Meteorologia

A meteorologia é a ciência que estuda, de forma interdisciplinar, os fenômenos da atmosfera terrestre e de outros planetas, com foco nos processos físicos e na previsão do tempo.

A origem da palavra meteorologia é meteoro que significa aquilo que está elevado ou contido na atmosfera. A meteorologia é propriamente a ciência atmosférica ou a ciência da atmosfera.

A pesquisa científica da atmosfera e as aplicações que dela decorrem definem o universo e a abrangência da meteorologia. Um dos principais objetivos operacionais da meteorologia é a previsão do tempo, entendida aqui como a previsão dos fenômenos atmosféricos que ocorrerão em um período futuro de até 15 dias. Além da previsão do tempo há a determinação da tendência das flutuações climáticas, em geral referida simplesmente como tendência climática. Nesse caso, a tendência procura estabelecer as condições das flutuações climáticas do próximo ano ou da próxima estação, se a temperatura, umidade do solo, precipitação etc estará acima, abaixo ou próxima do valor esperado. Assim, a previsão do tempo é definida para diferentes escalas temporais e espaciais. Muitos dos sistemas atmosféricos apresentam uma combinação complexa de fenômenos de escalas diferentes.

Os prognósticos ou previsões dos fenômenos do tempo local, principalmente daqueles fenômenos associados ao tempo severo, como tempestades, ventanias, rajadas, pancada de chuva, granizo, etc são muito importantes para uma vasta gama de atividades humanas e para o entendimento das transformações rápidas do ambiente. Por exemplo, nas grandes cidades os fenômenos meteorológicos mais críticos acabam por definir as condições de salubridade e a qualidade ambiental a qual está sujeita a população. Entre esses fenômenos listam-se as inundações, as estiagens e a disponibilidade de água potável, as condições críticas de temperaturas extremas (ondas de calor ou canicules), em geral associadas a baixos valores de humidade relativa do ar, os eventos críticos de poluição do ar, associados à concentrações de poluentes atmosféricos acima de valores aceitáveis à saúde humana, animal e vegetal, etc. A população mundial das cidades tem hoje uma percepção crescente quanto a sua vulnerabilidade aos riscos ambientais.

A atmosfera é um dos componentes do chamado Sistema Ambiental do Planeta, do qual também participam o Oceano, a Superfície planetária em geral (solos, rochas etc) e o conjunto dos seres vivos, para definir uma sistema caracterizado por uma complexa rede de inter-relações e feedbacks (processos de retro-alimentação positiva e negativa). A Meteorologia estuda a atmosfera em sua inter-relação com as outras esferas do planeta: a biosfera, litosfera, criosfera e hidrosfera.

A camada atmosférica em que a maioria dos seres vivos da terra e do ar vivem é chamada também homeosfera, porque nela a convecção térmica e a turbulência, encontrada na troposfera homogeneizam as frações em volume dos gases atmosféricos, principalmente nitrogênio (também denominado azoto) e oxigênio.

A atmosfera terrestre é distinta de outras no sistema solar, por uma lado, pela presença de quantidades significativas de vapor d’água e de oxigênio e por outro, pela ausência de euquilíbrio químico entre os compostos químicos na atmosfera. muito em função das reações bioquímicas. Como exemplo, o oxigênio da atmosfera terrestre não está em equilíbrio químico com os outros materias da superfície terrestre como ocorre em Marte. Isso se deve a presença de vida vegetal na Terra. De forma diferente em Marte praticamente todo o oxigênio disponível na atmosfera foi utilizado na oxidação dos compostos da superfície ariana, daí a cor avermelhada de sua superfície e também o que é espantoso, a ausência de formas de vida macroscópicas ou que sejam facilmente identificáveis por sensoriamento remoto.

Atmosfera

Uma atmosfera é uma camada de gases que envolve (nem todos os casos) um corpo material com massa suficiente. Os gases são atraídos pela gravidade do corpo e são retidos por um longo período de tempo se a gravidade for alta e a temperatura da atmosfera for baixa. Alguns planetas consistem principalmente de vários gases e portanto têm atmosferas muito profundas (veja planetas gasosos).

O termo atmosfera estelar é usada para designar as regiões externas de uma estrela e normalmente inclui a porção entre a fotosfera opaca e o começo do espaço sideral. Estrelas com temperaturas relativamente baixas podem formar compostos moleculares em suas atmosferas externas. A atmosfera terrestre protege os organismos vivos dos raios ultravioleta.

Pressão Atmosférica

A pressão atmosférica é a força por unidade de área que é aplicada perpendicularmente numa superfície pelo gás circundante. è determinada pela força gravitacional planetária em combinação com a massa total de uma coluna de ar acima de um determinado local na superfície. As unidades de pressão atmosférica são baseados pela atmosfera padrão internacionalmente reconhecido (atm), que é definido como 101,325 Pa (ou 1.013.250 dinas por cm²).

Escape

A gravidade de superfície, a força que segura uma atmosfera, difere significativamente conforme o planeta. Por exemplo, a imensa força gravitacional de Júpiter é capaz que reter gases leves tais como o hidrogênio e o hélio, que normalmente escapam de objetos com pouco força gravitacional. A distância entre um corpo celestial e sua estrela mais próxima determina a disponibilidade de energia ao gás atmosférico ao ponto onde o movimento térmico excede a velocidade de escape do planeta, a velocidade no qual as moléculas de gás supera a ação da força gravitacional. Assim, o distante e Titan, Tritão e Plutão são capazes de reter suas atmosferas apesar da fraca força gravitacional. planetas interestelas, teoricamente, também podem reter tênuas atmosferas.

Composição

A composição inicial da atmosfera de um corpo geralmente reflete a composição e a temperatura da nebulosa solar local durante a formação planetária e o subseqüente escape dos gases interiores. Estas atmosferas originais sofrem muita evolução com o decorrer do tempo, sendo que a variedade dos planetas reflete em muitas atmosferas diferentes.

Por exemplo, as atmosferas de Vênus e Marte são compostas primariamente de dióxido de carbono, com pequenas quantidades de nitrogênio, argônio e oxigênio, além de traços de outros gases.

A composição atmosférica terrestre reflete as atividades dos seres vivos. As baixa temperaturas e a alta gravidade dos planetas gasosos permite a eles reter gases com baixas massas moleculares. Portanto, estes contêm hidrogênio e hélio e subseqüentes compostos formados pelos dois. Titan e Tritão, satélites de Saturno e Netuno, respectivamente, apresentam atmosféricas não negligenciáveis, primariamente constituídas de nitrogênio. Plutão também apresenta uma atmosfera semelhante, mas esta se congela quanto o planeta-anão se afasta do Sol.

O vapor de água

Figura de monitoramento da concentração de vapor na atmosfera causada pelo fenômeno El Niño
Figura de monitoramento da concentração de vapor na atmosfera causada pelo fenômeno El Niño

O vapor d'água em suspensão no ar encontra-se principalmente nas camadas baixas da atmosfera (75% abaixo de quatro mil metros de altura) e exerce o importante papel de regulador da ação do Sol sobre a superfície terrestre, sua quantidade de vapor varia muito em função das condições climáticas das diferentes regiões do planeta, os níveis de evaporação e precipitação são compensados até chegar a um equilíbrio, pois, as camadas inferiores estão muito próximas ao ponto crítico em que a água passa do estado líquido ao gasoso.

O ar, em algumas áreas pode estar praticamente isento de vapor, enquanto em outras pode chegar a conter uma saturação de até 4%, tornando-se compreensível que quase toda a água existente no planeta está nos oceanos, pois as temperaturas da alta-atmosfera são baixas demais para que o vapor possa manter-se no estado gasoso.

Além de vapor d'água, as proporções relativas dos gases se mantêm constantes até uma altitude aproximada de 60 km.

A atmosfera nos protege, e, à vida no planeta Terra, absorvendo radiação solar ultravioleta e variações extremas de temperaturas entre o dia e a noite.

Limite entre Atmosfera e Espaço exterior

Não existe um limite definido entre o espaço exterior e a atmosfera, presume-se que esta tenha cerca de mil quilômetros de espessura, 99% da densidade está concentrada nas camadas mais inferiores, cerca 75% está numa faixa de 11 km da superfície, à medida em que se vai subindo, o ar vai se tornando cada vez mais rarefeito perdendo sua homogeneidade e composição. Na exosfera, zona em que foi arbitrado limítrofe entre a atmosfera e o espaço interplanetário, algumas moléculas de gás acabam escapando à ação do campo gravitacional.

O estudo da evolução térmica segundo a altitude revelou a existência de diversas camadas superpostas, caracterizadas por comportamentos distintos como sua densidade vai diminuindo gradualmente com o aumento da altitude, os efeitos que a pressão atmosférica exerce também diminuem na mesma proporção.

A atmosfera do planeta terra é fundamental para toda uma série de fenômenos que se processam em sua superfície, como os deslocamentos de massas de ar e os ventos, as precipitações meteorológicas e as mudanças do clima.

O limite onde efeitos atmosféricos ficam notáveis durante re-entrada, é em torno de 400.000 pés (75 milhas ou 120 quilômetros).

A altitude de 100 quilômetros ou 62 milhas também é usada freqüentemente como o limite entre atmosfera e espaço.

