Por que os raios não caem em linha reta, mas em zigue-zague?

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/11/2022

Você sabia que existem "raios espaciais"?
[Imagem: FelixMittermeier/Pixabay]

Oxigênio singleto delta

Os relâmpagos, raios e trovões atemorizam e encantam o ser humano desde a pré-história, mas até hoje os cientistas não há boas explicações do porquê o raio ziguezagueia e como ele está conectado à nuvem de tempestade acima.

Agora, John Lowke e Endre Szili, da Universidade do Sul da Austrália, acreditam ter uma explicação definitiva para os dois mistérios.

"Existem alguns poucos livros-texto sobre raios, mas nenhum explicou como os ziguezagues (chamados degraus) se formam, por que a coluna eletricamente condutora que conecta os degraus com a nuvem permanece escura e como o raio pode viajar por quilômetros," contextualiza o professor Lowke.

Segundo ele e seu colega, a resposta para os dois enigmas está nas moléculas de oxigênio na atmosfera da Terra.

Mais especificamente, em moléculas de oxigênio conhecidas como singletos delta, que são o primeiro nível de energização das moléculas O₂, formando uma espécie molecular energizada a apenas 0,98 eV, mas com uma duração excepcionalmente longa, de mais de 75 minutos - seu nome técnico é ¹ΔgO₂.

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Como os raios funcionam?

Segundo a nova teoria, os raios acontecem quando os elétrons atingem as moléculas de oxigênio com energia suficiente para criar moléculas de oxigênio singleto delta, de energia mais alta.

Depois de colidir com as moléculas, esses elétrons "avulsos" formam um degrau altamente condutor - inicialmente luminoso - que redistribui o campo elétrico. Esse degrau inicial, chamado líder, provoca então sucessivos degraus.

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

"Sucessivos degraus se combinam para formar a longa coluna condutora que surge antes do curso de retorno. As densidades de elétrons no líder e na coluna são um equilíbrio entre a produção de elétrons por desprendimento metaestável [produção dos singletos delta] e a perda de elétrons por ligação a moléculas neutras de oxigênio, não necessitando de campo elétrico," explica a dupla.

Discussão produtiva

Como a formação dos singletos delta é um assunto complexo, por isso amplamente discutido pela comunidade da Física e da Química, será bom esperar que outros pesquisadores avaliem a explicação e, sobretudo, eventuais limitações do aparato experimental usado pela dupla, antes que se recomende imprimir um novo livro-texto sobre como os raios se formam.

Mas a discussão vale a pena, uma vez que os raios têm um impacto gigantesco, desde a dinâmica atmosférica e os ciclos da natureza, até as atividades humanas - um melhor conhecimento dos raios nos permitirá construir para-raios melhores, por exemplo.

"Precisamos entender como os raios são iniciados para que possamos descobrir como proteger melhor edifícios, aviões, arranha-céus, igrejas valiosas e as pessoas," disse o professor Lowke.

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