Trovões

Trovões – O que são

O trovão é o ruído causado por raios em uma tempestade, quando a liberação de energia térmica resulta em ondas de choque audíveis no ar.

Uma tempestade é uma tempestade que produz raios e trovões e ocorre em nuvens cumulonimbus.

As nuvens cumulonimbus são nuvens grandes e altas com correntes ascendentes muito fortes que transportam água para a atmosfera. As tempestades também podem produzir inundações repentinas, granizo, ventos fortes e até tornados. A qualquer momento na Terra, cerca de 2.000 tempestades estão ocorrendo, desde tempestades leves até tempestades de granizo muito prejudiciais com ventos fortes. Em geral, quanto mais altas forem as nuvens de tempestade, mais violenta será a tempestade resultante. Sob certas condições, tempestades isoladas podem até se fundir para formar grandes complexos convectivos com capacidade crescente de potência e dano.

Tempestades e raios podem causar não apenas bilhões de dólares em danos todos os anos, mas também resultar em perda de vidas humanas e animais, já que cerca de 100 pessoas morrem por ano nos Estados Unidos por causas associadas a raios.

O relâmpago é uma grande descarga elétrica produzida por tempestades como uma enorme faísca, que pode aquecer o ar até várias vezes mais quente do que a temperatura da superfície do Sol (cerca de 30.000°C).

Este ar aquecido causa expansão no ar quando a carga elétrica do raio passa por ele e força as moléculas de ar a se expandirem. À medida que se expandem, as moléculas de ar exigem mais espaço e colidem com o ar mais frio, criando uma onda de ar, o som do trovão. Ele viaja em todas as direções do relâmpago na velocidade do som (330 m/s); portanto, o trovão leva cerca de cinco segundos para percorrer cada milha, ou cerca de três segundos para percorrer um quilômetro. Como a luz viaja mais rápido que o som, o relâmpago é sempre visto primeiro, antes que o trovão seja ouvido. Medir o tempo entre o raio e o trovão pode dar uma estimativa aproximada de quão longe o observador está da tempestade.

Dependendo da localização do observador ou do tipo de raio, o trovão pode produzir muitos sons diferentes. Quando um raio atinge as proximidades, o trovão resultante é geralmente interpretado como um estrondo curto e alto, enquanto o trovão é interpretado como um estrondo longo e baixo quando é ouvido de longe.

O trovão também pode soar como um grande estalo, ou um trovão seguido de um estrondo ou um trovão.

O relâmpago sempre produz trovões e, sem relâmpagos, não há trovões em uma tempestade. Às vezes, quando o relâmpago está muito longe para que as ondas sonoras atinjam o observador, o relâmpago pode ser visto, mas nenhum trovão pode ser ouvido. Isso é conhecido comumente como relâmpago de calor, e acontece porque o som do trovão que se dissipa raramente viaja mais do que 16 quilômetros, especialmente em terras baixas ou no mar.

As ondas sonoras geradas pelo movimento das cargas elétricas na atmosfera são denominadas trovões. Resultado do aumento da temperatura do ar por onde o raio passa, os trovões podem ser perigosos, nas proximidades de onde o fenômeno acontece. Entretanto, na maioria dos casos, causam apenas medo aos mais sensíveis.

Trovões – Formação

O trovão é uma onda sonora provocada pelo aquecimento do canal principal durante a subida da Descarga de Retorno.

Ele atinge temperaturas entre 20 e 30 mil graus Celsius em apenas 10 microssegundos (0,00001 segundos).

O ar aquecido se expande e gera duas ondas: a primeira é uma violenta onda de choque supersônica, com velocidade várias vezes maior que a velocidade do som no ar e que nas proximidades do local da queda é um som inaudível para o ouvido humano; a segunda é uma onda sonora de grande intensidade a distâncias maiores. Essa constitui o trovão audível.

Trovões – Relâmpago

Relâmpago

O relâmpago é uma descarga elétrica que ocorre dentro de uma nuvem, entre nuvens, das nuvens para o solo e até mesmo do topo da nuvem para a atmosfera circundante.