Camadas

Camadas:

Temperaturas:

Troposfera (0 - 7/17 km)

A Troposfera é a camada atmosférica que se estende da superfície da Terra até a base da estratosfera(0 - 7/17 km). Esta camada responde por oitenta por cento do peso atmosférico e é a única camada em que os seres vivos podem respirar normalmente[1]. A sua espessura média é de aproximadamente 12km, atingindo até 17km nos trópicos e reduzindo-se para em torno de sete quilômetros nos pólos. Todos os fenómenos meteorológicos estão confinados a esta camada.

Na base da troposfera encontra-se a Camada Limite Planetária (CLP) (também chamada Camada Limite Atmosférica, CLA) de altura típica 1 km, na qual os efeitos da superfície são importantes, como o ciclo diurno de aquecimento e resfriamento. Na CLP também ocorre a turbulência atmosférica e seu efeito de mistura resultando na chamada Camada de Mistura (CM). Acima da CLP, o escoamento é laminar (não turbulento), e o ar desliza em camadas, à exceção do movimento turbulento que é encontrado dentro das nuvens convectivas do tipo cúmulos de grande desenvolvimento vertical e cúmulos nimbus. Em geral, a base das nuvens e a uma inversão térmica de altitude pode ser encontrada junto ao topo da CLP, limitando-a. Os poluentes atmosféricos são difundidos pela turbulência dentro da CLP e transportados à longas distâncias, até encontrar uma região de ocorrência de nuvens de grande desenvolvimento vertical que possam lhes transportar até a troposfera superior. Uma camada de transição existe entre a CLP e a atmosfera livre, na qual ocorre entranhamento de ar frio e seco da atmosfera livre dentro da CLP. O ar da CLP sobre os continentes nas latitudes tropicais em geral é quente e úmido. O fluxos de calor, momento, umidade, poluentes ocorrem na base da CLP a partir da superfície e, por isso, o fluxo turbulento de calor diminui com a vertical dentro da CLP. Em geral, durante o dia, a CLP é uma camada convectiva, durante a noite, é estável junto à superfície que se resfria por perda radiativa do calor acumulado durante o dia.

Tropopausa

A tropopausa é o nome dado à camada intermediária entre a troposfera e a estratosfera, situada a uma altura média em torno de 17km no equador. A distância da Tropopausa em relação ao solo varia conforme as condições climáticas da troposfera, da temperatura do ar, a latitude entre outros fatores. Se existe na troposfera uma agitação climática com muitas correntes de convecção, a tropopausa tende a subir. Isto se deve por causa do aumento do volume do ar na troposfera, este aumentando, aquela aumentará, por conseqüência, empurrará a tropopausa para cima. Ao subir a tropopausa esfria, pois o ar acima dela está mais frio.

Estratosfera (15-50 km)

Na estratosfera a temperatura aumenta com a altitude e se caracteriza pelos movimentos de ar em sentido horizontal, fica situada entre 7 e 17 até 50 km de altitude aproximadamente, sendo a segunda camada da atmosfera , compreendida entre a troposfera e a mesosfera, a temperatura aumenta à medida que aumenta a altura. Apresenta pequena concentração de vapor de água e temperatura constante até a região limítrofe, denominada estratopausa. Muitos aviões a jacto circulam na estratosfera porque ela é muito estável. É nesta camada que existe a camada de ozônio e onde começa a difusão da luz solar (que origina o azul do céu).

Estratopausa

É próximo à estratopausa que a maior parte do ozônio da atmosfera situa-se. Isto é em torno de 22 quilômetros acima da superfície, na parte superior da estratosfera.

Mesosfera (50 - 80/85 km)

Na mesosfera a temperatura diminui com a altitude, esta é a camada atmosférica onde há uma substancial queda de temperatura chegando até a -90°C em seu topo, está situada entre a estratopausa em sua parte inferior e mesopausa em sua parte superior, entre 50 a 85 km de altitude. É na mesosfera que ocorre o fenómeno da aeroluminescência das emissões da hidroxila e é nela que se dá a combustão dos meteoróides.

Mesopausa

A mesopausa é a região da atmosfera que determina o limite entre uma atmosfera com massa molecular constante de outra onde predomina a difusão molecular.

Termosfera (80/85 - 640+ km)

Na termosfera a temperatura aumenta com a altitude e está localizada acima da mesopausa, sua temperatura aumenta com a altitude rápida e monotonicamente até onde a densidade das moléculas é tão pequena e se movem em trajetórias aleatórias tal, que raramente se chocam. É a camada onde ocorrem as auroras e onde orbita o Ônibus Espacial (Vaivém Espacial - PT).

A auto regulação da temperatura e pressão

A Terra tem um sistema de compensações de temperatura, pressão e umidade, que mantém um equilíbrio dinâmico natural, em todas as suas regiões.

As camadas superiores do planeta refletem em torno de quarenta por cento da radiação solar. Destes, aproximadamente 17% são absorvidos pelas camadas inferiores sendo que o ozônio interage e absorve os raios ultraviloeta. o dióxido de carbono e o vapor de água absorvem os raios infravermelhos. Restam 43% da energia, esta alcança a superfície do planeta. Que por sua vez reflete dez por cento das radiações solares de volta. Além dos efeitos descritos, existe ainda a influência do vapor de água e sua concentração variável. Estes, juntamente com a inclinação dos raios solares em função da latitude, agem de forma decisiva na penetrância da energia solar, que por sua vez tem aproximadamente 33% da energia absorvida por toda a superfície atingida durante o dia, sendo uma parte muito pequena desta re-irradiada durante a noite. Além de todos os efeitos relatados anteriormente, existe ainda a influência e interação dos oceanos com a atmosfera em sua auto regulação. Estes mantém um equilíbrio dinâmico entre os fenômenos climáticos das diferentes regiões da Terra.

Todos os mecanismos relatados acima atuando em conjunto, geram uma transição suave de temperaturas em todo o planeta.

* Exceção à regra ocorre, onde são menores a quantidade de água, vapor desta e a espessura da troposfera, como nos desertos e cordilheiras de grande altitude.

Na baixa atmosfera, o ar se desloca tanto no sentido horizontal gerando os ventos, quanto no vertical, alterando a pressão. Pois, por diferenças de temperatura, a massa aérea aquecida sobe, e ao esfriar-se, desce e novamente, gerando assim um sistema oscilatório de variação de pressão atmosférica.

Uma das maiores determinantes na distribuição do calor e umidade na atmosfera é a circulação do ar, pois esta ativa a evaporação média, dispersa as massas de ar quente ou frio conforme a região e o momento. Por conseqüência caracteriza os tipos climáticos. À esta circulação de ar, quando na horizontal, chama-se vento, que é definido como o movimento do ar paralelo à superfície da Terra. Quando o deslocamento é na vertical, denomina-se corrente de ar. Aos movimentos verticais e horizontais de superfície, somam-se os jet streams, e os deslocamentos de massas de ar, que determinam as condições climáticas do planeta.

Aquecimento global

Devido à poluição atmosférica e seus efeitos, muitos cientistas apontam que o aquecimento global do planeta a médio e longo prazo pode ter caráter irreversível e, por isso, desde já devem ser ado(p)tadas medidas para diminuir as emissões dos gases que provocam esse aquecimento. Outros cientistas, no entanto, admitem o aumento do teor do gás carbônico na atmosfera, mas lembram que grande parte desse gás tem origem na concentração de vapor de água, o que independe das atividades humanas. Essa controvérsia acaba adiando a tomada de decisão para a adoção de uma política que diminua os efeitos do aumento da temperatura média da Terra. O carbono presente na atmosfera garante uma das condições básicas para a existência de vida no planeta: a temperatura. A Terra é aquecida pelas radiações infravermelhas emitidas pelo Sol até uma temperatura de -27oC. Essas radiações chegam à superfície e são refletidas para o espaço. O carbono forma uma redoma protetora que aprisiona parte dessas radiações infravermelhas e as reflete novamente para a superfície. Isso produz um aumento de 43oC na temperatura média do planeta, mantendo-a em torno dos 16oC. Sem o carbono na atmosfera a superfície seria coberta de gelo. O excesso de carbono, no entanto, tenderia a aprisionar mais radiações infravermelhas, produzindo o chamado efeito estufa: a elevação da temperatura média a ponto de reduzir ou até acabar com as calotas de gelo que cobrem os pólos. Os cientistas ainda não estão de acordo se o efeito estufa já está ocorrendo, mas preocupam-se com o aumento do dióxido de carbono na atmosfera a um ritmo médio de 1% ao ano. A queima da cobertura vegetal nos países subdesenvolvidos é responsável por 25% desse aumento. A maior fonte, no entanto, é a queima de combustíveis fósseis, como o petróleo, principalmente nos países desenvolvidos.

A elevação da temperatura terrestre entre 2 e 5 graus Celsius, presume-se, provocará mudanças nas condições climáticas. Em função disto, o efeito estufa poderá acarretar aumento do nível do mar, inundações das áreas litorâneas (diz-se litorâneas no Brasil, litorais em Portugal) e desertificação de algumas regiões, comprometendo as terras agricultáveis e, conseqüentemente, a produção de alimentos.

Nuvens

As nuvens são das principais responsáveis pela existência da Meteorologia. Sem elas, não existiriam fenómenos como a neve, trovões e relâmpagos, arco-íris ou halos. Seria imensamente monótono olhar para o céu: apenas existiria o céu azul. Uma nuvem consiste num agregado visível de pequenas gotas de água ou cristais de gelo suspensos no ar. Umas são encontradas a altitudes muito elevadas, outras quase tocam no chão. Podem assumir formas diversas, mas são geralmente divididas em 10 tipos básicos.

