Severe Weather 101
Perguntas frequentes sobre raios
O que são raios? O relâmpago é uma faísca gigante de eletricidade na atmosfera entre as nuvens, o ar ou o solo. Nos estágios iniciais de desenvolvimento, o ar atua como um isolante entre as cargas positivas e negativas na nuvem e entre a nuvem e o solo. Quando as cargas opostas se acumulam o suficiente, essa capacidade de isolamento do ar se quebra e há uma rápida descarga de eletricidade que conhecemos como raio. (O processo real de decomposição ainda é mal compreendido.) A decomposição do ar cria íons e elétrons livres que viajam pelo canal condutor. Este fluxo de corrente equaliza temporariamente as regiões carregadas na atmosfera até que as cargas opostas se acumulem novamente.
Relâmpagos de tempestades começam em um forte campo elétrico entre cargas opostas dentro da nuvem de tempestade e podem permanecer completamente dentro da nuvem (relâmpagos intra-nuvem) quando as regiões de carga são de força semelhante (equilibradas) ou podem atingir o solo (nuvem relâmpagos em relação ao solo) quando uma das regiões é muito mais forte do que a outra (desequilibrada).
Os relâmpagos são um dos fenômenos naturais mais antigos observados na Terra. Pode ser vista em erupções vulcânicas, incêndios florestais extremamente intensos (nuvens de pirocumulonimbus), detonações nucleares de superfície, fortes tempestades de neve, grandes furacões e, obviamente, trovoadas. O que são flashes de nuvem? Um flash de nuvem é um raio que ocorre dentro da nuvem, viaja de uma parte da nuvem para outra e alguns canais podem se estender no ar puro. O que é um “líder escalonado?” Um líder escalonado é o desenvolvimento do canal de relâmpago descendente. Os canais de relâmpago com carga negativa, em particular, não se propagam continuamente, mas em “etapas” relativamente curtas, onde o ar à frente fica ionizado como várias serpentinas de baixa condutividade “. Um streamer que desenvolve mais corrente e melhor condutividade pode se tornar a próxima etapa que se conecta ao canal “líder”. É possível ter trovões sem raios? Não, não é possível ter trovões sem raios. O trovão começa como uma onda de choque do canal de relâmpagos em expansão explosiva quando uma grande corrente causa um aquecimento rápido. No entanto, é possível que você veja um relâmpago e não ouça o trovão porque ele está muito longe. Às vezes, isso é chamado de “relâmpago de calor” porque ocorre com mais frequência no verão. Os relâmpagos são sempre produzidos por uma tempestade? Tempestades sempre têm relâmpagos (o trovão é causado por um raio, e você não pode “ter uma tempestade sem trovão!), Mas você pode ter raios sem uma tempestade. Os relâmpagos também podem ser vistos em erupções vulcânicas, detonações nucleares de superfície e em fortes tempestades de neve (“neve com trovão”). O que causa o trovão? O trovão é causado por um raio. A luz brilhante do relâmpago causado pelo golpe de retorno mencionado acima representa um grande grande quantidade de energia. Esta energia aquece o ar no canal a mais de 50.000 ° F em apenas alguns milionésimos de segundo! O ar que agora é aquecido a uma temperatura tão alta não teve tempo de se expandir, então agora está muito alta pressão. O ar de alta pressão então se expande para fora no ar circundante, comprimindo-o e causando um distúrbio que se propaga em todas as direções para longe do golpe. O distúrbio é uma onda de choque durante os primeiros 10 metros, após o qual se torna uma onda sonora comum , ou trovão.
O que é raio seco? Relâmpago seco é aquele que ocorre sem chuva nas proximidades. O NOAA Storm Prediction Center rotineiramente emite previsões para relâmpagos secos porque esse tipo tem maior probabilidade de causar incêndios florestais. O que é um “raio do azul”? Um “raio do azul” é um flash nuvem-solo que normalmente sai do lado da nuvem de tempestade, viaja uma distância relativamente grande no ar claro longe da nuvem de tempestade , e então inclina para baixo e atinge o solo. Foi documentado que esses relâmpagos viajaram a vários quilômetros de distância da nuvem de tempestade. Eles podem ser especialmente perigosos porque parecem vir de um céu azul claro.
