Eletriidade Atmosferia e Fen^omenos Correlatos
Atmospherieletriityandorrelatedphenomenon
M. Tavares e M.A.M Santiago
UniversidadeFederalFluminense
Institutode Fsia, Av. Litor^anea, s/n,
BoaViagem,Niteroi,
CEP24210-340,Riode Janeiro, Brasil
Reebidoem5denovembro,2001. Aeitoem20desetembro,2002.
A qualquermomento, existemerade 2000 tempestades omrel^ampagos nos eus emtorno do
mundo. Estima-seque astempestadesombinadas produzemaproximadamente100desargasde
raiosporsegundo,adaumaomtemperaturaemtornode30:000 0
C-maisquentequeasuperf
iie
doSol. Essetrabalhoapresentaaosleitoresalgunsfen^omenoseletriosnaatmosferaeestratosfera.
Tais eventosfazemparte deum sugeridoiruitoeletrioatmosferio globaleest~aoonetados a
pesquisadeplasmas. Atualmenteoiruitoeletrioatmosferiohamaaaten~aodeientistaspela
import^aniadesuarela~aoomolimaterrestreeseusefeitosemsateliteseespaonavesquedevem
atravessaraionosfera.
Atanytime,anestimated2000thunderstormsarelightinguptheskiesaroundtheworld. Combined,
thesestormsprodueapproximately10lightningashesperseond,eahonewithatemperature
of more than 30000 0
C - hotter than the surfae of the Sun. This paper desribes some fats
and interesting eventsabout lightnings and a dierent kind of phenomenawhat would our in
atmosphere and stratosphere. All these eletrial phenomena make part of a suggested global
eletri iruit and are onneted to plasma physis. Nowadays the eletrial iruit has alled
attention of sientists by the importane that it would have for the terrestrial limate and for
satellites andspaeships thatshouldgothroughtheionosphere.
A presena da atmosfera onde oorrem todos os
fen^omenoseletriosquevamosdesrevern~aoea
atmos-feraoriginal. Nossaatmosferaatualeoqueosqumios
hamariam de atmosferaom oxig^enioenquanto a
at-mosferaanterioreraoqueosqumioshamariamuma
atmosfera reduzida que n~ao ontinha oxig^enio. A
at-mosferaoriginalseriamuitosemelhanteemomposi~ao
adeumanebulasolaroudaatmosferaatualdos
plane-tasgigantesdegas. Teoriasprop~oemqueestaatmosfera
foiperdidanoespaoesubstitudaporompostos
gaso-sos externosdarosta terrestre. Segundoteoriasmais
reentes,partedanossaatmosferaeprovenientedo
im-patodeometaseoutrosasteroidesriosemmaterial
volatil. Ooxig^enioaraterstiodenossaatmosferafoi
quase todo produzido por plantas (ianobaterias ou
as onheidas algas azul esverdeadas). A omposi~ao
atual danossaatmosferae79%denitrog^enio,20%de
oxig^enio e 1% de outros gases. Veja as amadas da
atmosferanaFig. 1.
AatmosferadaTerraedivididaemvariasamadas,
tee. A press~aodo arna partesuperior da troposfera
eerade10%donveldomar(0,1atmosferas). Uma
amada de obertura entre a troposfera e a proxima
amada e hamada de tropopausa. Aima da
tropos-feraestaaestratosferaondeoarsepropaga
horizontal-mente, uma na amada deoz^onio (eaforma reativa
do oxig^enio)situa-se naparte superior daestratosfera
em alta onentra~ao. Talamada e responsavelpela
absor~ao de radia~ao ultravioletado Sol. A forma~ao
dessaamadaprovemdooxig^enioproduzidona
atmos-fera. Aamadadeoz^onioimpedepartedointensouxo
deradia~aoultravioletadealanarasuperfie
terres-tre ondeseriaprejudiialaevolu~aodavida.
