Electricidade atmosférica: as trovoadas, os fogos de santelmo e as auroras boreais

Imagem: Wikimedia Commons

Estamos habituados a ver as descargas eléctricas que ocorrem numa trovoada. Estas resultam da acomulação de cargas eléctricas nas nuvens.

Embora este fenómeno seja um acontecimento comum, ainda há muito a conhecer sobre a formação dos raios. Sabe-se que, durante a formação de uma nuvem de trovoada, ocorre uma separação de cargas.

As várias regiões da nuvem adquirem cargas diferentes, em geral, com a parte inferior da nuvem carregada negativamente. Como resultado, é induzida uma carga contrária à superfície da Terra. O raio pode reduzir esta diferença de carga mediante a ionização do ar, permitindo um fluxo de carga entre a nuvem e o solo. No entanto, dado que o ar é um bom isolador, o campo eléctrico deve ser muito forte para que isto ocorra. O ar quente torna-se condutor para campos eléctricos superiores a cerca de 3×10^6 N/C.

Não se compreende como ocorre a separação de cargas na nuvem. Pensa-se que está associada de alguma forma, ao movimento vertical e rápido do ar e à humidade dentro das nuvens de trovoada.


A maior parte dos raios ocorre inteiramente dentro da nuvem. No entanto, as cargas visíveis têm lugar entre duas nuvens e entre a nuvem e a Terra.


O raio é sempre acompanhado de dois outros fenómenos: o relâmpago e o trovão. O relâmpago é o clarão que resulta da descarga. O trovão é o estrondo que acompanha o a descarga e que resulta da brusca espansão do ar e do vapor de água, aquecidos pelo calor produzido.

O ribombar do trovão deve-se aos ecos produzidos pelas sucessivas reflexões do som, nas nuvens, nos montes, etc.

Os dois fenómenos são simultâneos e, se se ouvimos o trovão depois de vermos o relâmpago, é porque a velocidade de propagação do som no ar (340 m/s) é muito menor do que a de propagação da luz (300 000 km/s).

Um raio é muito perigoso: quebra e dispersa os corpos maus condutores; aquece os corpos ao ponto de os poder fundir e volatizar; inflama corpos combustíveis; fulmina pessoas e animais, etc.

O raio cai tendencialmente nos pontos elevados e nos objetos metálicos. Não é, por isso, prudente, durante a trovoada, procurar abrigo debaixo de árvores, principalmente das que estão isoladas. Também, dentro de casa, deve evitar-se a proximidade de janelas e de objectos metálicos.

A influência exercida pelas nuvens electrizadas também se manifesta, muitas vezes, nas extremidades dos mastros dos barcos. Os marinheiros dão-lhe o nome de fogos-de-santelmo.

Nas regiões polares raras vezes troveja. Nessas regiões observam-se frequentemente certos fenómenos luminosos a que se dá o nome de auroras polares, boreais ou austrais, conforme se produzam no hemisfério norte ou no hemisfério sul.

As auroras polares apresentam, geralmente, o aspecto de imensos arcos luminosos de onde partem raios que iluminam o espaço.

As tonalidades das cores que se observam lembram as do nascer do dia, razão por que ao fenómeno se deu o nome de aurora.

Fogo-de-santelmo (Imagem: Wikimedia Commons)

Por que razão os satélites não caem para a Terra?

De facto, se largarmos uma maça, ela cai na vertical para a Terra devido à força de gravidade. Mas, se lhe dermos uma pancada na horizontal, ela não vai cair na vertical, mas sim mais adiante. E se a pancada for maior, ela vai cair ainda mais adiante…

E, se a pancada fosse mesmo muito, muito grande, a maçã não cairia sobre a Terra; ficaria em órbita à volta da Terra, tal como acontece com a Lua e os satélites artificiais. E porquê?

Esta questão já vem da Antiguidade, quando se procurava uma explicação para o movimento da Lua em volta da Terra e de todos os planetas, que conhecemos hoje no Sistema Solar, em volta do Sol.

Foi Newton (1642-1727) quem a esclareceu, ao formular as conhecidas leis do movimento – Leis de Newton, que foram apresentadas ao mundo científico na sua obra de cúpula, Philosophia Naturalis Principia Mathematica, publicada em 1687.

Newton reconheceu a conexão entre o movimento de um objecto em queda à superfície da Terra e o movimento de um planeta em órbita em torno do Sol ou da Lua em volta da Terra. Os movimentos destes objectos, embora diferentes, devem-se ao mesmo tipo de força – a força de gravidade.

Na sua obra Principia, encontra-se um esquema semelhante ao da figura, onde Newton ilustra a trajectória de um projéctil lançado horizontalmente do cimo de uma montanha (despreza-se o atrito do ar).

O esquema mostra trajectórias diferentes para diferentes velocidades de lançamentos horizontais. À medida que a velocidade de lançamento aumenta, o alcance também aumenta e o ponto de queda afasta-se da montanha (de D para E, para F, para G). Para uma velocidade de lançamento suficientemente grande, a trajectória do projéctil acompanha a curvatura da Terra. É esta trajectória de lançamento que coloca o projéctil em órbita circular.

Portanto, a Lua e os satélites artificiais podem ser vistos como gigantescas maçãs, em queda livre para a Terra, mas animados de velocidade muito grande, que os mantêm em órbita à volta da Terra.