Formação

As nuvens formam-se a partir da condensação do vapor de água existente em ar úmido na atmosfera. A condensação inicia-se quando mais moléculas de vapor de água são adicionadas ao ar já saturado ou quando a sua temperatura diminui. É o arrefecimento de ar úmido que se eleva na atmosfera que dá origem à formação de nuvens. A elevação do ar é um processo chave na produção de nuvens que pode ser produzido por convecção, por convergência de ar, por elevação topográfica ou por levantamento frontal.

Existem nuvens formadas devido ao resfriamento do ar úmido que faz com que a água se condense, outras devido à subida e expansão do ar, quando ele sobe para níveis onde a pressão atmosférica é progressivamente menor e se expande, consumindo energia que é absorvida do calor contido no próprio ar, fazendo com que a temperatura diminua. Este fenômeno é conhecido por resfriamento adiabático. A condensação e congelamento ocorrem em torno de núcleos de condensação microscópicos, como partículas de poeira, processos que resultam no resfriamento adiabático, seguido pela criação de uma corrente de ar ascendente.

Uma vez formada, a nuvem poderá evoluir, crescendo ou se dissipando. A dissipação da nuvem é resultado da evaporação das gotículas de água, que a compõem, em razão de um aumento de temperatura em virtude da mistura do ar no qual ela está contida com outra massa de ar mais aquecida, o que é conhecido como aquecimento adiabático, ou pela mistura com uma massa de ar seco.

Em outras ocasiões uma nuvem pode surgir quando uma certa massa de ar é forçada a deslocar-se para cima acompanhando o relevo do terreno. Essas nuvens,conhecidas como "nuvens de origem orográfica", também ocorrem em virtude da condensação do vapor de água pelo resfriamento adiabático do ar.

Quando uma porção de ar se eleva, expande-se. E essa expansão é adiabática e resulta numa perda de energia que faz com que a sua temperatura baixe de cerca de 9,8 ºC por cada quilômetro de elevação.

Quando uma bolha de ar sobe, passa de uma altitude em que a pressão atmosférica é maior para outra em que ela é menor. Como a pressão exterior diminui, a bolha de ar expande-se, aumentando o seu volume. Como o ar é um bom isolante térmico podemos considerar que toda a energia dispendida para a expansão ("empurrando o ar ambiente à sua volta") vem das moléculas dentro da própria bolha de ar, ou seja, que a expansão é um processo adiabático. Podemos ignorar as fugas para o exterior e considerar que o ar se esfria apenas por descompressão: a temperatura diminui,se reduz a pressão e vice versa. As moléculas de ar perderão alguma energia cinética e o ar arrefecerá. A taxa de arrefecimento é aproximadamente constante: cerca de 9,8 ºC/km para ar seco (não saturado). Quando o ar desce, é comprimido e aquece também segundo a mesma taxa (9,8 ºC/km).

O arrefecimento do ar traduz o fato de que a velocidade média das suas moléculas diminui, aumentando a probabilidade de que as moléculas livres de vapor se liguem a moléculas vizinhas, passando ao estado líquido por condensação. Isso leva à diminuição do valor máximo de vapor que pode estar presente no ar, ou seja, provoca um aumento da sua umidade relativa. Se a temperatura desce até ao chamado ponto de orvalho, a densidade de vapor é a máxima, igual à de saturação. A partir desse momento qualquer arrefecimento resultará em que o vapor em excesso tenha que ser removido por condensação, formando-se gotículas de água que podem formar nuvens.

A condensação do vapor começa a ocorrer na base da nuvem, a que, por isso, se chama «o nível de condensação». Se a temperatura de ponto de orvalho é negativa (nesse caso, chama-se-lhe também o ponto de geada), o vapor pode passar directamente ao estado sólido sob a forma de cristais de gelo, por sublimação. Quando uma molécula livre se liga às vizinhas, perde energia cinética que é libertada para o ambiente sob a forma de calor latente (cerca de 600 calorias por cada grama de vapor de água condensada).

Classificação

Apesar de os astrónomos antigos terem atribuido nomes às maiores constelações há cerca de 2000 anos, as nuvens não foram devidamente identificadas e classificadas até inícios do século XIX. O naturalista francês Lamarck (1744-1829) propôs o primeiro sistema de classificação de nuvens em 1802, não tendo o seu trabalho sido reconhecido. Um ano mais tarde, foi a vez do inglês Luke Howard apresentar um novo sistema, sendo este aceite pela comunidade científica. Em 1887, Abercromby e Hildebrandsson generalizaram o sistema de Howard, sendo este o utilizado actualmente. As nuvens aparecem assim divididas segundo as suas dimensões e altura da base.

Quanto ao Aspecto

* Estratiformes - nuvens de desenvolvimento horizontal, cobrindo grande área; apresentam pouca espessura; dão origem a precipitação de caráter leve e contínuo.
* Cumuliformes - nuvens de desenvolvimento vertical, em grande extensão; surgem isoladas; dão origem a precipitação forte, em pancadas e localizadas.
* Cirriformes - nuvens de desenvolvimento horizontal. São fibrosas, de aspecto frágil e ocumpam as altas atmosferas. São formadas por cristais de gelo minúsculos e não dão origem a precipitação.

Quanto à constituição

* Sólidas - Podendo conter gelo até mesmo de tamanho elevado. chegando a pesar 1 tonelada, se em nuvens chamada de negras ou tremulas.
* Líquidas - constituídas basicamente por gotículas de água.
* Mistas - constituídas tanto por gotículas de água quanto cristais de gelo.

Quanto a altura

* Altas - base acima de 6 km de altura - constituídas por nuvens sólidas.
* Médias - base entre 2 a 4 km de altura nos pólos, entre 2 a 7 km em latitudes médias, e entre 2 a 8 km no equador - podendo ser nuvens líquidas ou mistas.
* Baixas - base até 2 km de altura - constituídas de nuvens líquidas.

Tipos

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Cirrus (Ci)

São as nuvens altas mais comuns. São finas e compridas e formam-se no topo da troposfera. Formam estruturas alongadas e permitem inferir a direcção do vento àquela altitude (geralmente de Oeste). A sua presença é normalmente indicadora de bom tempo.

aspecto delicado, sedoso ou fibroso, cor branca brilhante. Ficam a 8 mil metros de altitude, numa temperatura a 0º C. Por isso são constituídas de microscópicos cristais de gelo.

Cirrocumulus (Cc)

São menos vistas do que os cirrus. Aparecem como pequenos puffs, redondos e brancos. Podem surgir individualmente ou em longas fileiras. Normalmente ocupam uma grande porção de céu.

Delgadas, agrupam-se num padrão regular. São compostas de elementos extremamente pequenos e em forma de grãos e rugas. Servem para indicar a base de corrente de jato e turbulência.

Cirrostratus (Cs)

São as nuvens finas que cobrem a totalidade do céu, causando uma diminuição da visibilidade. Como a luz atravessa os cristais de gelo que as constituem, dá-se refracção, dando origem a halos e/ou sun dogs. Na aproximação de uma forte tempestade, estas nuvens surgem muito frequentemente e portanto dão uma pista para a previsão de chuva ou neve em 12 - 24h.

Em forma de um véu quase transparente, fino e esbranquiçado, que não oculta o sol ou a lua, e por isso dão origem ao fenômeno de halo (fotometeoro). Se localizam logo abaixo dos Cirrus e também são formados por cristais de gelo.

Altostratus (As)

São muito semelhantes aos cirrostratus, sendo muito mais espessas e com a base numa altitude mais baixa. Cobrem em geral a totalidade do céu quando estão presentes. O Sol fica muito ténue e não se formam halos como nos cirrostratus. Uma outra forma de os distinguir é olhar para o chão e procurar por sombras. Se existirem, então as nuvens não podem ser altostratus porque a luz que as consegue atravessar não é suficiente para produzir sombras. Se produzirem precipitação podem originar nimbostratus.

Camadas cinzentas ou azuladas, muitas vezes associadas a altocumulus; são compostas de gotículas superesfriadas e cristais de gelo; não formam halo pois encobrem o sol de modo a "filtrar" sua luz; dão origem à precipitação leve e contínua.

Altocumulus (Ac)

São nuvens médias que são compostas na sua maioria por gotículas de água e quase nunca ultrapassam o 1 km de espessura. Têm a forma de pequenos tufos de algodão e distiguem-se dos cirrocumulus porque normalmente apresentam um dos lados da nuvem mais escuro que o outro. O aparecimento desta nuvens numa manhã quente de Verão pode ser um sinal para o aparecimento de nuvens de trovoada ao final da tarde.

Lençol ou camada de nuvens brancas ou cinzentas, tendo geralmente sombras próprias. Constituem o chamado "céu encarneirado".

Nimbostratus (Ns)

Nuvens baixas, escuras. Estão associados aos períodos de chuva contínua (de intensidade fraca a moderada). Podem ser confundidos com altostratus mais grossos, mas os nimbostratus são em geral de um cinzento mais escuro e normalmente nunca se vê o Sol através deles.

Aspecto amorfo, base difusa e baixa, muito espessa, escura ou cinzenta; produz precipitação intermitente e mais ou menos intensa.