Existe a preoupa~ao de que ompostos de
uor-arbonatosdestruamaamadadeoz^oniogerando
on-sequ^eniasruinsparaavidanaTerra. Aimada
estra-tosferaestaamesosferae aimada mesosferasitua-se
aionosfera,ondemuitosatomoss~aoionizados(ganham
ouperdemeletrons)tendoarga eletriapropria(veja
Fig. 1). Aionosferaemuitot^enuemasea
fotonsdoSol. Nessaregi~aoareex~aodasondasderadio
possibilitaaomunia~aoalongadist^ania. Emadi~ao
ao iruito de orrente ontnua, a atmosfera neutra
entre a superfie da Terra e a ionosfera omporta-se
omo guiadeondaquandoexitadaafrequ^eniaultra
baixa da radia~ao eletromagnetia. Os elementos do
espetrodisreto dasfrequ^enias de transmiss~aode 8,
14, 20,..Hz s~ao hamadas resson^anias de Shumann,
propostas em 1952. Essas resson^anias s~ao exitadas
poremiss~oeseletromagnetiasprovenientesdas
desar-gas dos rel^ampagos e podem estar assoiadas as
ex-ita~oesdeumiruitoglobaldeorrentealternada. O
espetrodeShumannfoidetetadopormagnet^ometros
loalizados em pontos remotos longe de interfer^enia
eletria. As medidas feitas por tais aparelhos s~ao
ar-mazenadas em super omputadores. Nesses arquivos
enontramos avaria~aodoampomagnetiodaTerra
e tambem do ampo interplanetario, detetado e
me-didoporsatelites. Ososnoiruitoglobals~ao
basia-mente feitos dear ionizado. Exe~aoeooterra que
eoproprio h~ao.
Ions inueniam fortemente as
pro-priedadeseletriasdaatmosfera,porqueonspositivos
e negativos podem ser separadosum do outro
produ-zindo amposeletrios de grande esala e porque sua
presenanoarproduz ondutividade.
Figura 1. Camadas da atmosfera terrestre. A atmosfera
terrestretemsuaamadamaisproximadosoloomosendo
troposfera,ate14km,umanaamadaentreaestratosfera
eatroposferahamadatropopausa,aposaestratosfera
te-mos a onheidaamada de oz^onio, depois a ionosfera ou
mesosferaondeoorremasauroras.
A estrutura daionosfera e fortemente inueniada
pelas partulasarregadasdoventosolar que s~ao
o-mandadas pelo nvel de atividade solar. Uma medida
da estruturada ionosferae adensidadede eletrons
li-vres,oqualindiaraonveldeioniza~ao. Como breve
exemplo,taispartulasqueentramnaionosferae
for-mam a aurora semanifestam proximas aos polos
ter-restres. Noentanto,emoasi~oesondeoorramgrandes
tempestadessolaresessas manifesta~oes podem sedar
proximasas regi~oes do equador. Um bom exemplo e
atualfoioeventodaauroraoorridoemmarode2001
2001foiumanodemaximosolar. Abaixodaionosfera,
naatmosferainferior(abaixo de60 km)oplasman~ao
estaem ondi~oes normais. Emada metro ubio de
araonveldomaraatmosferanormalontem310 25
moleulaseletriamente neutraseapenas510 8
ons.
Cerade10 7
paresdeionss~aoriadospormetroubio
devidoaradia~aode ioniza~aoe umgrandenumeroe
neutralizadopelo proesso de reombina~ao. Quando
partulas de poeira est~ao presentes, osons leves s~ao
rapidamenteabsorvidoseosonspesadosdevidamais
longa s~ao riados. A ioniza~ao atmosferia no nvel
do mar sobre o solo e ausada prinipalmente pelos
raiosgama emitidosporsubst^anias radioativas
natu-rais. Osraios osmios tambems~aouma grandefonte
deioniza~ao. Colis~oesentreraiososmiosemoleulas
neutras produzem moleulas arregadaspositivae
ne-gativamente, prinipalmente oxig^enioenitrog^enio(na
atmosferadensa,eletronslivress~aoquaseinexistentes).
