Meio ambiente
Redação do Site Inovação Tecnológica – 05/08/2025
Avio de pesquisas da NASA registrando flashes de raios gama terrestres (cor roxa) em nuvens de tempestade.
[Imagem: NASA/ALOFT]
Como os raios comeam?
Embora a cincia j explique h muito tempo como os raios descarregam, os eventos atmosfricos precisos que os desencadeiam dentro das nuvens de tempestade continuam sendo um mistrio desconcertante.
Victor Pasko e colegas da Universidade do Estado da Pensilvnia, nos EUA, deram agora um passo frente e afirmam ter resolvido esse mistrio.
A explicao para o nascimento de um raio que fortes campos eltricos nas nuvens de tempestade aceleram eltrons, que ento colidem com molculas como nitrognio e oxignio. Essas colises, por sua vez, produzem raios X, iniciando um dilvio de eltrons adicionais e ftons de alta energia. E essa cascata de partculas que forma a condio perfeita para que a carga acumulada na nuvem dispare na forma de um raio.
“Nossas descobertas fornecem a primeira explicao quantitativa precisa de como os raios se iniciam na natureza,” disse Pasko. “Elas conectam os pontos entre raios X, campos eltricos e a fsica das avalanches de eltrons.”
A equipe utilizou modelagem matemtica para confirmar e explicar observaes de campo de fenmenos fotoeltricos na atmosfera terrestre. Esses fenmenos ocorrem quando eltrons de energia relativstica, semeados por raios csmicos que entram na atmosfera vindos do espao sideral, se multiplicam em campos eltricos de tempestades, emitindo breves exploses de ftons de alta energia.
Exploses terrestres de raios gama
O fenmeno envolvido, conhecido como exploso de raios gama terrestre, compreende as exploses invisveis e naturais de raios X e as emisses de rdio que as acompanham. Embora as exploses de raios gama sejam comumente associadas com eventos cosmolgicos, essas exploses locais, tambm conhecidas como “relmpagos escuros”, foram descobertas na Terra em 1991.
“Ao simular condies com nosso modelo que replica as condies observadas em campo, oferecemos uma explicao completa para os raios X e as emisses de rdio presentes nas nuvens de tempestade,” disse Pasko. “Demonstramos como os eltrons, acelerados por fortes campos eltricos nas nuvens de tempestade, produzem raios X ao colidir com molculas do ar, como nitrognio e oxignio, e criam uma avalanche de eltrons que produzem ftons de alta energia que iniciam os raios.”
Alm de revelar a origem dos raios, os pesquisadores tambm explicaram por que os flashes de raios gama terrestres so frequentemente produzidos sem flashes de luz e rajadas de rdio, que so assinaturas familiares de raios durante tempestades – por isso que eles so conhecidos como raios “escuros”.
“Em nossa modelagem, os raios X de alta energia produzidos por avalanches de eltrons relativsticas geram novos eltrons-semente impulsionados pelo efeito fotoeltrico no ar, amplificando rapidamente essas avalanches,” explicou Pasko. “Alm de ser produzida em volumes muito compactos, essa reao em cadeia descontrolada pode ocorrer com intensidade altamente varivel, frequentemente levando a nveis detectveis de raios X, enquanto acompanhada por emisses pticas e de rdio muito fracas. Isso explica por que esses flashes de raios gama podem emergir de regies de origem que parecem opticamente fracas e silenciosas em termos de rdio.”
Bibliografia:
Artigo: Photoelectric Effect in Air Explains Lightning Initiation and Terrestrial Gamma Ray Flashes
Autores: Victor P. Pasko, Sebastien Celestin, Anne Bourdon, Reza Janalizadeh, Zaid Pervez, Jaroslav Jansky, Pierre Gourbin
Revista: Journal of Geophysical Research
DOI: 10.1029/2025JD043897
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