Stratocumulus (Sc)

Nuvens baixas que aparecem em filas, ou agrupadas noutras formas. Normalmente consegue ver-se céu azul nos espaços entre elas. Produzem-se frequentemente a partir de um cumulus muito maior por altura do pôr-do-sol. Diferem dos altocumulus porque a sua base é muito mais baixa e são bastante maiores em dimensão. Raramente provocam precipitação, mas podem eventualmente provocar aguaceiros no Inverno se se desenvolverem verticalmente em nuvens maiores e os seus topos atingirem uma temperatura de -5ºC.

Lençol contínuo ou descontínuo, de cor cinza ou esbranquiçada, tendo sempre partes escuras. Quando em vôo, há turbulência dentro da nuvem.

Stratus (St)

É uma camada uniforme de nuvens que habitualmente cobre todo o céu e lembra um nevoeiro que não chega a tocar no chão. Aliás, se um nevoeiro espesso ascender, originam-se nuvens deste tipo. Normalmente não originam precipitação, que, a ocorrer, o faz sob a forma de chuvisco. Não deve ser confundida com os Nimbostratus (visto que estes originam precipitação fraca a moderada). Além disso, os stratus apresentam uma base mais uniforme. Além disso, estas nuvens não devem ser confundidas com altostratus visto que não deixam passar a luz directa do Sol.

Muito baixas, em camadas uniformes e suaves, cor cinza; coladas à superfície é o nevoeiro; apresenta topo uniforme (ar estável) e produz chuvisco (garoa). Quando se apresentam fraccionadas são chamadas fractostratus (Fs).

Cumulus (Cu)

São as nuvens mais vulgares de todas e aparecem com uma grande variedade de formas, sendo a mais vulgar a de um bocado de algodão. A base pode ir desde o branco até ao cinzento claro e pode localizar-se a partir dos 1000m de altitude (em dias húmidos). O topo da nuvem delimita o limite da corrente ascendente que lhe deu origem e habitualmente nunca atinge altitudes muito elevadas. Surgem bastante isoladas, distinguindo-se assim dos stratocumulus. Além disso, os cumulus têm um topo mais arredondado. Estas nuvens são normalmente chamadas cumulus de bom tempo, porque surgem associadas a dias soalheiros.

Contornos bem definidos, assemelham-se a couve -flor; máxima freqüência sobre a terra de dia e sobre a água de noite. Podem ser orográficas ou térmicas (convectivas); apresentam precipitação em forma de pancadas; correntes convectivas. Quando se apresentam fraccionadas são chamadas fractocumulus (Fc). As muito desenvolvidas são chamadas cumulus congestus. É sinal de bom tempo.

Cumulonimbus (Cb)

São nuvens de tempestade, onde os fenómenos atmosféricos mais interessantes têm lugar (trovoadas, aguaceiros, granizo e até tornados). Extendem-se desde os 600m até à tropopausa (12 000 m). Ocorrem isoladamente ou em grupos. A energia libertada na condensação das gotas resulta em fortes correntes no interior da nuvem (ascendentes e descendentes). Na zona do topo, existem ventos fortes que podem originar a forma de uma bigorna.

Nuvem de trovoada; base entre 700 e 1.500 m, com topos chegando a 24 e 35 km de altura, sendo a média entre 9 e 12 km; são formadas por gotas d'água, cristais de gelo, gotas superesfriadas, flocos de neve e granizo. Se apresentarem forma de bigorna, são Cumulonimbus Incus: o topo apresenta expansão horizontal devido aos ventos superiores, lembrando a forma de uma bigorna de ferreiro, e é formado por cristais de gelo, sendo nuvens do tipo Cirrostratus (Cs).

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Chuva

Chuva é um fenômeno meteorológico que consiste na precipitação de água sobre a superfície da Terra. A chuva forma-se nas nuvens. Nem todas as chuvas atingem o solo, algumas evaporam-se enquanto estão ainda a cair, num fenômeno que recebe o nome de virga e acontece principalmente em períodos/locais de ar seco.

A chuva tem papel importante no ciclo hidrológico. A quantidade de chuvas é medida usando um instrumento chamado pluviômetro, de funcionamento simples: a boca de um funil de área conhecida faz a coleta das gotas de chuva e as acumula em um reservatório colocado abaixo do funil. Um observador vem no tempo de amostragem (1 vez por dia, 4 vezes por dia etc), e com uma pipeta com escala graduada, mede o volume de água acumulado no período. Por exemplo, ele pode ter medido que caiu 25 mm por metro quadrado nas últimas 24 horas.

Para maior precisão no registro das alturas de chuvas utiliza-se um aparelho denominado de pluviógrafo que registra num gráfico as alturas de precipitações em função do tempo. A este gráfico denomina-se pluviograma.

Unidades de medida de chuva

* 1 mm de chuva equivale a 1 litro de água em 1 metro quadrado.

No Sistema Internacional de Unidades de Medida utiliza-se a taxa de precipitação expressa em unidades do SI, nesse caso dada em: (kg/m²/s). Durante a formação da precipitação, gotas pequenas crescem por difusão de vapor de água, a seguir elas podem crescer por captura de gotas menores que se encontram em sua trajetória de queda ou por outros fenômenos. A aglutinação das partículas de água chama-se coalescência das nuvens.

Tipos de chuvas

Há dois tipos básicos de precipitação: estratiformes e convectivas.

As precipitações podem estar associadas a diferentes fenômenos atmosféricos sob diferentes escalas de desenvolvimento temporal e espacial. Por exemplo:

* Chuvas frontais são causadas pelo encontro de uma massa fria (e seca) com outra quente (e úmida), típicas das latitudes médias, como as de inverno no Brasil Meridional que caminham desde o Sul (Argentina) e se dissipam no caminho podendo , eventualmente, chegar até o estado da Bahia. Por ser mais pesado, o ar frio faz o ar quente subir na atmosfera. Com a subida da massa de ar quente e úmida, há um resfriamento da mesma que condensa e forma a precipitação.
* Chuvas de convecção são também chamadas de chuvas de verão na região Sudeste do Brasil e são provocadas pela intensa evapotranspiração de superfícies úmidas e aquecidas (como florestas, cidades e oceanos tropicais). O ar ascende em parcelas de ar que se resfriam de forma praticamente adiabática (sem trocar calor com o meio exterior) durante sua ascensão. Precipitação convectiva é comum no verão brasileiro, na Floresta Amazônica e no Centro Oeste. Na região Sudeste, particularmente sobre a Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) e sobre a Região Metropolitana do Rio de Janeiro (RMRJ) também ocorrem tempestades convectivas associadas a entrada de brisa marítima ao final da tarde com graves conseqüências sobre as centenas de áreas de risco ambiental. Estas chuvas também são conhecidas popularmente como pancadas de chuva, aguaceiros ou torós.
* Chuvas orográficas são também chamadas de chuvas de serra e ocorrem quando os ventos úmidos se elevam e se resfriam pelo encontro de uma barreira montanhosa, como é normal nas encostas voltadas para o mar. São comuns nos litorais, paranaense, catarinense e paulista e em todo o litoral brasileiro na Serra do Mar. Esse tipo de precipitação pode estar associada a presença do efeito Föhn, que condiciona a existência de áreas mais secas a sotavento dessas barreiras.

As maiores precipitações registradas na região sudeste ocorreram em fevereiro de 1966 quando durante um tórrido verão se juntaram uma frente fria com as precipitações convectivas e na Serra do Mar as chuvas orográficas, ocasionando grandes desastres sobretudo no eixo Rio-São Paulo. Esta chuva excepcional de período de retorno ou recorrência calculado como cerca de 100 anos está registrada no livro "Enchentes no Rio de Janeiro" publicado pela SEMADS-GTZ.

O ciclo da água

O ciclo da água é o movimento contínuo dela dentro e ao redor da Terra. Como já mencionamos, a água nunca desaparece de verdade - ela apenas muda de forma. O sol conduz todo o ciclo da água e é responsável por duas grandes etapas: a condensação e a evaporação. Quando o sol aquece a superfície da água, ela evapora e acaba na atmosfera como vapor de água. O vapor se resfria e se eleva, se transformando em nuvens, que por fim se condensam em gotas de água. Dependendo da temperatura da atmosfera e de outras condições, a água se precipita como chuva, chuva com neve, granizo ou neve.

Algumas dessas precipitações ficam retidas nas copas das árvores e evaporam novamente para a atmosfera. A precipitação que atinge o solo se transforma em escoamento, que pode se acumular e ser congelado em forma de placas de neve ou geleiras. Ela também pode infiltrar no solo e se acumular, se transformando em aqüíferos. Um aqüífero é um grande depósito de água subterrânea que pode ser extraída e utilizada. Esse escoamento também vem do derretimento da neve, que ocorre quando o sol e as mudanças climáticas derretem a neve e o gelo. Por fim, alguns desses escoamentos retornam para os lagos e oceanos, onde são novamente evaporados pelo sol. Você pode aprender mais sobre o ciclo da água em Como funciona o planeta Terra.

A água que cai no chão e permanece no solo acaba evaporando e indo para a atmosfera. Mas a água subterrânea, que é a maior fonte de água potável, pode se acumular em aqüíferos por milhares de anos. Os aqüíferos livres têm o nível de lençol freático, ou a superfície onde a pressão da água fica igual à pressão atmosférica, como limite superior. Os aqüíferos confinados costumam ficar abaixo dos livres e têm uma camada de pedra ou de outros materiais como limites superiores.

