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A Metrologia das Tempestades

21 de janeiro de 2019

Formação de cúmulo-nimbo com formato típico de “bigorna” Photo by Hussein Kefel, licensed under Creative Commons

Estamos em pleno verão, época em que as tempestades costumam se formar com mais frequência. Cerca de 70% das nuvens de tempestade, as famosas cúmulo-nimbo (ou cumulonimbus) ocorrem na primavera e no verão, quando a irradiação solar aquece intensamente a superfície e provoca grande evaporação de água. O interior dessa gigantesca formação de nuvens, cuja base escura é o prenúncio de tempestade, abriga ventos fortíssimos, raios e trovões, granizo e muita água.

A metrologia

Tamanho: As nuvens cúmulo-nimbo são enormes. Podem ter entre 10 km e 20km de diâmetro e chegar a mais de 12 km de altura e, excepcionalmente, atingir 20 km de altitude (um avião comercial voa a uma altitude média de 11 km).

Velocidade dos ventos: rajadas que podem chegar a mais de 100 km/h.

Temperatura: a partir de temperaturas de até a 40 °C próximo ao chão, chegam a 0 °C acima da base, aos 4 000 m de altitude, e até a 70 °C negativos no topo.

Precipitação (chuva): Cumulonimbus podem precipitar mais de 60 mm/h. Significa que em apenas 10 minutos a chuva produz uma lâmina de água de 10 mm de altura por metro quadrado. Em uma área de apenas 4 km² esse volume de água equivale a 40 000 000 litros, ou seja, 16 piscinas olímpicas.

Tempo de vida: O ciclo médio de vida entre a formação e a dissipação do cumulonimbus varia entre 30 min a 40 min.

Raios e trovões

Os raios e trovões são um capítulo à parte. As nuvens se eletrificam a partir da colisão entre cristais de gelo, água e granizo no seu interior. A maioria das descargas elétricas fica restrita ao interior da nuvem, mas cerca de 20% delas tocam o solo. Quando ocorre um relâmpago (parte luminosa visível do raio), a tensão elétrica associada pode chegar a 100 milhões de volts, e a corrente elétrica pode chegar a 30 kA (trinta quiloamperes), suficiente para acender 300 000 lâmpadas de LED de 800 lúmens!

Parte dessa energia é convertida em calor. A temperatura do canal ionizado, criado pelo percurso da descarga, é de 30 000 °C (mais de cinco vezes a temperatura na superfície do Sol, que é de, aproximadamente, 5 500 °C .  O calor expande o ar ao seu redor de maneira repentina e, após a descarga, o ar se resfria rapidamente e se contrai abruptamente. A brusca expansão e contração da massa de ar produz as ondas sonoras características do trovão.

Dependendo da intensidade do raio, da topografia do local e da distância, o trovão pode ser percebido como um simples estampido de curta duração ou por um ribombar cujas frequências ficam entre os 20 Hz a 120 Hz (20 hertz a 120 hertz), ou seja, sons muito graves. Próximo ao local da descarga o trovão pode exceder os 120 dB (cento e vinte decibels), um nível de potência sonora equivalente a uma banda de “heavy metal”. A propósito, o decibel (cujo plural pode ser decibels ou decibéis) é uma unidade logarítmica “em uso com o SI”.

A duração média do raio é cerca de 0,2 s (dois décimos de segundo). Como a velocidade da luz na atmosfera é de 1 080 000 000 km/h (arredondados) e a velocidade do som é de apenas cerca de 1 200 km/h (quase um milhão de vezes menor), nós vemos o relâmpago antes de escutarmos o trovão.

Mitos

Os raios e os trovões gerados pelas tempestades sempre despertaram o temor e a curiosidade, e aparecem com frequência em muitos mitos e lendas das antigas civilizações. Uma das mais pitorescas crenças da Europa medieval, e que perdurou até um passado recente, afirmava que a presença do sino protegia contra os raios, e o seu badalar os repelia. Acontece que na maioria das aldeias a igreja ou capela era a construção mais alta, e o campanário que abrigava o sino ficava muito exposto aos raios.

 

O sino, por esse motivo, protegia de fato a aldeia na medida em que recebia a maioria dos raios, mas a crença de que estes eram repelidos pelo dobrar dos sinos acabou vitimando centenas de monges incautos. Essa crença era tão arraigada que muitos sinos traziam uma gravação em seu corpo com a seguinte frase, em latim: Vivos voco, mortuos plango, fulgura frango. A frase significa: Convoco os vivos, pranteio os mortos, rompo os relâmpagos.

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