A iluminação é uma das mais belas exposições da natureza. É também um dos fenômenos naturais mais mortíferos conhecidos pelo homem. Com temperaturas de raio mais quentes do que a superfície do sol e ondas de choque irradiando em todas as direções, o raio é uma lição de ciência física e humildade.

Além de sua poderosa beleza, o raio apresenta a ciência com um dos seus maiores mistérios locais: Como ela funciona? É de conhecimento comum que o raio é gerado em sistemas de tempestade com carga elétrica, mas o método de carga de nuvens ainda permanece esquivo. Neste artigo, vamos olhar os relâmpagos de dentro para fora para que você possa entender este fenômeno.

A iluminação começa com um processo que é menos misterioso: o ciclo da água. Para compreender completamente como funciona o ciclo da água, devemos primeiro compreender os princípios da evaporação e condensação.

A evaporação é o processo pelo qual um líquido absorve calor e muda para um vapor. Um bom exemplo é uma poça de água após uma chuva. Porque é que a poça seca? A água na poça absorve o calor do sol e do ambiente e escapa como um vapor. “Fuga” é um bom termo a ser usado quando se discute a evaporação. Quando o líquido é submetido ao calor, suas moléculas se movem mais rápido. Algumas das moléculas podem mover-se rapidamente o suficiente para se separarem da superfície do líquido e transportarem o calor sob a 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 se move de uma temperatura mais alta para uma temperatura mais baixa. Um frigorífico utiliza este conceito para arrefecer os seus alimentos e bebidas. Ele fornece um ambiente de baixa temperatura que absorve o calor das suas bebidas e alimentos e transporta esse calor para o que é conhecido como o ciclo de refrigeração. Neste aspecto, a atmosfera age como um enorme refrigerador para gases e vapores. À medida que os vapores ou gases aumentam, as temperaturas no ar circundante diminuem cada vez mais. Logo, o vapor, que levou 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 perde-se calor suficiente para que o vapor se condense e regresse ao estado líquido.

Vamos agora aplicar estes dois conceitos ao ciclo da água.

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A água ou a humidade na terra absorve o calor do sol e dos arredores. Quando o calor suficiente tiver sido absorvido, algumas 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 sobe cada vez mais, a temperatura do ar circundante torna-se cada vez mais baixa. Eventualmente, o vapor perde calor suficiente para o ar ao redor para permitir que ele se transforme novamente em um líquido. A atração gravitacional da Terra faz com que o líquido “caia” de volta para a Terra, completando assim o ciclo. Deve-se notar que se as temperaturas no ar ao redor forem suficientemente baixas, o vapor pode condensar e depois congelar na neve ou no gelo. Mais uma vez, a gravidade reclamará as formas congeladas e elas retornarão à terra.

Na próxima seção, veremos o que causa tempestades elétricas.