Nos Estados Unidos, a água subterrânea mais antiga, conhecida como água fóssil, fica no Aqüífero Ogallala. Situado a cerca de 450 mil quilômetros quadrados abaixo de oito estados nas Grandes Planícies, o Aqüífero Ogallala armazena em torno de 3.600 milhões de quilômetros cúbicos de água . O Aqüífero Ogallala foi formado entre 2 e 6 milhões de anos atrás, quando a cadeia de Montanhas Rochosas estava se formando. Como o clima das Grandes Planícies é árido, a água no aqüífero está sendo usada mais rápido do que o tempo que ele levaria para se reabastecer. Por isso, alguns cientistas se referem ao uso da água fóssil como exploração da água.

A água subterrânea também pode existir em outros planetas. Imagens da nave espacial Mars Global Surveyor mostraram o que parecem ser canais feitos por rios de água na superfície de Marte. De acordo com a NASA, a água provavelmente está de 100 a 400 metros abaixo da superfície. Europa, uma das luas de Júpiter, também pode ter água abaixo da superfície. Como nossa necessidade por água é maior do que a capacidade da Terra, os cientistas especulam se algum dia poderemos explorar a água de outros planetas e luas do nosso sistema solar.

A água tem muitas propriedades incríveis e únicas que a tornam muito importante para a vida. Elas são a razão pela qual estamos sempre procurando maneiras melhores de conseguir e preservar a água.

Raios

Um raio é uma descarga elétrica que se produz entre nuvens de chuva ou entre uma destas nuvens e a terra. A descarga é visível com trajetórias sinuosas e de ramificações irregulares às vezes com muitos quilômetros de distância, fenômeno conhecido como relâmpago. Ocorre também uma onda sonora chamada trovão.

Um raio é um fenômeno em que para acontecer é preciso que existam cargas opostas entre uma nuvem e o chão, quando isso acontece, a atração é muito forte, então temos uma enorme descarga elétrica.

Existem três tipos de raios classificados pela sua origem, também menos comumente chamados descargas iônicas ou atmosféricas:

* Da nuvem para o solo.
* Do solo para a nuvem.
* Entre nuvens.

A descarga ocorre no momento em que as cargas elétricas (Quantidade de íons: cátions ou ânions) atingem energia suficiente para superar a rigidez dielétrica do ar, de forma explosiva, luminosa e violenta.

O processo ainda não se encontra totalmente esclarecido, havendo controvérsias sobre seu mecanismo de formação, mas sabe-se que, na maioria dos casos, a descarga ocorre após uma concentração de cargas, no qual pode-se falar em centros de concentração, e prossegue em duas fases distintas:

* Na primeira libertam-se da nuvem várias descargas menores a partir do ar ionizado, criando o precursor da descarga: uma corrente iônica tanto maior quanto mais se aproxima do solo, favorecendo assim o trajeto do raio em formação. O precursor pode ser predominantemente ascendente ou descendente, pois, depende da natureza dos íons que formam a nuvem iônica. Ao ocorrer de um precursor aproximar-se do outro centro de cargas, este induzirá uma formação de um precursor oposto.

* Quando o precursor completa o contato entre os centros de cargas, ocorre no sentido inverso ao longo daquele trajeto uma corrente aniônica, ou catiônica, dependendo da carga. É esta segunda descarga que vemos e ouvimos, e que irá contribuir para equilibrar as cargas iônicas da nuvem e do solo.

É comum de ocorrer mais de uma descarga através de um mesmo canal, no qual o ar encontra-se parcialmente ionizado. Estas descargas subseqüentes são usualmente mais fracas que a primeira descarga.

Em geral, as descargas verticais normalmente predominam na frente de uma tempestade, tomando-se por base o sentido de seu deslocamento.[carece de fontes?]

Os raios horizontais se formam na parte de trás, também levando-se em conta o sentido de deslocamento das massas de ar. Estas estão sempre presentes em qualquer trovoada, e aquecem localmente o ar até temperaturas muito elevadas.

O aquecimento do ar causa a expansão explosiva dos gases atmosféricos ao longo da descarga eléctrica, resultando numa violenta onda de choque (ou de pressão), composta de compressão e rarefacção, que interpretados como "trovão".

Uma tempestade (Em algumas regiões, dá-se a nomenclatura "trovoada") típica produz três ou quatro descargas por minuto, em média.

Dimensões de um raio

O canal de descarga possui um diâmetro estimado de 2 a 5 cm e é capaz de aquecer o ar até 30.000 °C em alguns milisegundos[1]. Apenas 1% da energia do raio é convertida em ruído (trovão) sendo o resto libertado sob a forma de luz. O raio é uma manifestação de plasma, no qual sua condutividade permite o escoamento da eletricidade entre os centros de carga.

Um raio completamente formado pode conduzir correntes em torno de 10 a 80 kA, mas existem registros em torno de 250 kA[2]. A forma da corrente é unidirecional, sendo de polaridade negativa na maioria das ocorrências. A corrente de um impulso atinge seu máximo em 5μs, em média, tendo uma duração total do impulso em torno de 100μs. A duração total da descarga varia entre 0.1 a 1000 ms. Uma descarga pode liberar entre 1 a 40 C de carga elétrica.

Formação das descargas

A etapa de acúmulo de cargas que alimentam a descarga é pouco conhecido e de difícil medição, devido ao próprio fenômeno interferir violentamente em qualquer instrumento. Mas o princípio básico é relativamente conhecido:

Na formação da nuvem, ocorrem ciclos de estado da água, que ascende até o topo da nuvem, passa para forma de gelo (incluindo neve e granizo), caindo e voltando para o estado líquido. Neste ciclo ocorre a troca de cargas entre as partículas de água, havendo desequilíbrio e concentrações. Notavelmente observa-se um centro de cargas negativas na parte inferior da nuvem, seguido por um centro de cargas positivas na parte central.

Em um limiar de concentração de cargas, e consequentemente a concentração de campo elétrico, ocorre o efeito de avalanche de Townsend, no qual cargas elétricas são liberadas, chocando-se com outras partículas, realizando um encadeamento do processo que irá ionizar o ar. Juntamente com a avalanche, o meio é ionizado pela própria radiação que emite (fotoionização), no qual alimentará a formação de núcleos que formarão o canal da descarga.

A ionização propaga-se em direção ao solo, tendo o nome de precursor descendente. Eventualmente, as cargas elétricas do solo serão induzidas, no qual formarão um processo similar de ionização, chamado de precursor ascendente.

A formação do canal assume um caminho tortuoso, pois é altamente probabilístico (pequenas variações de partículas e cargas no ar), além de assumir ramificações.

Eventualmente os precursores ascendente e descendente se encontrarão, fechando desta forma um circuito elétrico entre nuvem e solo. Neste instante ocorre a fase intensa da descarga, no qual o canal será violentamente aquecido, transformando-se em plasma, elevando desta forma sua condutividade elétrica e possibilitando sustentar a corrente elétrica.

Após a condução parcial da carga elétrica da nuvem, na forma de um impulso rápido, o canal conduzirá uma corrente menos intensa, chamada corrente de continuidade. A seguir, canal se resfriará, finalizando o primeiro impulso.

É comum a ocorrência de novos impulsos pelo mesmo canal de descarga, após um intervalo da ordem de 10 ms. A duração total da descarga, entre impulsos e intervalos, pode chegar a 1 s.

Parte da energia dos raios é consumida na formação do ozônio, na qual 3 moléculas de oxigênio se unem para formar duas de ozônio. Basicamente toda camada de ozônio existente em volta do planeta foi formada utilizando-se da energia dos raios (plasma)

Trovão

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.

Formação

O trovão é uma onda sonora provocada pelo aquecimento do canal principal durante a subida da descarga de retorno. Devido a alta variação de temperatura no canal, e a subseqüente 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.

Características

Os meios de propagação dos trovões são o solo e o ar. A freqüência 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 relâmpago, já que a velocidade da luz é bem maior que a do som 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) gerado pelo movimento da descarga de retorno no ar. Depois, um som intenso e de maior duração que o primeiro 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 relâmpago. Podemos ter uma percepção do som diferente, mas essa ordem é a mesma.

Logo, é muito perigoso ficar próximo ao local de queda de um relâmpago. A energia acústica ou energia sonora gasta para provocar esses estrondos é proporcional a freqüência 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 freqüência, 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 a onda de choque que antecede a onda sonora.

Duração

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 ao observador. Por causa dessa variação de caminhos, o som chega aos nossos ouvidos em instantes diferentes. Em média, eles podem durar entre 5 e 20 segundos.

Brasil

O Brasil é o país no qual mais se registra o acontecimento de raios em todo o mundo. Por ano, cerca de 60 milhões de raios atingem o território brasileiro, estima o Elat (Grupo de Eletricidade Atmosférica), do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. É o dobro da incidência nos Estados Unidos, por exemplo. Cada descarga representa um prejuízo de R$ 10 para o setor de energia. Ao todo, os raios causam um prejuízo de US$ 1 bilhão anual à economia do Brasil, apurou o Elat. O setor elétrico é o que acumula mais perdas, com cerca de R$ 600 milhões por ano. Depois seguem os serviços de telecomunicações, com prejuízo de cerca de R$ 100 milhões por ano. Também são atingidos os setores de seguro, eletroeletrônicos, construção civil, aviação, agricultura e até pecuária.

Uma explicação para essa grande quantidade de raios deve-se ao tamanho do território, condições climáticas e a ausência de grandes elevações no seu relevo.