Um ciclista com capacete sofreu uma queda de raio na cabeça em boas condições de tempo e céu sem nuvens. Foi determinado que o raio provavelmente se originou em uma tempestade que estava a cerca de 16 km (aproximadamente dez milhas) de distância e obscurecida por montanhas. O raio sempre atinge o objeto mais alto? Nunca diga sempre! O raio geralmente atinge o objeto mais alto. Faz sentido que o objeto mais alto provavelmente produza serpentinas ascendentes para se conectar com o líder do relâmpago descendente.Que tipo de eletricidade é o raio? O raio é uma descarga eletrostática acompanhada pela emissão de luz visível e outras formas de radiação eletromagnética. Quantos volts e watts existem em um raio? O raio pode ter de 100 milhões a 1 bilhão de volts e contém bilhões de watts. Por que os relâmpagos positivos são considerados mais perigosos do que os relâmpagos carregados negativamente mais comuns? Você não quer colidir com nenhum dos dois, mas um raio positivo pode ser considerado mais perigoso porque seu pico de corrente elétrica é frequentemente mais forte, a duração do flash (continuando) é normalmente mais longa e sua carga de pico pode ser muito maior do que um impacto negativo. Acredita-se que a corrente de maior duração também a torne mais provável de provocar incêndios. O relâmpago cai do céu ou do solo? A resposta é ambas. Os relâmpagos nuvem-solo vêm do céu para baixo, mas a parte que você vê vem do solo para cima. Um típico flash nuvem-solo abaixa um caminho de eletricidade negativa (que não podemos ver) em direção ao solo em uma série de jorros. Os objetos no solo geralmente têm uma carga positiva sob uma tempestade típica. (A carga que se acumula em uma pequena área da superfície da Terra e os objetos nela é determinada pela carga líquida acima dela, uma vez que a superfície da Terra é relativamente condutora e pode mover a carga em resposta à tempestade.) Uma vez que os opostos se atraem, um streamer ascendente é enviado do objeto prestes a ser atingido. Quando esses dois caminhos se encontram, uma pincelada de retorno sobe de volta ao céu. É o golpe de retorno que produz o flash visível, mas tudo acontece tão rápido – em alguns milésimos de segundo – que o olho humano não vê a formação real do golpe. Relâmpagos naturais também podem desencadear descargas ascendentes de altura torres, como antenas de transmissão. Para obter mais informações sobre a nuvem para o solo (e outros tipos de relâmpagos), visite a página Clima severo 101: Tipos de relâmpagos. Quão quente pode fazer os relâmpagos no ar? A energia dos relâmpagos aquece o ar circundante em cerca de 18.000 graus Fahrenheit a até 60.000 graus Fahrenheit. O que faz com que o relâmpago seja colorido em vez do branco ou azul normal? O relâmpago pode parecer ter muitas cores diferentes, dependendo de como a luz viaja para chegar aos seus olhos. Em tempestades de neve, onde ele está um tanto raro, rosa e verde são frequentemente descritos como cores de relâmpagos. Névoa, poeira, umidade, gotas de chuva e quaisquer outras partículas na atmosfera afetarão a cor, absorvendo ou difratando uma parte do branco luz do relâmpago. Como a Terra se beneficia com os raios? A Terra se beneficia dos raios de várias maneiras. Primeiro, tempestades e relâmpagos fazem parte do circuito elétrico global da Terra. Tempestades e nuvens eletrificadas são como baterias que fazem com que a Terra tenha carga negativa e a atmosfera tenha carga positiva. Isso mantém o campo elétrico do tempo bom, que é cerca de 100 V / m próximo à superfície. Sempre há uma corrente constante de íons carregados negativamente fluindo para cima de toda a superfície da Terra (e íons positivos para baixo da atmosfera). Tempestades ajudam a transferir as cargas negativas de volta para a Terra (os relâmpagos geralmente têm carga negativa). Sem tempestades e raios, o equilíbrio elétrico da atmosfera terrestre desapareceria em 5 minutos. Os relâmpagos também produzem produtos químicos produtores de ozônio. O que acontece com o solo quando um raio o atinge? O que tende a acontecer quando um raio atinge o solo é que ele funde sujeira e argila em sílicas. O resultado geralmente é uma rocha vítrea (chamada fulgurita) na forma de um tubo convoluto. O fulgurito foi encontrado em todo o mundo, mas é relativamente raro. A cor depende dos minerais da areia que foi atingida. A forma no solo é a forma do caminho que a corrente elétrica percorreu no solo. Freqüentemente, há danos às gramas ao longo desse caminho também.