Naatmosferainferiorotempodevidadareombina~ao
parataisonsetipiamenteinominutos. Empouos
milissegundososonsde O +=
2 eN
+=
2
sofremrea~oes
qumiasetornam-sehidratadosomvariasmoleulas
de agua (tipiamente 6 a 8 moleulas e em
tempera-turasfriastalvez20moleulas)paraformar\pequenos
ons"taisomoNO
3 (H
2 O)
8 ouH
3 O
+
(H
2 O)
6
. Na
at-mosferainferiorotempodevidadareombina~aopara
essesons e tipiamente ino minutos. No aso dos
aerossoisnaatmosfera pequenosonsosataar~ao,
for-mandoonsmaiores, dequalquerforma reduzindosua
mobilidadeatmosferia. Sup~oe-sequeaerossois
aumen-tar~aoaquantidadededesargaseletriasnaatmosfera.
Naatmosfera,eletronslivress~aoimediatamente
aptu-radospormoleulasdeoxig^enio. Ondeapolui~aodoar
egrande osons leves s~aoapturados pelas partulas
pesadasdepoeirariandoonspesadosemenosmoveis.
Aondutividadedoarpoludoedezvezesmenordoque
ado arn~ao poludo. O que vamos desrevera seguir
s~ao fen^omenos eletriosnaatmosfera eomo devemos
estuda-los om o onheimento de fsia de plasmas.
Sob aorienta~ao da fsia de plasmaspoderemos, [1℄,
[2℄,[3℄,[4℄sugerir modelosquenosforneamaformade
expliarfen^omenosatmosferioseletrios.
I Correntes eletrias terrestres
e rel^ampagos
Rel^ampagos s~ao manifesta~oes eletrias da atmosfera.
Orel^ampagoetambemumfen^omenodeplasmas. Lord
Kelvinprop^osqueaionosfera poderiaseronsiderada
omoaplaa positiva deum apaitoresferiode
po-tenialde260kVomrespeitoasuperfiedaTerra,a
qualseria aplaa negativa. Hoje sabemosque tal
a-paitor desarregaatravesda atmosfera om orrente
media de era de 1 kA sobre a Terra. Tr^es fontes
oventosolareamagnetosferaeoefeitodnamo
deor-rentenatermosfera. As tempestades s~aoonsideradas
asmaispoderosasdasfontesporumfatordetr^es.
A orrente eletria proveniente das tempestadas
atraves da ionosfera e hamada de orrente de
Wil-son. Essaorrenteseespalhasobreogloboatravesda
ionosfera eda magnetosfera sobre as linhas deampo
magnetioparaohemisferiooposto. Aorrenteeletria
voltaasuperfiedaTerraatravesdaorrentequeesta
presenteomtempobom. Oproessoglobalde
orren-tes envolvevariasamadas daatmosfera, desritasno
paragrafoanterior. Tempestadese rel^ampagos
depen-demdoampoeletrionaatmosfera. Oampoeletrio
naatmosferaemondi~oesnormaiseerade100V/m
apontandoparabaixo,oqueedevidoaarganegativa
da Terra e aarga positiva na atmosfera. A
onduti-vidadeeletrianaatmosferaaumentaomaaltura. A
atmosferaeumbom ondutorujossinaisvariam
len-tamente na altitude de 50 km, nvel onheido omo
sendoaeletrosfera. Areex~aodas ondasde radiovai
oorrernaregi~aosuperiora50kmdaionosfera. A
vol-tagem entre a Terra e a eletrosfera esta em torno de
310 5
V.ParamanteressavoltagemaTerramantem
arganegativadeerade10 6
Cnasuasuperfie,uma
argapositivaigualestadistribudanaatmosfera. Em
regi~oesondeotempoestabom,orrentesatmosferias
de10 3
Aest~aoontinuamenteanulandoessaarga. As
tempestades s~ao uma espeie de bateria agindo para
manterosistemadaatmosferaeletriamentearregado.
