Joseph Norman
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Flashes de relâmpagos contra nuvens criam um efeito de outro mundo. Qual é a ciência por trás desse belo - mas perigoso - fenômeno natural? Veja mais fotos de relâmpagos. © Fotógrafo: Soldeandalucia | Agência: Dreamstime.com O relâmpago é uma das mais belas exibições da natureza. É também um dos fenômenos naturais mais mortais conhecidos pelo homem. Com temperaturas de raio mais altas do que a superfície do sol e ondas de choque irradiando em todas as direções, os raios são uma lição de ciência física e humildade.
-Além de sua beleza poderosa, o relâmpago apresenta à ciência um de seus maiores mistérios locais: como funciona? É do conhecimento comum que os raios são gerados em sistemas de tempestade eletricamente carregados, mas o método de carregamento das nuvens ainda permanece indefinido. Neste artigo, veremos os relâmpagos de dentro para fora para que você possa entender esse fenômeno.
O relâmpago começa com um processo menos misterioso: o ciclo da água. Para compreender totalmente como funciona o ciclo da água, devemos primeiro compreender os princípios de evaporação e condensação.
Evaporação é o processo pelo qual um líquido absorve calor e se transforma em vapor. Um bom exemplo é uma poça d'água após uma chuva. Por que a poça seca? A água da poça absorve o calor do sol e do ambiente e escapa como vapor. "Escape" é um bom termo para usar ao discutir a evaporação. Quando o líquido é submetido ao calor, suas moléculas se movem mais rápido. Algumas das moléculas podem se mover com rapidez suficiente para se desprender da superfície do líquido e transportar o calor na forma de vapor ou gás. Uma vez livre das restrições do líquido, o vapor começa a subir para a atmosfera.
Condensação é o processo pelo qual um vapor ou gás perde calor e se transforma em líquido. Sempre que o calor é transferido, ele passa de uma temperatura mais alta para uma temperatura mais baixa. Uma geladeira usa esse conceito para resfriar seus alimentos e bebidas. Ele fornece um ambiente de baixa temperatura que absorve o calor de suas bebidas e alimentos e leva esse calor para longe no que é conhecido como ciclo de refrigeração. Nesse aspecto, a atmosfera atua como um grande refrigerador para gases e vapores. Conforme os vapores ou gases aumentam, as temperaturas no ar circundante caem cada vez mais. Logo, o vapor, que carregou o calor de seu líquido "mãe", começa a perder calor para a atmosfera. À medida que sobe para altitudes mais elevadas e temperaturas mais baixas, eventualmente, calor suficiente é perdido para fazer com que o vapor se condense e volte ao estado líquido.-
Vamos agora aplicar esses dois conceitos ao ciclo da água.
A água ou umidade da terra absorve o calor do sol e dos arredores. Quando calor suficiente é absorvido, algumas das moléculas do líquido podem ter energia suficiente para escapar do líquido e começar a subir para a atmosfera como um vapor. À medida que o vapor aumenta cada vez mais, a temperatura do ar circundante torna-se cada vez mais baixa. Eventualmente, o vapor perde calor suficiente para o ar circundante para permitir que ele se transforme novamente em líquido. A atração gravitacional da Terra então faz com que o líquido "caia" de volta na terra, completando assim o ciclo. Deve-se notar que se as temperaturas do ar ao redor forem baixas o suficiente, o vapor pode condensar e então congelar em neve ou granizo. Mais uma vez, a gravidade reivindicará as formas congeladas e elas retornarão à terra.
Na próxima seção, veremos o que causa tempestades elétricas.