Como evitar

As Recomendações do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais para evitar acidentes com relâmpagos são as seguintes:

1. Se possível, não saia para a rua ou não permaneça na rua durante as tempestades a não ser que seja absolutamente necessário.

2. Nesta situação, procure abrigo nos seguintes lugares:

o em carros não conversíveis;
o em ônibus ou outros veículos metálicos não conversíveis;
o em moradias ou prédios, de preferência que possuam proteção contra raios;
o em abrigos subterrâneos como metrôs ou túneis;
o em grandes construções com estruturas metálicas;
o em barcos ou navios metálicos fechados;
o em desfiladeiros ou vales.

3. Se estiver dentro de casa, evite:

o usar telefone a não ser que seja sem fio;
o ficar próximo de tomadas e canos, janelas e portas metálicas;
o tocar em qualquer equipamento elétrico ligado à rede elétrica.

4. Se estiver na rua, evite:

o segurar objetos metálicos longos como varas de pesca, tripés e tacos de golfe;
o empinar pipa e aeromodelos sem fio;
o andar a cavalo;
o nadar;
o ficar em grupos.

5. Se possível, evite os seguintes lugares que possam oferecer pouca ou nenhuma proteção contra raios:

o pequenas construções não protegidas, tais como celeiros, tendas ou barracos;
o veículos sem capota, tais como tratores e motocicletas ou bicicletas;
o estacionar próximo a árvores ou linhas de energia elétrica.

6. ­S­e possível, evite também certos locais que são extremamente perigosos durante uma tempestade como:

o topos de morros ou cordilheiras;
o topos de prédios;
o áreas abertas, campos de futebol ou golfe; estacionamentos abertos e quadras de tênis;
o proximidade de cercas de arame, varais metálicos, linhas aéreas e trilhos;
o proximidade de árvores isoladas;
o estruturas altas, tais como torres, linhas telefônicas e linhas de energia elétrica.

7. Se você estiver em um local sem um abrigo próximo e sentir seus pêlos arrepiados ou sua pele coçar, é provável que um raio esteja prestes a cair. Ajoelhe-se e curve-se para a frente colocando suas mãos nos joelhos e sua cabeça entre eles. E não se deite no chão.

Cuidados em dia de tempestade

De uma maneira geral as descargas fazem-se pelo caminho mais curto entre o ponto de carga eléctrica negativa na base da nuvem e o ponto de carga positiva no solo. Assim, os pontos mais altos e de melhor condutividade são os mais afectados pelos raios.

Mesmo que uma descarga não incida diretamente sobre uma pessoa, ela pode afetá-la através de correntes propagando-se no solo ou em estruturas condutoras. Chama-se de tensão de toque um choque devido a pessoa encostar em um elemento condutor, no qual esteja conduzindo uma corrente devido ao raio. A tensão de passo é a corrente que propaga-se no solo, atravessando as pernas do indivíduo. Usualmente, quanto maior o afastamento dos pés, maior será a diferença de potencial.

Algumas regras podem ser seguidas para minimizar o riscos:

• Se estiver fora de casa:
  • Evite ser o ponto mais alto da sua zona;
  • Evite campos abertos;
  • Não se aproxime dos pontos mais altos;
  • Afaste-se de bons condutores de electricidade: postes, antenas, etc.
  • Em uma situação crítica, abaixar-se, mas sem sentar no solo, mantendo-se encolhido e com os pés juntos.
• Se estiver em casa (a melhor escolha):
  • Afaste-se de bons condutores de electricidade: canalizações, telefone, etc;
  • Não tome banho (Lembre-se que apesar da água pura (H2O) ser um péssimo condutor de electricidade, a água com que lidamos todos os dias contém sais dissolvidos que a tornam condutora de electricidade. É por este facto, por exemplo, que não se recomenda operar equipamentos eléctricos com as mão molhadas);
  • Evite usar electrodomésticos;
  • Desligue o telefone (se a trovoada for intensa desligue a energia no quadro geral);
  • Desligue pontos de antenas convencionais ou parabólicas;
  • Proteja-se no centro de uma divisão no centro da casa. Os raios atingem freqüentemente as chaminés.

Se vive numa zona onde as tempestades são freqüentes contrate a instalação de um pára-raios por um técnico especializado.

Aterramento

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Terra ou massa são conceitos usados nos campos da electricidade e da electrónica como ponto de referência para um potencial elétrico de 0 volt. De acordo com o tipo de instalação, esta referência pode conter uma função específica.

O terra é o condutor cuja função é conectar à terra todos os dispositivos que precisarem utilizar seu potencial como referência.

Em sistemas de potência, o terra possui as funções de:

* Referência elétrica para a tensão,
* Referência para sistemas de proteção,
* Escoamento de excesso de energia, proveniente de sobretensões (através de supressores de surto),
* Proteção de pessoal e equipamentos, por equipotencialização do solo,
* Transmissão de energia em modo monopolar, como em transmissão em corrente contínua ou distribuição rural.

Diz-se que um dispositivo está "aterrado" quando está conectado ao condutor designado à função de aterramento - o terra do circuito.
O termo terra é, às vezes, usado como sinônimo de referencial de um circuito, embora nesse caso não haja conexão direta ao solo.

As cargas elétricas podem ser negativas ou positivas e sempre procuram um caminho para encontrar cargas contrárias. A circulação dessas cargas elétricas, através de uma conexão à terra, evita que a corrente elétrica circule pelas pessoas, evitando que elas sofram choques elétricos. A existência de um adequando sistema de aterramento também pode minimizar os danos em equipamentos, em casos de curto-circuitos.

Todo circuito elétrico bem projetado e executado deve ter um sistema de aterramento. Um sistema de aterramento adequadamente projetado e instalado minimiza os efeitos destrutivos de descargas elétricas (e eletrostáticas) em equipamentos elétricos, além de proteger os usuários de choques elétricos[2].

Para isto, as tomadas são dotadas de três pinos, dois dos quais são fase ou fase e neutro, e o terceiro, isolado dos primeiros, é o terra. O aspecto físico varia conforme o padrão. Nos Estados Unidos, o padrão é dois pinos chatos e paralelos (fase e neutro) e um pino redondo (terra). Em Portugal, usa-se o padrão europeu em que todos os pinos são redondos. No Brasil, existe um novo padrão em fase de implantação, com todos os pinos redondos, embora diferente do padrão europeu. O padrão americano ainda é amplamente usado no Brasil, embora as normas prevejam a sua substituição nos próximos anos.

Um erro muito comum é a conexão do fio terra ao neutro que tem função diferente. Este procedimento, em vez de proteger, pode agravar os riscos.

Um sistema de aterramento é um conjunto de condutores enterrados, cujo objetivo é realizar o contato entre o circuito e o solo com a menor impedância possível. Os sistemas mais comuns são hastes cravadas verticalmente, condutores horizontais ou um conjunto de ambos.

A forma de aterramento mais completa é a malha de terra, composta de condutores horizontais formando um quadriculado, com hastes cravadas em pontos estratégicos. As malhas são amplamente usadas em subestações. Além das funções descritas anteriormente, as malhas de terra devem assegurar que os níveis de tensão de toque e de passo sejam inferiores ao risco de morte por choque.

O copperweld é um material típico em sistemas de aterramento, consistindo em uma alma de aço revestida por uma camada de cobre. Como formas de conexão são usadas conexões mecânicas e soldas de campo, estas sendo as mais recomendadas.

Um aterramento bem projetado possui uma impedância típica entre 1 e 10 Ω, encontrando-se em grandes subestações valores bem abaixo de 1 Ω. Em certas locações, como em solos muito secos ou rochosos, é praticamente impossível alcançar estes valores, no qual o projetista deve conviver e traçar alternativas.

A resistência de aterramento é muito dependente da constituição do solo, sua umidade e temperatura, pontanto pode apresentar grandes variações ao longo do ano. Ainda, pressões devido a equipamentos pesados e até abalos sísmicos podem romper o cabos do sistema de aterramento, sendo necessário inspeções regulares.

A resistência de aterramento também pode apresentar variações de acordo com a frequência e intensidade das correntes injetadas, como por exemplo, para correntes de corrente contínua, a frequência industrial ou a alta frequência[1], comunente presentes em descargas atmosféricas. Níveis elevados de energia em um aterramento pode provocar fenômenos de ionização do solo (havendo similaridade ao efeito corona), além do aquecimento natural dos cabos e das juntas.

+ Plug de 3 pinos

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Vamos começar explicando a função dos furos da tomada. Em uma tomada americana padrão, de 120 volts e aterrada, há duas fendas verticais e um terceiro furo redondo entre elas. A fenda esquerda é ligeiramente maior do que a direita e é chamada "neutro". A fenda direita se chama "fase" e o furo redondo é chamado "terra". Os pinos do plugue se encaixam nessas fendas na tomada.

Se você leu Como funcionam as baterias, sabe que a eletricidade deve fluir em um circuito. Em uma bateria, a eletricidade flui de um terminal da bateria para o outro. Em uma tomada residencial, a energia flui da fase para o neutro. O eletrodoméstico que você conecta a uma tomada completa o circuito da fenda de fase para a fenda do neutro e a eletricidade flui através do aparelho para acionar um motor, aquecer algumas espiras, etc. Digamos que você conecte uma pequena lâmpada na tomada. A energia fluirá do pino da fase, percorrendo o filamento e de volta para o pino neutro, criando luz no processo.