Finalmente,vamosomentarporquen~aoepossvelusar
rel^ampagosomofontedeenergia. Cadarel^ampagoda
nuvem para o h~ao envolve uma energia na faixa de
10 9
10 10
J.Se nomundo inteiroexistem100
desar-gasdirigidasparaosoloporsegundoesetodaa
ener-giafosseapturadaissodariaumapot^eniamaximade
10 12
W, umvaloromparavelaomaximodepot^enia
eletriaonsumidanosEstadosUnidosnonaldosanos
1980,entre0:5e0:610 12
W.Noentanto,existemdois
problemas insoluveis. O primeiro e que muita
ener-giaeonvertidaemtrov~ao,arquente eondasderadio
queateopresente momento n~aopodeserreuperada,
sobrando uma pequena fra~ao no anal de base para
estoar ou usar de imediato. Segundo paree
impra-tiavel intereptar um rel^ampago om torres altas ou
esquemas semelhantes omqualquerquantidade
signi-ativa de energiada desarga. As tenias para
de-te~aodepartulasdentrodenuvenst^emsido
aprimo-radasatravesdemiss~oesdesateliteomoTRMMujo
instrumento LISabordopermitemelhoraradeni~ao
dos tiposde partulaseestudo dedesarga intra
nu-vens por exemplo. Todos os tipos de desargas n~ao
araterizadosomodanuvempara oh~ao s~ao
onhe-idosomo desargasdas nuvens.
E onsideradauma
desarganasnuvensqualquerraioquen~aooneteom
aTerra. Rel^ampagoefen^omenotransitoriode
desar-gas eletriasujo omprimento da trajetoria pode ser
oorr^enia de um rel^ampago e a separa~ao de argas
eletriasemnuvensdehuva. Asnuvensdehuvaonde
oorrem rel^ampagossehamamCumulonimbus. Uma
desargaprovenientedenuvemtpiatransferedezenas
deoulombssobreumaextens~aototalde5 10km. A
desri~ao deumadesarga onsistedeumlderquese
propagaontinuamentegerandorel^ampagosderetorno
fraosqueseassoiamaamposeletriosnointeriordas
nuvens, (ver aFig. 3). Otipode rel^ampagomais
o-nheidoedemaiorinteressepratioeorel^ampagoque
sedirigeparaosolo,oonheidoraiooudesarga,que
mataefereanimais,pessoasearvores,perturba
omu-nia~oes,redeseletriaseausain^endios. Rel^ampagos
s~aofailmentefotografadoseestudadosatravesde
ins-trumentos optios. Rel^ampagos entre as nuvens e da
nuvem para o ars~ao desargasmenos omuns do que
relamp^agosintranuvemoudanuvemparaoh~ao. Um
rel^ampago vsivel omea om o apareimento de um
lder que sepropagaatravesde umanal ondutorde
pouosentmetrosdedi^ametroqueestanomesmo
po-tenial queabaseda nuvem. Consequentemente,om
odesloamento dolderpara baixoepara forada
nu-vem, o ampo eletrio entre aextremidado do lder e
o ar que o rodeia ontinuara a reser e a ioniza~ao
se torna mais fail. Assim que o anal ondutor
en-tre nuveme h~ao estaompletamente formado, a
des-arga prinipal se iniia. Em menos de 10 segundos
uma orrente de 2000 A passa pelo anal de apenas
alguns milmetros de di^ametro. A maiororrente
de-tetada em um rel^ampagofoi de 345000A. Namedia
erade10 9
Js~aoliberadosemumeventodedesarga.
