Cientistas desvendam o mistério da formação de raios nas nuvens

Mais de 270 anos depois de Benjamin Franklin descobrir a ligação entre raios e eletricidade, o maior mistério de como os raios se formam a partir de nuvens de tempestade foi finalmente resolvido.

Os raios podem não ter origem no que pensávamos - Foto: AI

Uma descoberta inovadora na física atmosférica sugere que os raios não são simplesmente o resultado de tempestades comuns. Em vez disso, uma poderosa reação em cadeia, semelhante ao efeito de uma "máquina de pinball", pode estar em ação na atmosfera, o que pode ser a chave para a geração de raios.

Embora os relâmpagos sejam um fenômeno conhecido, que pode aquecer o ar até 27.000 graus Celsius, cinco vezes a temperatura da superfície do Sol, os cientistas ainda não compreenderam completamente seu processo de iniciação dentro das nuvens.

Em uma nova publicação na American Geophysical Union , uma equipe internacional de pesquisa liderada pelo professor Victor Pasko e pelo aluno de doutorado Zaid Pervez (Penn State University, EUA) forneceu pela primeira vez uma explicação precisa e quantitativa para esse fenômeno.

"Nossa descoberta fornece a primeira explicação clara e mensurável de como os raios surgem na natureza", disse Pasko. "Ela conecta elementos de raios X e campos elétricos à física das 'avalanches de elétrons'."

De acordo com a equipe de pesquisa, o processo de iniciação de um raio é semelhante ao de uma máquina de pinball invisível dentro de uma nuvem de tempestade. Especificamente, os campos elétricos extremamente fortes na nuvem de tempestade aceleram elétrons livres, fazendo-os colidir violentamente com moléculas de gás, como nitrogênio e oxigênio.

Essas colisões produzem raios X e fótons de alta energia, que são os componentes básicos da luz. Esses fótons então liberam novos elétrons por meio do efeito fotoelétrico, criando uma reação em cadeia conhecida como "avalanche de elétrons relativística".

Quando esse processo atinge um certo nível, o raio é formado.

Sem se limitar a explicar os raios comuns, a equipe de pesquisa também expandiu a compreensão de um fenômeno mais elusivo: o "raio negro" ou flash de raios gama terrestre.

Essas são explosões de raios X de alta energia, mas não são acompanhadas por luz ou ondas de rádio, o que as torna quase "invisíveis" a olho nu e ao radar meteorológico.

Com base em simulações físicas detalhadas, a equipe sugere que, sob as condições certas, os raios X de alta energia produzidos por avalanches de elétrons podem continuar a criar novos elétrons por meio do efeito fotoelétrico no ar. Esse processo ocorre muito rapidamente, formando uma poderosa reação em cadeia autoamplificadora, mas não emite luz visível nem um sinal de rádio distinto.

Isso explica um fenômeno que intriga os cientistas há anos: por que algumas regiões de nuvens, mesmo parecendo muito escuras e calmas, podem produzir raios gama de alta energia.

A descoberta não só resolve um dos mistérios mais antigos da meteorologia, mas também abre as portas para aplicações importantes: alertas de raios mais precisos no futuro, uma melhor compreensão do impacto dos raios em aeronaves e satélites e mais melhorias nos modelos de previsão de clima extremo diante das mudanças climáticas.

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MINH HAI

Fonte: https://tuoitre.vn/cac-nha-khoa-hoc-giai-ma-bi-an-set-hinh-thanh-tu-may-20250730165942529.htm