O que acontece se você conectar um grosso pedaço de fio diretamente da fenda de fase para a fenda neutra de uma tomada? Ao contrário de um eletrodoméstico, que limita a quantidade de eletricidade que pode fluir em 60 watts (para uma lâmpada) ou 500 watts (para uma torradeira), o fio permitiria que uma quantidade incrível de eletricidade fluísse através dele. Na caixa de fusíveis, o fusível ou disjuntor que protege a tomada detectaria este enorme pico e cortaria o fluxo de eletricidade. O fusível evita que os fios na parede ou a própria tomada se superaqueçam e iniciem um incêndio.

A fenda de aterramento e a fenda do neutro de uma tomada são idênticas. Se você olhar na caixa de fusíveis, descobrirá que os fios do neutro e do terra de todas as tomadas vão para o mesmo local. Todos eles se conectam à terra (veja Como funcionam as redes elétricas para detalhes sobre o aterramento). Agora, se eles vão para o mesmo lugar, por que você precisa de ambos?

Se você verificar em sua casa, descobrirá que praticamente todos os eletrodomésticos com carcaça metálica possuem plugues de três pinos. Isso também pode incluir alguns equipamentos, que possuem uma fonte de alimentação alojada em uma carcaça metálica, como o computador, apesar de o aparelho ser fabricado com uma carcaça plástica. A idéia por trás do aterramento é proteger as pessoas contra choque elétrico. Essa carcaça é conectada diretamente ao pino terra.

Digamos que um fio se solte no interior de uma carcaça metálica sem aterramento e que o fio solto se encoste na carcaça metálica. Se o fio solto for de fase, então a carcaça metálica agora estará energizada e qualquer pessoa que tocá-la receberá um choque potencialmente fatal. Com a carcaça aterrada, a eletricidade do fio fase flui diretamente para a terra e isso queima o fusível na caixa de fusíveis. O eletrodoméstico não funcionará, mas também não representará perigo.

O que acontece se você cortar o pino terra ou usar um adaptador de plugue para poder conectar um eletrodoméstico com plugue de três pinos em uma tomada de dois pinos? Na verdade, nada: o eletrodoméstico funcionará normalmente. Entretanto, o que você fez foi eliminar um importante recurso de segurança que o protege de choque elétrico caso um fio se solte.

Acidentes

O jornal O Estado de S.Paulo noticiou em 21 de fevereiro de 2008 que houve 22 mortes por raios nos primeiros 50 dias de 2008 em oposição a 46 vítimas em todo o ano anterior (2007), sugerindo um aumento do número de acidentes. A maior parte dos acidentes se concentra no Estado de São Paulo.

O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - Inpe informa também que houve aumento em 35% no número de raios na região sudeste do país em 2008 em relação ao mesmo período de 2007. A explicação de como ocorrem os raios pode ser lida no artigo Como funcionam os relâmpagos.

Já a explicação para o aumento da incidência de raios está no fenômeno La Niña, que é o esfriamento de águas do Oceano Pacífico. Esse fenômeno climático está aumentando a incidência de raios no Brasil e a região mais afetada é exatamente a sudeste.

De acordo com um levantamento do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, em janeiro, a região sudeste teve 51% mais descargas elétricas do que no mesmo mês do ano passado. Isso explica o elevado número de vítimas das descargas elétricas em São Paulo. No Estado de São Paulo as cidades mais atingidas por raios foram São Caetano, Suzano, Santo André, Ribeirão Pires, Mauá e Guarulhos.

O fenômeno “La Niña” acontece a cada sete anos e dura em torno de seis a 18 meses. Durante esse período deve-se esperar o aumento do número de tempestades com raio e um conseqüente aumento do número de mortes por esse tipo de acidente como já aconteceu em janeiro deste ano. Se a duração do “La Nina” for prolongada, em setembro quando as tempestades com raios voltam a se tornar mais freqüentes na primavera, o risco de acidentes pode continuar elevado. No ano de 2001 em que o fenômeno “La Niña” marcou presença, o número de mortes por raio atingiu 73 óbitos, o mais alto até agora no país.

Esses números provavelmente são subestimados porque uma parte das mortes ocorre em locais isolados e o atestado de óbito é preenchido colocando-se a parada cardíaca como sendo a causa da morte.
As estatísticas brasileiras nessa área ainda estão sendo construídas. Mas, há similitude com a situação descrita nos Estados Unidos. Tal como aqui, considera-se que se subestimam o número de casos. Lá foram notificados 300 casos/ano com 100 mortes, ou seja, uma letalidade (número de mortos em quem foi vítima do acidente) de 33%. Dos sobreviventes, 3/4 ficaram com seqüelas. As mortes ocorrem logo após o acidente por parada do coração ou da respiração.

No hemisfério norte as ocorrências são entre maio e setembro, ou seja, nos meses mais quentes quando as pessoas ficam expostas à natureza, praias, etc. No Brasil, os casos ocorridos são entre outubro e março. A maior parte das vezes os acidentes ocorrem no fim da tarde.

Dados americanos mostram que antigamente as vítimas eram fazendeiros e marinheiros, mas hoje em dia são adeptos do ecoturismo e atividades esportivas em locais abertos e de maior altitude.

Nos Estados Unidos observou-se que 75 % das vítimas estavam em atividades recreativas. No Brasil, as descrições de morte são, em sua grande maioria, de moradores da zona rural, que estavam andando em locais descampados onde a probabilidade de ser atingido é maior do que em cidades relativamente protegidas. Um dos locais onde se relata mais casos de pessoas atingidas por raios em cidades são campos de futebol ou áreas de lazer extensas. Por isso, a prática de futebol deve ser suspensa, na vigência e tempestades com raios.

Um fato curioso no caso das mortes por raio é que a causa é realmente uma parada cardio-respiratória, que não passa de evento terminal de tantas outras causas de morte. Porém, o dano ocasionado pelo raio pode ser decorrente da própria voltagem do relâmpago, do trauma provocado pelo raio ou pelo excesso de contrações musculares. A maioria das vítimas fica sem respirar e sem batimentos cardíacos, mas consegue recobrar as funções espontaneamente! Um fato ainda misterioso para a ciência médica.

Acredita-se que há uma cessação dos movimentos respiratórios e circulatórios por curto espaço de tempo, mas depois disso as funções cerebrais reassumem o comando. Por esse motivo, recomenda-se sempre iniciar manobras de ressuscitação em quem foi atingido por raio, mesmo que aparente estar morto. Em outros termos, é como se um hipotético “disjuntor caísse” e, alguém o ligasse novamente, restabelecendo a energia no organismo, ou seja, os batimentos cardíacos e os movimentos respiratórios.

A comparação de acidentes com raio daqueles com a rede elétrica mostra que a fonte de energia é direta no raio e alternada no choque da rede de abastecimento de energia. A magnitude é muito maior no raio, mas a duração é muito menor. A corrente do raio pode chegar a 2 bilhões de volts e 200 Amperes, mas a corrente de fluxo é de 0,0001 segundo.

Tipos de acidentes com raio

As formas de acidente por raio são de quatro tipos.

* Direta - o raio cai sobre uma pessoa em pé em um lugar aberto, entrando pela cabeça (entra no crânio pelos orifícios), atravessa externamente e internamente a pessoa e sai pelo solo. Esse tipo de acidente é o que faz o maior número de vítimas.
* Por contato - o raio atinge um objeto próximo a pessoa, transferindo-se para ela. Os objetos de contato podem ser tacos de golfe, guarda-chuvas ou por exemplo, um molho de chaves.
* Por espalhamento (splash) - ocorre quando a tempestade está em cima de uma área cheia de árvores e o raio cai sobre uma delas, e se espalha pelas pessoas em volta. Pode ocorrer também dentro de casa, se a vítima estiver utilizando telefone com fio. É o tipo mais comum de acidente.
* Em onda - a última forma é quando o raio atinge o solo e viaja em círculos (igual a quando lançamos uma pedra em um lago) e quem estiver no raio da onda é atingido.

Lesões mais freqüentes

As queimaduras na pele não são freqüentes. A lesão mais características é a chamada figura de Lichtenberg que não tem valor clínico, porque desaparece em dois dias. Porém, apresenta um aspecto muito curioso.

Como já citamos, a questão principal é a parada cardíaca e respiratória. Mesmo, que o atingido pareça “morto”, é indicado o início imediato das manobras de ressuscitação.

Outras situações foram associadas ao acidente com raios como infarto do miocárdio e acidente vascular cerebral, amnésia, confusão mental, surdez e cegueira reversíveis, perda de movimentos de membros e dores musculares intensas. E, situações decorrentes da queda da própria altura ou de local mais elevado que é muitas vezes a causa da morte e não o acidente em si.

Calcular a distância

A "velocidade do som" é medida enquanto o som viaja pelo ar. Oficialmente, a velocidade do som é de 331,3 metros por segundo no ar seco e a 0 ºC. Em uma temperatura como 28 ºC, a velocidade é de 346 metros por segundo.

Como você pode ver, a velocidade do som muda dependendo da temperatura e da umidade, mas se quiser um número inteiro, então algo como 350 metros por segundo é um número razoável para se usar. Então, o som viaja 1 quilômetro em aproximadamente 3 segundos.

Quando você vê o relâmpago de um raio, pode começar a contar os segundos e depois dividir por 3 para descobrir a distância do raio. Se leva 10 segundos para o trovão soar, o raio está a cerca de 3 quilômetros de distância.