Atemperaturadeumanalderel^ampagos,medida
es-petrosopiamentealana30:000 0
Kemapenas 12s
aposapassagemdadesargaderetorno,masdeai
ra-pidamente em era de50s. Oampomagnetio
as-soiadoadesargaeera de1T(=10 4
gauss),assim
o efeito "pinh" bem onheido em plasmas pode ser
importante nessafasedorel^ampago. Existemalgumas
teoriaspol^emias sobre aimport^ania dosrel^ampagos
noiruitoglobal. Porexemplo,oiruitoeletrio
glo-balintegraaatividadeglobaldetempestadesdentrode
variaveisdeterminadas pela temperaturamediaglobal
dasuperfieterrestreeessasvariaveiss~aomuitomais
sensveisaoaqueimentoglobaldoqueasmedidaspela
temperaturamediaglobalpropriamentedita[13℄. Essa
ideia n~ao foi provada, mas a logia oulta e uriosa.
Todo o aqueimento global na irula~ao atmosferia
omoefeitoestufadaumresimentonatemperatura
da superfiedo planeta e deresimo natemperatura
datropopausa,ujaombina~aodeveraser
desestabili-zante. Durante oaqueimento global reseraa
ener-gianasuperfietantoparaoalorsensveldoaromo
paraoalorlatentedovapord'agua. Aenergiarestante
seraliberada em atividade onvetivananuvem.
Ou-tras perguntas assoiadas a rel^ampagos ainda
perma-neemsemresposta. Comoasnuvens t^emsuasargas
argas? Que modelo matematio expliariamelhor as
desargasdasnuvensdetempestade? [1℄,[5℄,[6℄,[7℄.
Figura2. CiruitoeletrioglobaldaTerra.
Figura3. Diversostipos derel^ampagosobservados. No
in-teriordanuvem,ouintra-nuvem,danuvemparaoareinter
nuvem,queedenuvemparanuvem,nalmenteasdesargas
paraosoloques~aoasmaisonheidas.
II Rel^ampago-bola
Abordamosnesseparagrafoumassuntomuitopol^emio
onheido no Brasil omo \rel^ampago-bola" (RB). O
fen^omeno onsiste de esferas luminosas em geral
ver-melhas oualaranjadasqueapareem napassagemdos
raiosentreanuvemeosolo. Algumasvezesessas
ma-nifesta~oess~aoonfundidaseatribudasaOVNI's. As
boladebasqueteeumtempodevidadeeradeum
se-gundoduranteoqualmovem-sehorizontalmente
man-tendoluminosidadeaproximadamente onstante. RBs
foramobservadosnointeriordeasasedentrodeavi~oes.
N~aoexiste onsensosobre osmeanismosresponsaveis
porRBs. Ateomomentoasteoriasapresentadass~ao
in-suientesparaeslareertaiseventos. RBsforam
pre-seniadosporpequenapartedapopula~ao. Supunha-se
umfen^omenoderaraobserva~aomaspesquisa reente
mostrou queonumero deobservadoresdesses eventos
n~ao eramenor doque quem relatapontos deimpato
deraios. Comotaisrel^ampagosgeralmenteduram
pou-ossegundoselasn~aopodem estarmuitolongedo
a-nalprinipal. Naverdadeofen^omenopodeseromum
porem raramente visto. RB e fogo de Santelmo s~ao
onfundidos. O fogo de Santelmoe uma desarga da
oroa induzida em objeto pontiagudo por argas das
tempestades. ComooRB,ofogodeSantelmopodeter
forma esferia. Diferente do RB, o fogo de Santelmo
a grudado ao ondutor e pode exibir algum
movi-mento aolongo dele. Assimofogo de Santelmopode
durarmaisdoqueumRB.Algumasaraterstias
des-sesrel^ampagoss~aoimportantesporquemuitasvezes
po-dem seronfundidosom ofogode Santelmo. O fogo
de Santelmo pode apareer na forma oval, mas
per-maneeraoladoaoondutor. Desreveremosalgumas
araterstiasligadosaofen^omeno:
a) Oorr^enia: muitasobserva~oesde RBsforam
feitas durante as tempestades. Muitas vezes os RBs
apareem omo efeito simult^aneo dos rel^ampagos da
nuvem para o h~ao. Esses RBs apareem ha pouos
metros doh~ao. Alguns RBsapareemperto doh~ao
aindaquen~aotenhamoorridodesargaseletrias.