Relâmpagos descendo por um tronco de árvore transformam a água em vapor. Se entrar sob a casca e atingir a umidade da superfície da madeira, o vapor em rápida expansão pode explodir pedaços de casca e galhos da árvore, e a madeira ao longo do caminho é freqüentemente morta. A carga carregada pelo raio é então dissipada ao longo do superfície da Terra. Se você estiver perto de algo que foi atingido por um raio, como uma árvore ou cerca, esse processo pode ser muito perigoso, pois toda essa corrente não se dissipou instantaneamente. O raio pode atingir uma árvore, ramificar-se e atingir outra coisa ou, depois que a correnteza passar pelo tronco da árvore, ela também pode viajar pela área imediatamente circundante e entrar em qualquer coisa ou pessoa nas proximidades. No entanto, esse processo é bastante rápido, de modo que o solo ou o que quer que tenha sido atingido não permanece eletricamente perigoso depois disso.
A corrente elétrica pode viajar ainda mais longe através da água, cercas de metal, linhas de energia ou encanamentos. A corrente elétrica pode entrar em um prédio e se transferir por meio de fios ou encanamentos e danificar tudo em seu caminho.Da mesma forma, em áreas urbanas, pode atingir um poste ou árvore e a corrente então viaja para várias casas próximas e outras estruturas e entra nelas através de fiação ou encanamento. Um raio pode atingir o mesmo lugar duas vezes? O relâmpago atinge o mesmo local (ou quase o mesmo) mais de uma vez, ao contrário da sabedoria popular. Pode ser simplesmente um acaso estatístico (ou seja, com todos os relâmpagos que ocorrem, eventualmente um relâmpago cairá em algum lugar próximo a um relâmpago anterior dentro de um curto período de tempo). Também pode ser que algo sobre o site o torne um pouco mais provável de ser atingido. Normalmente, quando um raio atinge algo no solo, o objeto que é atingido envia um canal fraco para cima que se junta ao clarão que se desenvolve para baixo e cria a conexão com o solo. Os objetos mais altos têm maior probabilidade do que os objetos mais curtos de produzir o canal ascendente. Mas também é possível que algo que afete localmente a capacidade do solo de conduzir eletricidade (como o teor de sal ou umidade do solo no momento, a presença ou ausência de rocha, água parada, canos ou outros objetos de metal no solo), a forma do terreno, a forma de folhas ou galhos ou qualquer outra coisa pode tornar um local específico mais provável de ser atingido do que outro local próximo. Quando e onde os raios caem com mais frequência? O relâmpago vem de uma nuvem cúmulonimbus pai. Essas nuvens de tempestade são formadas onde quer que haja movimento de ar para cima, instabilidade convectiva e umidade o suficiente para produzir uma nuvem profunda que atinge níveis mais frios do que congelantes.
Essas condições são encontradas com mais frequência nas estações quentes (primavera, verão, início do outono). Em geral, o continente dos Estados Unidos tem uma quantidade decrescente de relâmpagos em direção ao noroeste. Durante todo o ano, a maior frequência de relâmpagos nuvem-solo ocorre na Flórida, entre Tampa e Orlando. Isso se deve à presença, em muitos dias do ano, de um grande teor de umidade na atmosfera em níveis baixos (abaixo de 5.000 pés), bem como às altas temperaturas de superfície que produzem fortes brisas marítimas ao longo da costa da Flórida. As montanhas do oeste dos Estados Unidos também produzem fortes movimentos ascendentes e contribuem para relâmpagos nuvem-solo frequentes. Também há altas frequências ao longo da costa do Golfo do México, na costa do Atlântico no sudeste dos Estados Unidos e no interior do Golfo. As regiões ao longo da costa oeste do Pacífico têm menos relâmpagos nuvem-solo. Como as tempestades se tornam eletrificadas? As nuvens ficam eletrificadas quando correntes ascendentes fortes (alimentadas por instabilidade convectiva e umidade) produzem uma mistura de partículas de gelo maiores (graupel), pequenos cristais de gelo e gotas de água líquida super-resfriadas e cristais de gelo em temperaturas menores que zero (0 graus C). Nesse ambiente, as colisões de repercussão entre os cristais de gelo de graupel causam a transferência de carga entre as partículas. Isso é chamado de processo não indutivo porque não requer um campo elétrico pré-existente para polarizar as partículas. Os mecanismos físicos exatos não são completamente compreendidos, mas envolve uma transferência de massa de uma partícula para a outra, e o sinal de carga depende da temperatura e das taxas de crescimento das partículas. O graupel e os cristais ganham sinais opostos de carga e, em seguida, formam regiões de carga separadas conforme o graupel cai mais rápido na corrente ascendente.
