre relâmpagos, mas nenhum explicou como os zig-zags (chamados degraus) se formam, por que a coluna eletricamente condutora que conecta os degraus com a nuvem permanece escura e como o relâmpago pode viajar por quilômetros”, disse o Dr. diz Lowke.

a resposta? Moléculas de oxigênio metaestáveis delta singleto.

Basicamente, os raios acontecem quando os elétrons atingem as moléculas de oxigênio com energia suficiente para criar moléculas de oxigênio singleto delta de alta energia. Depois de colidir com as moléculas, os elétrons “destacados” formam uma etapa altamente condutora – inicialmente luminosa – que redistribui o campo elétrico, causando etapas sucessivas.

A coluna condutora que conecta o degrau à nuvem permanece escura quando os elétrons se ligam às moléculas neutras de oxigênio, seguido pelo desprendimento imediato dos elétrons por moléculas delta singleto.

Por que isso é importante?

“Precisamos entender como os raios são iniciados para que possamos descobrir como proteger melhor edifícios, aviões, arranha-céus, igrejas valiosas e pessoas”, disse o Dr. diz Lowke.

Embora seja raro que os humanos sejam atingidos por raios, os edifícios são atingidos muitas vezes, especialmente os altos e isolados (o Empire State Building é atingido cerca de 25 vezes por ano).

A solução para proteger estruturas contra raios permanece a mesma há centenas de anos.

Um pára-raios inventado por Benjamin Franklin em 1752 é basicamente um fio grosso que é preso ao topo de um edifício e conectado ao solo. Ele é projetado para atrair raios e aterrar a carga elétrica, evitando que o edifício seja danificado.

“Essas hastes Franklin são necessárias para todos os edifícios e igrejas hoje, mas o fator incerto é quantas são necessárias em cada estrutura”, disse o Dr. diz Lowke.

Existem também centenas de estruturas que atualmente não estão protegidas, incluindo abrigos em parques, muitas vezes feitos de ferro galvanizado e apoiados por postes de madeira.

Isso pode mudar com os novos padrões de proteção contra raios, recomendando que esses telhados sejam aterrados. Dr Lowke foi um membro do comitê da Standards Australia recomendando essa mudança.

“Melhorar a proteção contra raios é tão importante agora devido a eventos climáticos mais extremos devido às mudanças climáticas. Além disso, embora o desenvolvimento de materiais compósitos ecológicos em aeronaves esteja melhorando a eficiência do combustível, esses materiais aumentam significativamente o risco de danos causados por raios, por isso precisamos examinar medidas de proteção adicionais.

“Quanto mais soubermos sobre como os raios ocorrem, mais bem informados estaremos ao projetar nosso ambiente construído”, disse o Dr. diz Lowke.


Publicado em 27/11/2022 16h06

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