b) Apar^enia: RBss~aogeralmenteesferios,ainda
que existam diversas formas observadas. Usualmente
medem de 10 20 m em di^ametro. No entanto,
re-latosonrmam di^ametrosque variamde1a 100m.
RBst^em variasores sendoas mais omunsa
verme-lha,laranjaeamarela. RBsn~aos~ao exepionalmente
luminososmas podem servistos laramentedurante o
dia. Sup~oem-sequemantenhamotamanhoeobrilho
durante oseu tempo de vida, no entanto n~ao e difil
queambosmudem.
) Tempode vida: emgeralRBst^em umtempo
devidademenosdeinosegundos. Noentanto,foram
detetadosRBsomtempodevidadeumminuto.
d) Movimento: em geral se movem
horizontal-mente om uma veloidadede pouos metros por
se-gundo. Alguns sehoame s~ao repelidos por objetos
solidos,tipiamenteosolo.
e) Calor, som e odor: raramente algumRB foi
desritoomo quente. De qualquerforma o RBpode
derreter os de metal. Algumas vezes notiiou-se a
emiss~ao de som sibilante. Possuem um heiro
repug-nante omoenxofreouoxidontrio.
bo-quandoapturadosdeslizampelosos. Algumasdessas
observa~oesseapliariam aofogodeSantelmo. Foram
detetadasbolasdefogonointeriordeumavi~ao.
g)Tipos: ExistemaisdeumtipodeRB.Por
exem-plo, RB que gruda a um ondutor pode ser diferente
daquelequeutualivremente. N~aoexistemteoriasque
expliquemporqueoRBtemtal mobilidade.
Estudos teorios para eslareer a poss
ivel origem
dosRBsonluiramquehaveriagrandequantidadede
energiaonentrada em pequeno volume protegidado
meio ambiente por um involuro extraordinariamente
estavel,ouemoutrateoriaumuxoontnuode
ener-giaemumpequenovolume,atravesdaenergia
proveni-entedopropriomeioambiente.Essasteoriasindiavam
umplasmatotalmenteionizadoporamposmagnetios
ouatravesde vortiesmagnetiosmas quenoentanto
n~aoofereiamaestabilidadeobservadanosRBs
men-ionados. Alguns dadosapontamosRBsomo
produ-zidospela interfer^enia de miroondasno ar. Ovalor
doampoeletrioproximodasuperfiedoRBedado
omo 3 V/m. O raio do RB e dado omo 0:14 m .
Issoorrespondeaumomprimentodeondada
miro-onda de = 0:56 m. Na natureza, oh~ao, arvorese
superfieslquidas podem funionar omo paredes da
avidade. Com esses valores onseguimos valores de
RBsnanaturezabastanterazoaveis. Yasui[11℄,sugere
queRBs queapareemnanatureza t^emamesma
ori-gem daqueles riados por interfer^enia de miroondas
em uma avidade. No entanto, algumas experi^enias
realizadasem1991mostraramquehaviaumaformade
produzir as assim hamadas bolas de fogo atravesde
umadesargaeletrianaatmosferaontendoaerossois
omonentra~ao deetano e/ou metano. Essasbolas
defogos~aosemelhantesaosRBsqueoorremna
atmos-fera. No entanto os ientistas disseramque tornou-se
muito difil simularem laboratorio uma bola de fogo
deplasmaqueutuasseesemovesse porumintervalo
detemporazoavelnaatmosferanaturalpormeiode
in-terfer^eniademiroondas. Emgeralasbolasdefogode
laboratorio duraramate algunsminutosmas em geral
sedividiamem duas[10℄. Provavelmenteoutrosvarios
proessos diferentes podem produzir esferas
lumines-entes na atmosfera, mas essa explia~ao atualmente
tem se mostrado uma das melhores. Vamos onluir
essa se~ao om uma sugest~ao de simula~ao de
relam-pagos em laboratorio. Atualmente existem tentativas
de simula~ao deRBspara estudar aforma~ao eefeito
detais rel^ampagosnaatmosfera. Omaterial utilizado
e umforno de miroondase velas omunsde era. A
simula~aoemuitosimpleseaexplia~aoteoriaeque
oplasmado fogodas velas eexitadopor miroondas
mudandoasuaforma. VejaaFig.4.
