Trovão

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As ondas sonoras geradas pelo movimento das cargas elétricas na atmosfera são denominadas trovões. O trovão é resultado da rápida expansão do ar em virtude do aumento da temperatura do ar por onde o raio passa.

O trovão é provocado pelo aquecimento do canal principal durante a subida da descarga de retorno. Devido à alta variação de temperatura no canal, e à variação da pressão a sua volta, 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.

Os meios de propagação dos trovões são o solo e o ar. A frequência dessa onda sonora, medida em Hertz, varia de acordo com esses meios, sendo maiores no solo. A velocidade do trovão também varia com o local onde se propaga. O trovão ocorre sempre após o raio, já que a velocidade da luz (cerca de 300.000.000 m/s) é bem maior que a do som (cerca de 348 m/s) no ar.

O que escutamos é a combinação de três momentos da propagação da descarga no ar: primeiro, um estalo curto (um som agudo ensurdecedor, parecendo o som de um chicote) gerado pelo movimento da descarga de retorno no ar. O estalo só é ouvido se a pessoa estiver muito próxima do lugar onde o raio caiu. Depois, um som intenso e de maior duração que o estalo, resultado da entrada ou saída da descarga no solo e por último, a expansão de sons graves pela atmosfera ao redor do canal do raio. Podemos ter uma percepção do som diferente, mas a ordem é a mesma.

Logo, é muito perigoso ficar próximo ao local de queda de um raio. A energia acústica ou sonora gasta para provocar esses estrondos é proporcional à frequência do som. A maior parte dela, cerca de 2/3 do total, gera os trovões no solo e o restante (1/3) provoca som do trovão no ar. Mesmo assim, eles costumam ser bem violentos, como podemos perceber. Por causa da frequência sonora, os trovões no ar são mais graves (como batidas de bumbo).

Aqueles estalos característicos dos trovões, os sons bastante agudos, além de dependerem da nossa distância à fonte, se relacionam com as deformações do canal e de suas ramificações. Quanto mais ramificado o canal, maior o número de estalos no trovão. Se o observador estiver próximo do relâmpago (a menos de 100 metros, por exemplo) o estalo será parecido a de uma chicotada. Isso está associado à onda de choque que antecede a onda sonora.

A duração dos trovões é calculada com base na diferença entre as distâncias do ponto mais próximo e do ponto mais afastado do canal do relâmpago. Por causa dessa variação de distâncias, o som chega aos nossos ouvidos com durações diferentes. Em média, eles podem durar entre 5 e 20 segundos.

Para calcular a distância entre você e onde o raio caiu, a partir do momento em que o raio cair você calcula quanto tempo depois ouviu o trovão. Daí, multiplique esse valor por 348 e terá a distância, em metros, que o raio caiu. Por exemplo, se, ao ver um raio, você ouve o trovão depois de 5 segundos, então o raio caiu a 1740 metros (348 x 5).

Se preferir, você pode dividir o tempo por 3, nesse caso a distância encontrada será em quilômetros (5 segundos : 3 = 1,67 km). O erro do seu cálculo será um pouco maior, mas, para quem está na rua tentando fugir da chuva e se proteger dos raios, esse é o cálculo mais rápido de se fazer. Tome cuidado se o tempo entre o raio e o trovão for menor que 3 segundos, pois o raio estará caindo perigosamente perto de você (a menos de 1 km).

Mas se você ver um raio e não ouvir nenhum trovão, é porque o raio caiu a mais de 25 km de distância, embora isso não seja uma regra fixa.

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Fontes:

http://www.brasilescola.com/fisica/raios.htm

http://pt.wikipedia.org/wiki/Raio_%28meteorologia%29

http://pt.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A2mpago

http://en.wikipedia.org/wiki/Lightning

http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/carga/raio_relampago/

http://www.igeduca.com.br/artigos/desvendamos-misterios/qual-a-diferenca-entre-raio-relampago-e-trovao.html

http://www.ufpa.br

http://www.ufrrj.br/institutos/it/de/acidentes/raios.htm