Trovões & Relampâgos

Do mito à realidade
Desde os tempos antigos, os relâmpagos têm sido vistos como um dos fenômenos mais intrigantes e poderosos da natureza. O medo que se tinha (e ainda se tem) de sua intensa luminosidade e principalmente do estrondo que os acompanham fez com que nossos ancestrais, por não conseguirem explicá-los, os associassem a manifestações divinas. A mitologia nórdica, por exemplo, dizia que Thor era o deus dos relâmpagos. Em seus momentos de ira, usava um martelo mágico, chamado Mijollnir, para golpear todos os corpos celestes, o que resultava num grande barulho, o barulho de Thor (ou Thor Don na língua nativa da Islândia). Essa era a origem do trovão para aquele povo, sempre precedendo as tempestades. Do mesmo modo, os gregos acreditavam que os Ciclopes, ao todo três gigantes de um olho só (chamados Arges, Brontes e Estéropes), forjavam raios para Zeus, o deus do céu, lançá-los sobre os mortais. E foram muitos outros deuses "inventados" e cultuados. Atualmente, os relâmpagos recebem o apelido de espada de Deus. Apesar da Ciência ter se desenvolvido e explicado as causas dos relâmpagos, a figura do mito ainda deverá sobreviver por um longo tempo.

As primeiras pesquisas sobre a eletricidade atmosférica
No início do século XVIII, quando o estudo da Eletricidade se intensificou, muitos cientistas, movidos pela curiosidade e pelo desejo de explicar os fatos mediante uma experiência, se dispuseram a investigar os fenômenos elétricos. Aparentemente, em 1708, o cientista William Wall foi o primeiro a observar que a faísca que saía de um pedaço de âmbar eletrizado assemelhava-se à descarga de um relâmpago. Após isso, outras importantes descobertas sobre eletrização dos corpos sugeriram que relâmpagos deveriam ser manifestações elétricas na atmosfera. O americano Benjamin Franklin (1706-1790) projetou uma experiência para provar essa suspeita. Em junho de 1752, ele realizou o famoso experimento da pipa. Franklin planejou fixar uma vareta metálica no alto de uma torre de Igreja em construção, mas como a obra demorava, resolveu esquecer esse jeito empinando uma pipa com um objeto metálico preso no extremo da linha (alguns dizem que esse objeto era uma chave), nas proximidades de nuvens de tempestade. A outra ponta da linha ligava-se a uma garrafa de Leyden, dispositivo que armazenava eletricidade. Ele queria provar ser possível descarregar a eletricidade das nuvens através de um condutor pontudo, lenta e imperceptivelmente. Ele conseguiu realizar o experimento, provando assim que nuvens carregadas produzem os relâmpagos. Naquela época, muitos pesquisadores utilizavam tal método para armazenar eletricidade necessária às suas pesquisas, mas eram verdadeiros "chama-raios". Não eram ligados à Terra mas a garrafas de Leyden e isso causou muitos acidentes, alguns fatais. Esses dispositivos deram origem aos pára-raios que se tornaram peça fundamental na proteção contra os relâmpagos, sendo foi aperfeiçoados anos mais tarde. Hoje se sabe que os relâmpagos estão relacionados à eletricidade na atmosfera. Eles iniciam com os raios, que nada mais são do que cargas elétricas em movimento ordenado, ou seja, uma corrente elétrica na atmosfera produzindo dois efeitos: a iluminação de uma região específica do espaço onde elas se movimentam, que é o relâmpago propriamente dito e o brusco aquecimento do ar nessa região, causando uma onda sonora denominada trovão. É muito comum aplicar-se os termos raios e relâmpagos como sendo sinônimos, apesar de eles serem diferentes e o segundo ser conseqüência do primeiro.

Os relâmpagos e o equilíbrio atmosférico
Acredita-se que os raios têm um largo efeito sobre nosso meio ambiente e provavelmente estavam presentes durante o surgimento da vida na Terra. Podem mesmo ter colaborado na geração das moléculas que deram origem a vida. Pesquisas indicam que o aminoácido, substância que formou a crosta terrestre, tem origem nas descargas elétricas dos gases existentes na atmosfera. Independentemente da ação do homem os raios provocam incêndios, constituindo-se em agentes naturais para a manutenção do equilíbrio da quantidade de árvores e plantas. São também responsáveis por mudanças nas características da atmosfera ao redor das regiões onde ocorrem, quebrando moléculas de componentes do ar e produzindo novos elementos. Portanto, modificam a concentração de importantes elementos, como o gás ozônio, que se misturam com a chuva e se precipita como fertilizante natural. Apesar de tudo o que se sabe, os estudos sobre eletricidade atmosférica estão longe de se esgotarem. Ainda se investigam fenômenos de causas desconhecidas relacionados aos raios.

As principais conseqüências das descargas elétricas atmosféricas (raios) são a luz (relâmpago) e o som (trovão). Os relâmpagos são produzidos basicamente pela radiação eletromagnética emitida por elétrons que, após serem excitados pela energia elétrica, retornam a seus estados fundamentais. Isto ocorre principalmente na Descarga de Retorno e por esta razão, no caso da descarga nuvem-solo, a geração da luz é feita de baixo para cima. A luz do relâmpago é bastante intensa devido à grande quantidade de moléculas excitadas. Pode-se observar que as ramificações do canal são menos brilhantes pela menor quantidade de cargas presentes nessa região. A geração de luz dura cerca de um décimo de segundo. Portanto, os fótons produzidos no início da trajetória, apesar de chegarem primeiro na retina do observador, conseguem mantê-la sensibilizada até a chegada dos fótons provenientes do final da trajetória. Por isso, é comum se pensar que o canal se iluminou todo de uma vez ou ainda que o relâmpago caiu, vindo de cima para baixo, talvez por colocarmos a nuvem como nossa referência. Geralmente a luz do relâmpago é de cor branca, mas pode variar, dependendo das propriedades atmosféricas entre o relâmpago e o observador.