Um processo secundário pode ocorrer quando os campos elétricos aumentam e fazem com que a gota se torne polarizada (íons dentro das gotas impulsionados por o campo elétrico em lados opostos da gota). Se parte da gota congela em uma partícula de gelo e o resto se quebra, alguma carga líquida de íons da gota pode ser capturada pelo gelo. Isso é conhecido como um processo indutivo, pois requer a ocorrência de um campo elétrico apreciável. Os relâmpagos acontecem durante o inverno? Os relâmpagos ocorrem com menos frequência no inverno porque não há tanta instabilidade e umidade na atmosfera como no verão. Esses dois ingredientes trabalham juntos para criar tempestades convectivas que podem produzir raios. Sem instabilidade e umidade, fortes tempestades são improváveis.
Durante o inverno, a superfície da terra é mais fria porque não há tanto aquecimento solar para aquecê-la. Sem as temperaturas superficiais quentes, o ar próximo à superfície não subiria muito na atmosfera. Portanto, os tipos de tempestades profundas (8-15 km de profundidade) que se desenvolvem no verão não se desenvolveriam.
O ar quente se mantém. mais vapor de água. E, quando o vapor de água se condensa em uma nuvem de água líquida, o calor latente é liberado, o que alimenta a tempestade. Portanto, o ar quente e úmido próximo à superfície (e as condições adequadas no alto para proporcionar muita instabilidade) pode resultar em convecção profunda, que pode produzir descargas elétricas. O que é thundersnow? Embora as tempestades sejam menos comuns no inverno, às vezes podem ocorrer relâmpagos dentro das tempestades de neve.Chamado de tempestade de neve, instabilidade relativamente forte e umidade abundante podem ser encontradas acima da superfície, como acima de uma frente quente, em vez de na superfície onde pode estar abaixo de zero. Às vezes, nevascas são observadas a jusante do Grande Lago Salgado e dos Grandes Lagos durante tempestades de neve com efeito de lago. Quantos flashes existem por ano? Nos 48 estados contíguos, uma média de 20 milhões de flashes nuvem-solo foram detectados todos os anos desde que a rede de detecção de relâmpagos (NLDN) cobriu todo o território continental dos EUA em 1989. Além disso, cerca de metade de todos os flashes têm mais de um ponto de ataque no solo, então pelo menos 30 milhões de pontos no solo são atingidos em média a cada ano nos EUA. Além dos flashes nuvem-solo, há cerca de 5 a 10 vezes mais flashes de nuvem do que flashes de solo. Como posso ficar protegido contra raios? O Serviço Meteorológico Nacional da NOAA é uma excelente fonte de informações sobre a segurança de raios internos e externos e os riscos de raios. Quais são as chances de ser atingido por um raio? De acordo com o NWS, a chance de um indivíduo nos EUA ser atingido durante um determinado ano é um em 1,2 milhão. A probabilidade de ser atingido durante a sua vida (estimada em 80 anos) é de 1 em 15.300. Você pode ler mais sobre a origem desses números no site do Serviço Nacional de Meteorologia. Depende muito de sua exposição , no entanto. Você pode reduzir o risco de ser atingido por um raio indo a um bom abrigo, como um prédio fechado (consulte o link acima) se houver uma tempestade perto de você! Os momentos mais perigosos de uma tempestade podem ser o início e o fim da produção de um raio. Se o primeiro flash for um CG, ele virá sem qualquer aviso do trovão anterior. O último flash de uma tempestade pode vir muitos minutos após o penúltimo clarão, por isso é importante esperar o suficiente condições para estar seguro de novo. Onde posso obter informações sobre quedas de raios que ocorrem na minha área? Existem várias empresas que coletam e arquivam esses dados, incluindo Vaisala e Earth Networks, que operam redes nos Estados Unidos. Na verdade, nós mesmos compramos dados de relâmpagos (não temos fundos para manter nossa própria rede) e temos regras rígidas sobre como podemos usá-los.