Aten~ao Essas experi^enias s~ao muitoperigosas para
leigos. N~ao s~ao reomendadas a repeti~ao de tais
experi-mentos, pois existe risode explos~oes.
E estritamente
ne-essarioobservartemposdedura~aoparaoexperimentode
mostrarumaonex~aoentreaexist^eniadeplasmase
am-poseletromagnetiosenvolvidosnaforma~aodeRBs.
III Sprites, Elves e Blue Jets
Apenas a partir de 1994 foi possvel a publia~ao
de fotograas dos fen^omenos desritos abaixo pela
equipe ienta do Alaska. Explia~oes ientifas
atuais n~ao respondem todas as perguntas, mas os
eventos ontinuam la para mostrar aos homens que
entre o eu e a Terra existem inumeros fen^omenos
ainda inexpliaveis. As ultimas pesquisas sobre tais
fen^omenos atribuem possveisausas para plasmas ou
raios osmios. A teoriade plasmas envolvida na
ex-plia~ao desses fen^omenos ainda e pol^emia e
disu-tida. Osfen^omenosaimadasnuvensreentemente
ob-servadost^emsido hamados\sprites"(duendes, numa
tradu~aolivre)e\elves"(ar^onimodeemissionsoflight
and verylow frequeny). Os\sprites"e \elves"
oor-remnamesosfera epodem alanaromprimentos
ho-rizontais de mais de 40 km e n~ao soapareem aima
das nuvens omo podem se situar na ionosfera
infe-rior oupando enormevolume da atmosfera. As
ima-gens dos \sprites" s~ao obtidas atraves de sistema de
vdeo. Variosientistast^emapresentadoboasimagens
de\sprites"e\elves". Adiferenaentre\sprites"eque
eles s~aodeolora~aovermelho-alaranjadaevertiaise
os \elves"s~ao de or vermelhaporem dispostosomo
um disosobre as nuvens tempestuosas. Alguns
ien-tistasexpliamessefen^omenoomodesargaseletrias
de urta dura~ao que iniiam o proesso, sendo
pro-vavelmente denatureza qumia, riando estrutura na
mesosfera. Os pesquisadores aham que o rel^ampago
eapazderiarumintensoampoeletrostatioaima
da nuvem na qual aparee o\sprite".
Ions e eletrons
utuando na atmosfera s~ao aqueidos poresse ampo
emitindo vermelho em resposta, vera Fig. 4. As
ob-serva~oesmostraramqueos\sprites's~aopreedidosde
um halo de luz difuso em uma altitude em torno de
70 80km. Oentro do haloestaauma altitudede
aproximadamente 84 km, eseu omprimento
horizon-tal em torno de 75 km. O topo das emiss~oes optias
estaa94kmesuabaseemtornode38km. O
ompri-mento dos \sprites" multiplos situa-se abaixo do halo
erade30km. Seo\sprite"forilindroase~aoreta
seriadeerade700km 2
. Osbluejets(jatosazuis)s~ao
osegundofen^omeno optiopara aaltaatmosfera,
dis-tintode\sprites"ques~aoobservadosaimadasnuvens
de huva. Como o nome diz eles s~ao eje~oes optias
notopodasregi~oeseletriamenteativasdas
tempesta-des. Elessepropagamparaimaemonesde15graus
om veloidades vertiaisde 100km/s desapareendo
emtorno de40 50 km. Possuemuma energiaoptia
de4kJ,energiatotalde3MJedensidadedeenergiade
uns pouosmJ/m 3
Figura 4. Simula~ao de um RB emforno de miroondas.