Dentro de uma nuvem de trovão em desenvolvimento (cumulonimbus), existem milhões de minúsculos cristais de gelo e gotículas de água super-resfriadas esfregando umas contra as outras enquanto se movem para cima e para baixo.

Isso faz com que uma carga positiva se desenvolva no topo da nuvem e uma carga negativa na parte inferior. Se esse acúmulo de carga crescer o suficiente, pode ocorrer uma descarga – um raio.

O som do trovão é a expansão explosiva do ar, aquecido a cerca de 30.000 °C (mais quente que a superfície do sol!) diretamente ao redor do raio, gerando uma onda de choque audível.

O trovão geralmente pode ser ouvido a até 15 km do raio, mas em condições ideais, como em uma noite tranquila, às vezes pode ser ouvido a até 25 km.

Trovões – Sons

Você sabe de onde surgem os sons dos trovões?

Os trovões são as ondas sonoras realizadas pelo movimento das cargas elétricas na atmosfera.

Resultado do aumento da temperatura do ar por onde o raio passa, os trovões podem ser perigosos, nas proximidades de onde o fenômeno acontece. Porém, muitas vezes causam apenas medo as pessoas mais sensíveis.

É uma onda sonora que é gerada pelo aquecimento do canal principal, durante a subida da descarga de retorno.

O trovão atinge temperaturas entre 20 e 30 mil graus Celsius em 10 microssegundos (0,00001 segundos), através do ar aquecido, é gerado duas ondas:

1º – é uma violenta onda de choque supersônica, com velocidade várias vezes maior que a velocidade do som no ar e que nas proximidades do local da queda é um som inaudível para o ouvido humano.
2º – é uma onda sonora de grande intensidade a distâncias maiores.

Os meios de propagação dos trovões são o solo e o ar. A freqüência dessa onda sonora, é medida em Hertz, varia de acordo com esses meio, sendo maiores no solo.

Os sons que escutamos é a combinação de três momentos da propagação da descarga no ar:

1º -Um estalo curto.
2º – Um som intenso e de maior duração que o primeiro estalo.
3º A expansão de sons graves pela atmosfera ao redor do canal do relâmpago.

A duração dos trovões é calculada através da diferença entre as distâncias do ponto mais próximo e do ponto mais afastado do canal do relâmpago ao observador. Com isso, nós escutamos o som em instantes diferentes, os trovões podem durar entre 5 e 20 segundos.

O trovão pode dizer a que distância você está do relâmpago?

Sim!

Você já reparou que quando você vê um relâmpago há um atraso antes de você ouvir o trovão?

Isso ocorre porque a velocidade da luz é muito mais rápida que a velocidade do som. A luz viaja a cerca de 300 000 km por segundo. Isso é mais de 1 bilhão de km/h, então vemos efetivamente o relâmpago ao mesmo tempo em que acontece. O som, no entanto, viaja a um ritmo mais lento de cerca de um terço de quilômetro a cada segundo, um pouco mais de 1.000 km/h, então leva cerca de 3 segundos para percorrer cerca de 1 km. Usando esse conhecimento, você pode estimar a que distância o raio ocorreu. Por exemplo, se você vir um relâmpago e contar 6 segundos antes de ouvir um trovão, então o relâmpago ocorreu a 2 km de distância.

Trovão e relâmpago

O relâmpago é o elemento mais espetacular de uma tempestade. Na verdade, é como as tempestades têm seu nome.

Espere um minuto, o que o trovão tem a ver com o relâmpago?

Bem, o relâmpago causa o trovão.

O relâmpago é uma descarga de eletricidade. Um único relâmpago pode aquecer o ar ao seu redor a 30.000°C! Este aquecimento extremo faz com que o ar se expanda explosivamente rápido.

A expansão cria uma onda de choque que se transforma em uma onda sonora estrondosa, conhecida como trovão.

