Cientistas recolhem finalmente provas dos jatos invertidos lançados pela trovoada

Propagou-se desde as nuvens com uma altitude máxima de cerca de oito quilómetros até altitudes cerca de dez vezes superiores a essa altura.

Uma das forças mais poderosas e fascinantes da natureza nasce das tempestades: grandes fendas de luz que iluminam os céus, atirando grandes quantidades de eletricidade para a atmosfera circundante, atingindo o chão (de preferência) sempre que este o atinge. Ou é assim que normalmente pensamos nos relâmpagos.

Mas o fenómeno tem outra forma de se manifestar, só recentemente revelada: por vezes, o relâmpago irrompe para cima a partir das nuvens, chicoteando para a estratosfera num tremendo “jato” azul de eletricidade. Até agora, os cientistas pouco conseguiram saber sobre este fenómeno, para além de ser imprevisível e ocorrer fora da visão da maioria das pessoas, isto é, acima de uma camada de nuvens de tempestade.

No entanto, a investigação sobre o tema recebeu um avanço significativo, graças a um cientista cidadão, que conseguiu um registo desses jatos gigantes acima das nuvens durante uma tempestade em Oklahoma em 2018. Juntamente com dados recolhidos por outros instrumentos, os cientistas puderam estudá-lo em detalhe em três dimensões. O resultado deste cruzamento dá-nos novos detalhes sobre o estranho fenómeno — contribuindo para uma melhor compreensão de como e porque acontece.

“Conseguimos mapear este jato gigantesco em três dimensões com dados realmente de alta qualidade”, descreveu o físico e engenheiro Levi Boggs do Georgia Tech Research Institute. “Conseguimos ver fontes de muito alta frequência (VHF) acima do topo da nuvem, algo que não tinham sido vistas antes com este nível de detalhe. Utilizando dados de satélite e radar, pudemos saber onde se encontrava a parte muito quente do líder da descarga acima da nuvem”.

Capturado numa câmara Watec de baixa luminosidade na noite de 14 de maio de 2018, o jato de raios era enorme, uma descarga claramente visível nas filmagens captadas. Quando Boggs soube da existência das mesmas, foi imediatamente à procura de dados de outros instrumentos que pudessem ter capturado o evento. E teve sorte.

O raio estava no ângulo e tinha sido registado por um sistema de mapeamento de raios VHF próximo. Esta riqueza de dados fez com que Boggs e os seus colegas pudessem conduzir uma análise aprofundada reconstruindo as complexidades do parafuso.

“O fato de o gigantesco raio ter sido detetado por vários sistemas, incluindo o Lightning Mapping Array e dois instrumentos de raios óticos geoestacionários, foi um acontecimento único e dá-nos muito mais informação sobre jatos gigantescos”, disse o físico e engenheiro Doug Mach da Associação de Investigação Espacial das Universidades (USRA).

“Mais importante, esta é provavelmente a primeira vez que um raio gigantesco foi mapeado tridimensionalmente acima das nuvens com o conjunto de instrumentos de Geostationary Lightning Mapper (GLM)”.

Os dados revelaram que o jacto era, verdadeiramente, um colosso. Propagou-se desde as nuvens com uma altitude máxima de cerca de 8 quilómetros até altitudes cerca de dez vezes superiores a essa altura, quase até à linha de Kármán, onde a atmosfera da Terra termina e o espaço exterior começa.

Ao fazê-lo, transportou cerca de 300 coulombs de carga elétrica para a atmosfera superior; um relâmpago típico de nuvem a nuvem ou de nuvem a terra apenas transporta cerca de 5 coulombs. A equipa pôde também verificar que os líderes – os canais de ar ionizado ao longo dos quais a descarga de raios pode ser vista – estavam extremamente quentes, mais de 4.700 graus Celsius. Entretanto, os pequenos feixes de plasma eram significativamente mais frios, cerca de 200 graus Celsius.

Estas serpentinas começaram a propagar-se logo acima do topo da nuvem, que a equipa encontrou, viajando para a ionosfera inferior, a uma altitude de cerca de 80 quilómetros. Isto cria uma ligação elétrica entre o topo das nuvens e a ionosfera, transferindo uma carga negativa a uma taxa de milhares de amperes por segundo.

Os diferentes instrumentos revelaram que a componente ótica do jato permaneceu relativamente próxima do topo da nuvem, a uma altitude de 15 a 20 quilómetros. A emissão de VHF, contudo, foi detetada muito mais elevada, a altitudes de 22 a 45 quilómetros.

“Os sinais VHF e óticos confirmaram definitivamente o que os investigadores tinham suspeitado, mas ainda não provado, que o rádio VHF proveniente de raios é emitido por pequenas estruturas chamadas streamers que se encontram na ponta do raio em desenvolvimento, enquanto a corrente elétrica mais forte flui significativamente atrás desta ponta num canal condutor de eletricidade chamado líder”, explanou o engenheiro Steve Cummer da Duke University.

No entanto, ainda subsistem muitas questões. Ainda não é claro porque é que os jactos disparam para cima quando a maioria dos relâmpagos são dirigidos para baixo, ou para os lados. Os investigadores acreditam que pode haver algo a bloquear o relâmpago de viajar para baixo ou em direção a outras nuvens.

Embora a tempestade de Oklahoma não fosse o tipo habitual associado aos jatos, uma vez que ocorreu em altas latitudes, e não nos trópicos, e ocorreu numa altura invulgar do ano, poderia dar uma pista aqui. Observou-se muito pouco relâmpago para baixo antes da libertação do jacto gigante. “Por qualquer razão, há normalmente uma supressão de descargas nuvem-terra”, explicou Boggs à Science Alert.

“Há uma acumulação de carga negativa, e depois pensamos que as condições no topo da tempestade enfraquecem a camada de carga mais alta, que normalmente é positiva. Na ausência das descargas atmosféricas que normalmente vemos, o gigantesco jacto pode aliviar a acumulação de carga negativa em excesso na nuvem”.

  ZAP //

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