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Fulminis

Um relâmpago não atinge o mesmo sítio duas vezes.

Quantos já não ouviram esta expressão? É um provérbio que serve para ilustrar a ideia de que a mesma desgraça não acontece duas vezes por isso «animem-se!». No entanto e como em muitos outros provérbios a imagem que lhe serve de ilustração é incorrecta e é repetida sem que se entenda o mecanismo pelo qual se dá um relâmpago (e o seu inseparável sócio trovão). Mais uma vez repetem-se falsidades julgando estar a sentenciar verdades.

Os relâmpagos estão associados às nuvens de chuva. Por um processo ainda não entendido completamente (há teorias mas sem confirmação) as partículas carregadas electricamente nas nuvens de chuva separam-se. As cargas negativas ficam no fundo das nuvens e as cargas positivas no topo.

 A nuvem vai ficando progressivamente mais carregada, com as cargas negativas a acumularem-se no fundo. As cargas vão-se acumulando e o campo eléctrico vai aumentando. Aumenta de tal forma que os electrões das nuvens repelem os electrões da superficie da Terra (nunca é demais recordar que cargas eléctricas iguais repelem-se e as diferentes atraem-se). O electro-magnetismo (uma das 4 forças fundamentais da Natureza) é uma força que actua à distância, pelo que a distância da nuvem ao solo não impede a repulsão dos electrões. Há tantas cargas negativas no fundo da nuvem que os electrões da superfície do solo por baixo da nuvem são repelidos para o interior. Dessa forma a superfície da Terra fica carregada positivamente, por ausência dos elctrões que normalmente as equilibram.

 Quando o campo elétrico da nuvem é muito grande (dezenas de milhares de volts por centímetro) o ar entre a nuvem e o solo torna-se igualmente ionizado, i.e., os electrões e os protões são separados e ficam em localizações opostas. Quando os átomos perdem os seus electrões e ficam somente co os núcleos positivos forma-se o plasma (ver o artigo Estados materiais sobre plasmas e os outros estados da matéria). Quando a matéria está no estado de plasma os electrões já não se encontram em órbita de núcleos atómicos. Podem circular livremente, o que torna o ar ionizado (plasma) um grande condutor de cargas eléctricas negativas (ao contrário do que é normal, em que o ar é um grande isolante de cargas eléctricas).

 Estes electrões procuram compensar o excesso de carga positiva no solo por baixo da nuvem. Mas o ar não está uniformemente ionizado, pelo que o caminho da nuvem para o solo é difícil. Formam-se as típicas ramificações dos relâmpagos, que são electrões que não conseguem chegar ao solo e ficam pelo caminho, parados por porções de ar ainda não ionizado. Mas quando há um caminho através do ar em que todas as partículas estão completamente ionizadas os electrões dirigem-se ao solo. Sendo aí a resistência menor a maioria dos electrões acaba por seguir esse caminho.

Enquanto a ramificação principal de electrões se aproxima do solo as cargas eléctricas positivas são atraídas por ela e deixam a terra em direcção à corrente de electrões que desce. Eventualmente os dois encontram-se. Estabelece-se assim um caminho condutor entre a nuvem e o solo. As cargas fluem para o solo procurando neutralizar a discrepância eléctrica.

Quando se estabelece esse caminho condutor as cargas eléctricas circulam livremente entre a Terra e a nuvem. O ar em redor desse caminho condutor é aquecido muito rapidamente. É esse ar enormemente aquecido que produz tantos os relâmpagos (a cor azulada é do ar aquecido) como os trovões (o ar aquece tão rapidamente que o ar como que explode devido à rapidez com que se dilata).

Como se revelou já em Lux mundi a cor azul é mais energética (logo mais quente) do que a vermelha, como nas estrelas em que as mais frias são negras, depois as vermelhas, as laranjas, as amarelas (o Sol está neste meio termo), roxas, azuis e brancas.

Assim o ar aquecido liberta a brilhante luz que é o relâmpago e o sonoro estrondo que é o trovão. A luz anda a 299 792 458 metros por segundo enquanto a velocidade do som (no ar) é de mais ou menos 340 metros por segundo. Para a distância entre a nuvem e o solo a luz é praticamente instantânea mas o som não. Por isso se vê primeiro o relâmpago e só depois se ouve o trovão. Aliás uma boa forma de saber a que distância se encontra uma tempestade é contar o número de segundos que passam entre o relâmpago e o trovão. Se se multiplicar por 340 obtém-se a distância a que está a tempestade.

Na verdade a velocidade do som no ar depende da temperatura a que este está. A fórmula é V_{som no ar} = 331,4 + 0,6T_arm/s

Nem sempre os relâmpagos (e os trovões) se dão da nuvem para o solo. Por vezes podem ocorrer entre nuvens ou até ocorrer do solo para a nuvem, num processo semelhante ao descrito anteriormente mas em que o destinatário (nos dois casos) é uma nuvem.

Chegámos então à famosa expressão «Um relâmpago não atinge o mesmo sítio duas vezes». Isso só seria (aproximadamente, claro) correcto se o fenómeno fosse aleatório. Mas há condições físicas que se repetem e que potenciam a chegada (ou partida...) de um relâmpago. É claro que quanto mais alto está um objecto menor é a distância que o separa da nuvem. Assim há menos ar para ser atravessado e logo o relâmpago dar-se-se-á mais facilmente. O topo dos arranha-céus, as igrejas, árvores,... são frequentemente atingidos por relâmpagos. De tal forma que todos têm protectores no seu topo, varas de metal ligadas ao solo que conduzem a electrecidade do relâmpago para o solo.

Por isso Um relâmpago pode atingir o mesmo sítio bastante vezes mais do que só duas»

Relâmpagos