Trovões – Ondas de Som

Raios

Raios quando ocorrem aquecem violentamente o ar ao seu redor. O ar atinge temperaturas máximas de cerca de 20.000 a 30.000 graus Celsius em cerca de 10 microssegundos, correspondendo a densidades de elétrons de 1020 elétrons por metro cúbico. Quando o ar é aquecido ele se expande, e esta expansão gera, em uma distância de poucas centenas de metros, uma onda de choque supersônica e, em distâncias maiores, uma onda sonora intensa que se afasta do canal em todas as direções. Estas ondas são os trovões que ouvimos.

Trovões produzidos por raios no solo tem, tipicamente, um máximo de intensidade em torno de 50-100 Hz, enquanto que aqueles produzidos por raios nas nuvens tem um máximo de intensidade em torno de 20-30

Hz. Próximo do raio, o som assemelha-se a intenso estalo e pode causar danos ao ouvido humano.

Distante do raio, o som assemelha-se a um estrondo grave relativamente fraco.

A duração do trovão é uma medida da diferença entre as distâncias do ponto mais próximo e do ponto mais distante do canal ao observador. A duração típica de um trovão é de 5 a 20 segundos.

A maioria dos trovões tem estrondos e estalos porque o canal é torto, fazendo com que ondas de som cheguem ao observador em diferentes instantes e de diferentes direções.

Estalos também podem ser produzidos por ramificações. Quanto maior o número de ramificações, maior é o número de estalos no trovão. Se o raio ocorrer a uma distância ao redor de 100 metros do observador ou menos, ele escutará um intenso estalo semelhante ao estalo de um chicote (algumas vezes precedido por um estalido, semelhante a um estalido de dedos) o qual está associado a onda de choque que precede a onda sonora. Trovões produzidos por raios no solo em geral podem ser escutados até distâncias de 20 km.

Trovões produzidos por raios nas nuvens são similares aqueles produzidos por raios no solo porém, em geral, são mais fracos.

Durante períodos de fortes chuvas e ventos, esta distância será menor enquanto que, em noites calmas, trovões podem ser escutados a distâncias maiores.

Parte da energia acústica do trovão está concentrada em frequências abaixo daquelas que o ouvido humano pode escutar, em geral umas poucas dezenas de Hz.

Esta parte é chamada trovão infrasônico e acredita-se estar associada com mudanças na energia eletrostática dentro da nuvem após a ocorrência de um raio.

O trovão pode ser usado para calcular qual a distância de um raio. Quando você enxergar o clarão, comece a contar os segundos até escutar o trovão. Divida o número de segundos por três (3) e você terá a distância aproximada do raio em quilômetros.

O erro médio associado com este método é de 20 %. Em parte, a origem deste erro é devida ao fato de que a maioria dos raios tem longas ramificações. Assim, um raio a três quilômetros de distância pode produzir um trovão após três segundos, indicando que uma ramificação está somente a um quilômetro de distância.

Finalmente, se você enxergar o clarão e não escutar o trovão, o raio provavelmente está a mais de 20 quilômetros de você.

Trovoadas severas

Raios

Consideram-se trovoadas severas as que produzem ventos de rajada com mais de 50 nós (92 km/h) e (ou) granizo com mais de 2 cm de diâmetro (a velocidade do vento é medida em nós (=milhas náuticas/ hora) e um nó são 1,852 km/h.) As correntes de ar ascendentes, com mais de 65 km/h, são suficientemente fortes para manter granizos suspenso na nuvem o tempo suficiente para os mesmos crescerem e caírem depois na base da nuvem ou serem lançados para o lado pela corrente de ar ascendente (durante o dia, pode notar-se na nuvem uma coloração verde na área do granizo).

São trovoadas em que a fase de maturidade dura mais tempo do que o habitual.

Quanto tempo dura, depende da força das correntes de ar ascendentes e descendentes, que dependem, por sua vez, da humidade do ar à superfície, da instabilidade do ar e de como os ventos de altitude interferem com a trovoada.

A formação de trovoadas (sobretudo as severas) é favorecida pelo encontro de uma massa de ar húmido e quente com uma massa de ar mais fria e seca.

