Isto pode parecer estranho, mas os cientistas ainda não têm uma teoria coerente que descreva os processos físicos dos relâmpagos. A ideia de relâmpago dos antigos gregos era, em certo sentido, completa – era a arma de Zeus. Parece que é conhecido e também atua de forma clara. Mas os físicos relâmpagos ainda estão perplexos. A descoberta feita por astrofísicos – a detecção de flashes de raios X em relâmpagos ascendentes particularmente perigosos – ajudará a compreender melhor a física do fenômeno.
Fonte da imagem: geração AI Kandinsky 3.0/3DNews
Sim, o raio pode atingir não apenas de cima para baixo, mas também de baixo para cima. Isso geralmente acontece em objetos altos e altos. Ao nível do mar, geralmente não são observados relâmpagos ascendentes. Por exemplo, cerca de 90% dos raios que atingem a torre de TV Ostankino são para cima. Isso acontece pelo menos 30 vezes por ano. E se um raio descendente atinge e se dissipa, então o raio ascendente permanece no topo da estrutura por muito mais tempo, o que leva a um aumento na carga na estrutura e nos pára-raios. A instalação em massa de turbinas eólicas com alto teor de materiais compósitos aumenta o risco de destruição por raios ascendentes. E esse é o problema.
Uma equipe de astrofísicos liderada por Toma Oregel-Chaumont, do Instituto Federal Suíço de Tecnologia (EPFL), conduziu uma série de observações de relâmpagos ascendentes ocorrendo na Torre Säntis, na Suíça. A torre de 124 m de altura está localizada no topo da montanha Santi, com 2.502 m de altura, nos Alpes Appenzell – um local ideal para a ocorrência e observação de raios ascendentes.
Torre Santee. Fonte da imagem: EPFL
Tradicionalmente, os relâmpagos têm sido observados e avaliados utilizando dois parâmetros mensuráveis. Em primeiro lugar, na aparência, que, graças à fotografia de alta velocidade, abriu um novo patamar de avaliação deste fenómeno. Em segundo lugar, medindo as correntes de descarga. As observações na faixa de raios X acrescentam novos dados valiosos pelos quais se pode avaliar os processos físicos em diferentes estágios de passagem de carga (energia, direção, ionização de canais e assim por diante). Flashes em raios X não são novidade para relâmpagos descendentes, mas para relâmpagos ascendentes nunca foi possível detectá-los.
«O mecanismo real pelo qual os raios ocorrem e se propagam ainda é um mistério, explicaram os pesquisadores. “A observação de raios crescentes em estruturas altas, como a Torre Santee, permite que as medições de raios X sejam correlacionadas com outras grandezas medidas simultaneamente, como gravações de vídeo de alta velocidade e correntes elétricas.”
Pela primeira vez, o grupo Oregel-Chaumont foi capaz de ver raios X em relâmpagos ascendentes. Câmeras de alta velocidade capturaram quatro descargas ascendentes a uma velocidade de disparo de até 24 mil quadros por segundo. Algumas das descargas foram acompanhadas por raios X e outras não. Isso permitiu identificar a diferença entre um e outro, o que é importante para a compreensão da física dos raios. A emissão de raios X é muito curta – desapareceu no primeiro milissegundo após a formação do líder – e acaba se correlacionando com mudanças muito rápidas no campo elétrico, bem como com a taxa de mudança da corrente.
«Como físico, gosto de poder compreender a teoria por trás das observações, mas esta informação também é importante para compreender os relâmpagos do ponto de vista da engenharia”, disse Oregel-Chaumont. “Cada vez mais estruturas de grande altura, como turbinas eólicas e aviões, estão sendo construídas com materiais compósitos. Eles são menos condutores de eletricidade do que metais como o alumínio, por isso esquentam mais, tornando-os vulneráveis a danos causados por raios.”