Essa experi^enia mostra a oorr^enia de uma hama
io-nizada e atraves da exita~ao das miroondas, o
aparei-mentodebolashamejantesnointeriordoforno. Nagura
oplasmoideeapazdeatravessarovidro.
Figura5.\sprites",\bluejets"e\elves". Agurasuperior
mostraos \elves" e \bluejets" emnuvens detempestade.
A inferior mostraa presenadostr^esfen^omenosjuntosna
mesosfera.
IV Por que \Sprites" , \Elves"
e \Blue jets" n~ao foram
ana-lisados antes?
\Sprites"pareemummitoporvariosmotivos:
(1)Oorremaima desistemas detempestadesem
atividade. A vis~ao dosmesmos requer aessoaregi~ao
aima da tempestade, n~ao obstruda por nuvens, e
tendo ontra o ampo de vis~ao um eu esuro. Em
muitoslugaresessasondi~oesoorreremraramente.
(2)S~aot^enuesepodemservistosapenasseosolhos
podeseromparadoaumaauroramoderada. Eles
po-dem pareer ao olho humano apenas raios luminosos.
Porseremt^enues,\sprites"n~aos~aoobservadosna
pre-sena deluzesbrilhantes, omoahadasnaidade.
(3) A atividade dedesargas luminosas pode
fail-mente distrair o observador que neessita manter os
olhosxos.
(4) T^emdura~ao brevede apenas unspouos3-10
ms.
Intensos esforos t^em sidofeitosparadeterminara
extens~aototaldessefen^omenoeapartipa~aodomesmo
naeletriidade domeio ambiente terrestre. Existe
in-teresseem saberospossveisefeitos eletroqumiosde
\sprites"e \jets" na mesosfera e estratosfera,
respe-tivamente. A maioria dos modelos para expliar esse
fen^omenos fornee omo fonte de energia os ampos
eletrios assoiados om os rel^ampagos - os ampos
quase estatios devido a distribui~ao de argas
origi-nais, opulso eletromagnetio devidoa propaga~ao do
rel^ampagode retornoou oampoquase eletrostatios
devidoaredistribui~aodeargasnaatmosferapor
or-rentes. Osmodelosmostramqueoaqueimentoda
at-mosferaneutra por esses ampos eletrios. Os
mode-losexpliamqueporesse meiooseletronstermiosno
meioambienteaeleradosemaltaenergiaouqueraios
osmios geram eletrons om Mev de energia. Esses
eletronsaqueidos por olis~oes aqueemos neutronse
produzem, alor,ioniza~aoeemiss~oesoptias
observa-das[15℄.
V Conlus~oes
Os fen^omenos aima fazem parte do iruito eletrio
atmosferioglobaldaTerraeenvolvempartulas
ioni-zadassigniandoexist^eniadeplasmanesseseventos.
Essasorrentesdearionizadosituadasnoiruito
glo-bal t^em diversos nomes e s~ao estudadas por satelites
ou por instrumentos situados em diversos pontos do
globoterrestre. Osefeitosdesritosaimafazemtodos
partedesse iruito global. Desrevemosparialmente
osfen^omenosapresentados. Noentantoateopresente
momento n~ao existe nenhuma teoria que explique
to-talmente esses eventos. O importante na observa~ao
de todos os fen^omenos desritos aima eque eles n~ao
est~ao totalmente expliados a luz da i^enia. Mesmo
osrel^ampagosemalgumasirunst^aniaspermaneem
foradoentendimento dospesquisadores.
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