As trovoadas severas são mais comuns na Primavera e no Verão quando o aquecimento da superfície durante o dia é mais forte.

São pouco prováveis nos locais próximos de oceanos mais frios porque o ar é menos húmido e há, por isso, menos «combustível» para alimentar trovoadas.

Nas latitudes médias, a maioria das trovoadas severas ocorrem ao longo ou antes de frentes frias, onde o ar quente se eleva e condensa, libertando calor latente e tornando o ar instável.

Isso origina o crescimento vertical das nuvens (que pode alcançar mais de 18 quilómetros acima da superfície) que leva ao desenvolvimento de trovoadas severas, sobretudo quando há um grande contraste de temperatura entre as duas massas de ar e quando na alta troposfera o gradiente de pressão origina uma forte corrente de jato paralela à frente, cuja divergência favorece a ascensão do ar.

As trovoadas mais severas ocorrem quando há um aumento da velocidade dos ventos horizontais com a altitude («vertical shear»). Nessas condições, as trovoadas têm tendência para ficar inclinadas na direção do ventos. A inclinação da corrente ascendente faz com que a precipitação não caia na região de ar ascendente em que se formou, deslocando para a frente da trovoada a corrente de ar descendente e a frente de rajadas à superfície.

Deste modo, a corrente de ar frio descendente não «corta» a massa de ar quente que alimenta a trovoada e a frente de rajadas pode gerar novas células de trovada; é o que acontece nas trovoadas multicelulares.

As trovoadas que ocorrem com fracas mudanças de ventos na vertical não duram tanto tempo porque a corrente de ar descendente corta a corrente de ar ascendente pela parte de baixo – são as chamadas trovoadas de impulso ou de pancada.

O que causa trovões e relâmpagos?

As tempestades se desenvolvem quando a atmosfera é instável. É quando o ar quente existe sob o ar muito mais frio.

O que causa os raios?

Raios

À medida que o ar quente sobe, ele esfria e condensa formando pequenas gotículas de água. Se houver instabilidade suficiente no ar, a corrente ascendente de ar quente é rápida e o vapor de água formará rapidamente uma nuvem cumulonimbus. Normalmente, essas nuvens cumulonimbus podem se formar em menos de uma hora.

À medida que o ar quente continua a subir, as gotículas de água se combinam para criar gotículas maiores que congelam para formar cristais de gelo. Como resultado da circulação de ar nas nuvens, a água congela na superfície da gota ou cristal. Eventualmente, as gotículas tornam-se pesadas demais para serem suportadas pelas correntes ascendentes de ar e caem como granizo.

À medida que o granizo se move dentro da nuvem, ele pega uma carga negativa esfregando-se contra pequenos cristais de gelo carregados positivamente.

Uma carga negativa se forma na base da nuvem onde o granizo se acumula, enquanto os cristais de gelo mais leves permanecem perto do topo da nuvem e criam uma carga positiva.

A carga negativa é atraída para a superfície da Terra e outras nuvens e objetos. Quando a atração se torna muito forte, as cargas positivas e negativas se unem, ou se descarregam, para equilibrar a diferença em um relâmpago (às vezes conhecido como relâmpago ou relâmpago). A rápida expansão e aquecimento do ar causado pelo relâmpago produz o estrondo do trovão que o acompanha.

Onde as tempestades se formam?

Tempestades são ocorrências comuns na Terra. Estima-se que um raio atinja algum lugar na superfície da Terra aproximadamente 44 vezes a cada segundo, um total de quase 1,4 bilhão de raios a cada ano.

Devido ao fato de as tempestades serem criadas pelo intenso aquecimento da superfície da Terra, elas são mais comuns em áreas do globo onde o clima é quente e úmido. As massas terrestres, portanto, experimentam mais tempestades do que os oceanos e as tempestades também são mais frequentes em áreas tropicais do que nas latitudes mais altas.

Fonte: www.connectonworld.org/www.eletricground.com.br/www.encyclopedia.com/media.bom.gov.au/www.metoffice.gov.uk