O relâmpago sempre cativou a humanidade, mas sua origem precisa nas nuvens de tempestade permanecia um mistério. Uma equipe de pesquisadores acredita ter desvendado esse enigma graças a uma descoberta importante.
Os cientistas identificaram como os campos elétricos intensos nas nuvens aceleram os elétrons, provocando reações em cadeia. Essas colisões geram raios X e fótons de alta energia, desencadeando finalmente um relâmpago.
Representação artística de um avião espião da NASA registrando relâmpagos gama terrestres em nuvens de tempestade.
Crédito: NASA/ALOFT team.
O modelo matemático desenvolvido pela equipe reproduz as condições observadas nas nuvens de tempestade. Ele explica como os elétrons, acelerados pelos campos elétricos, produzem raios X ao colidir com moléculas de ar. Esse fenômeno, conhecido como avalanche de elétrons, é essencial para entender o início do relâmpago.
Simplificando, os campos elétricos nas nuvens de tempestade aceleram os elétrons a velocidades próximas à da luz. Esses elétrons colidem com as moléculas de ar, liberando raios X e fótons de alta energia.
Esse processo cria uma avalanche de elétrons, onde cada colisão gera novas partículas energéticas. Essa reação em cadeia é a origem do início do relâmpago, um fenômeno que ocorre em alguns milissegundos.
As condições específicas nas nuvens, como a presença de cristais de gelo, podem amplificar esses campos elétricos. Isso explica por que algumas tempestades produzem mais relâmpagos do que outras, dependendo de sua estrutura interna.
As observações em campo, combinadas com simulações, permitiram validar essa teoria. Os pesquisadores usaram dados de sensores terrestres, satélites e aviões de alta altitude.
Os relâmpagos gama terrestres (veja o capítulo seguinte), muitas vezes sem sinais ópticos ou radio detectáveis, também encontraram uma explicação. O modelo mostra como esses eventos podem ocorrer em volumes muito compactos. Isso explica por que eles podem aparecer sem as assinaturas habituais do relâmpago.
Essa pesquisa abre novas perspectivas para a compreensão dos fenômenos atmosféricos extremos. Ela também pode ter implicações para a segurança aérea e a previsão de tempestades. As equações do modelo agora estão disponíveis para outros cientistas.
O que é um relâmpago gama terrestre?
Os relâmpagos gama terrestres são rajadas de radiação de alta energia produzidas em nuvens de tempestade. Ao contrário do relâmpago visível, nem sempre emitem luz ou ondas de rádio detectáveis.
Esses eventos são o resultado de avalanches de elétrons relativísticos, onde as partículas atingem energias extremas. Eles podem ocorrer em pequenas áreas das nuvens, o que os torna difíceis de observar sem instrumentos especializados.
Os relâmpagos gama terrestres são um exemplo dos fenômenos energéticos que ocorrem em nossa atmosfera. Seu estudo ajuda os cientistas a entender melhor os processos físicos em ação durante as tempestades.
Fonte: Journal of Geophysical Research