Mitos

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Os raios e os trovões aparecem com constância nos mitos das civilizações do passado. Profetas, sábios, escribas e feiticeiros os interpretavam como manifestações divinas, considerados principalmente como reação de ira contra as atitudes dos homens. Nas mãos de heróis mitológicos e de divindades eram utilizados como lanças, martelos, bumerangues, flechas ou setas para castigar e perseguir os homens pecadores.

Há mais de cinco mil anos, os babilônicos acreditavam que o deus Adad carregava um bumerangue em uma de suas mãos. Ao ser lançado provocava o trovão. Na outra mão empunhava uma lança. Quando arremessada produzia os raios. Para os antigos gregos, os raios eram lanças, produzidas pelos gigantes Ciclopes, criaturas de um olho só. Elas eram feitas para que Zeus, o rei dos deuses, as atirasse sobre os homens pecadores e arrogantes. Como a mitologia grega foi migrada e adaptada à romana, a interpretação dada aos raios não sofreu muita alteração entre os romanos. O rei dos deuses, Júpiter, também tinha o hábito, como Zeus, de enviar raios (lanças) sobre os homens. Minerva, a deusa da sabedoria, no lugar de Ciclopes, era quem abastecia Júpiter com esta poderosa arma. Entre os nórdicos, que viviam no norte da Europa, Thor era o deus do trovão e dos raios. O som do trovão era provocado pelo movimento das rodas de sua carruagem e os raios podiam ser vistos quando Thor arremessava seu martelo.

Inúmeras versões sobre proteção contra raios foram criadas por mitos e crenças populares. Acreditava-se, por exemplo, que havia árvores que atraíam raios, enquanto outras as repeliam. O grande deus romano, Júpiter, tinha como símbolo o carvalho, árvore alta e majestosa, constantemente atingida por raios. Por outro lado, acreditava-se no poder de proteção do loureiro, arbusto também encontrado na região do Mediterrâneo, cujos ramos e folhagens eram utilizados sobre a cabeça de imperadores e generais romanos. O loureiro era considerado um meio de proteção contra a ira dos deuses da tempestade que, presumia-se, invejavam os generais pelas vitórias e conquistas de seus exércitos. Outra crença, muito difundida na Europa Medieval, dizia que o badalar dos sinos das igrejas durante as tempestades afastaria os raios. A superstição perdurou por muito tempo. Muitos campanários de igreja foram atingidos e mais de uma centena de tocadores de sino foram mortos acreditando em tal idéia. A superstição perde força somente no início do século XVIII.

Outra crença popular, mais antiga, considerava a pedra-de-raio um talismã para proteção pessoal e de residências entre povos europeus, asiáticos e americanos. No nordeste brasileiro, a pedra-de-raio é conhecida até hoje como pedra-de-corisco, por influência dos portugueses do século XVI. A pedra seria trazida pelo raio, cuja força meteórica a enterraria. A origem de tal superstição está baseada na falsa idéia de que um local não pode ser atingido duas vezes pelo mesmo raio. Mas a explicação para a origem destas idéias pode estar relacionada com achados de utensílios e armas de pedra polida de povos mais antigos. Sabe-se que os etruscos e, mais tarde, os romanos da antigüidade usavam a pedra (pontas de flechas e de martelos) em colares como amuleto. Ficavam à mostra no pescoço, mas também eram colocadas nas casas e no telhado com o intuito de ficar a salvo dos raios. Na Bahia, os escravos africanos acreditavam que a pedra-santa-bárbara, como chamavam a pedra-de-raio, desprendia-se da atmosfera durante as tempestades. Ela teria poderes curativos e por isso era utilizada em preparos de remédios para diversas doenças.

As superstições sobre raios e também sobre os meios de proteção permanecem presentes na vida moderna. Uma delas afirma que espelhos atraem raios, por isso, durante as tempestades, devem ficar cobertos com um pano. Outra defende que raios não atingem um mesmo local duas vezes.

Curiosidades

A cor do céu

Durante o dia, o céu limpo é azul e o disco solar é quase branco. Ao nascer e pôr-do-sol, no entanto, as cores do céu mudam completamente: o disco solar muda geralmente de cor, passando pelo amarelo e laranja até atingir o vermelho, afectando igualmente as cores do céu no horizonte; longe do disco solar o céu mantém-se azul.

O padrão de cores descrito é completamente explicado pelo fenómeno da dispersão da luz. Dado que as moléculas de ar têm um diâmetro muito inferior ao comprimento de onda da luz visível, a dispersão dá-se no regime de Rayleigh, favorecendo fortemente os pequenos comprimentos de onda (zona azul do espectro). Assim, a luz que nos chega directamente do disco solar vai ser empobrecida em azul, enquanto que a luz que nos chega da atmosfera é rica em azul.

Quando o sol se encontra alto (a) a camada de atmosfera atravessada é pouco espessa e a oportunidade para a dispersão da luz é reduzida; por essa razão a radiação que chega à superfície à quase branca. Quando o Sol baixa para o horizonte (b), a radiação atravessa uma camada cada vez mais extensa e a dispersão lateral torna-se importante; em consequência, a luz que chega do disco solar torna-se cada vez mais pobre em pequenos comprimentos de onda, aparecendo com um tom alaranjado ou mesmo avermelhado. Em qualquer dos casos a radiação que nos chega da atmosfera resulta exclusivamente da dispersão, sendo muito rica em azuis.

Arco-Íris

O arco-íris é um dos mais espectaculares fenômenos de óptica atmosférica, apesar de ser relativamente frequente. Para a sua observação é necessário que o Sol se encontre nas costas do observador e que na direcção observada exista chuva. Nestas condições, tal como foi inicialmente explicado por Descartes (1637) os raios de luz solar podem sofrer refracção nas gotas chuva, sendo o ângulo de refracção uma função do comprimento de onda da luz. Uma parte dos raios de luz vai atingir as gotas de chuva com um ângulo tal que vai ocorrer uma refracção seguida de reflexão na face oposta e uma segunda refracção, de tal modo que os raios vão emergir da gota fazendo um ângulo de 40º com o raio incidente, no caso da luz azul, e de 42º no caso da luz vermelha. Uma pequena fracção dos raios pode no entanto, incidir sobre as gotas com um ângulo susceptível de levar a uma dupla reflexão interna. Nesse caso o ângulo de emergência é mais elevado e a ordem das cores é invertida. Assim, vamos observar um arco-íris primário (a) ocupando uma coroa circular, centrada na direcção definida pelo sol e pelo observador, com 2º de abertura entre os 40º e 42º e, eventualmente, um arco-íris secundário (b) a 8º de distância para o exterior. No arco-íris primário, a cor interior vai ser o azul enquanto que no arco-íris secundário a cor interior será o vermelho.

Ventos

Conheça o significado e a forma utilizada pelos meteorologistas para classificar os ventos e fenômenos meteorológicos de acordo com sua intensidade:

Vento: termo genérico que identifica o ar em movimento, independente da velocidade.

Brisa: é um vento de pouca intensidade, que geralmente não ultrapassa os 50 km/h.

Monção: começa no início de junho no sul da Índia. São ventos periódicos, típicos do sul e do sudeste da Ásia, que no verão sopram do mar para o continente. A monção geralmente termina em setembro, caracterizando-se por forte chuva associada a ventos.

Ciclone: Caracteriza-se por uma tempestade violenta que ocorre em regiões tropicais ou subtropicais, produzida por grandes massas de ar em alta velocidade de rotação. Evidencia-se quando ventos superam os 50 km/h.

Furacão: vento circular forte, com velocidade igual ou superior a 119 km/h. Os furacões são os ciclones que surgem no mar do Caribe (oceano Atlântico) ou nos Estados Unidos. Giram no sentido horário (no hemisfério sul) ou anti-horário (no hemisfério norte) e medem de 200 km a 400 km de diâmetro. Sua curva se assemelha a uma parabólica.

Tufão: é o nome que se dá aos ciclones formados no sul da Ásia e na parte ocidental do oceano Índico, entre julho e outubro. É o mesmo que furacão, só que na região equatorial do Oceano Pacífico. Os tufões surgem no mar da China e atingem o leste asiático.

Tornado: é o mais forte dos fenômenos meteorológicos, menor e mais intenso que os demais. Com alto poder de destruição, seus ventos atingem até 500 km/h. O tornado ocorre geralmente em zonas temperadas do hemisfério norte.

Vendaval: vento forte com um grande poder de destruição, que chega a atingir até 150 km/h. Ocorre geralmente de madrugada e sua duração pode ser de até cinco horas.

Willy-willy: nome que os ciclones recebem na Austrália e demais países do sul da Oceania.

Outras:

* Entre 1 a 2% da energia proveniente do sol (o sol irradia cerca de 174.423.000.000.000 kWh), é convertida em energia eólica, a qual é cerca de 50 a 100 vezes superior a energia convertida em biomassa (0.011%), por todas as plantas da terra.
* O lugar com ventos mais intensos no mundo é a costa de George V, na Antártida. Os ventos sopram normalmente a 320 km/h.
* O vento atua como agente de transporte efetivo, intervém na polinização e no deslocamento das sementes.
* Na Patagônia as árvores crescem todas inclinadas para o norte, devido aos fortes e constantes ventos que as empurram nessa direção.
* O vento também é um poderoso agente de erosão, remodelando a paisagem de muitos locais.
* Os aviões que voam da América do Norte para a Europa economizam bastante combustível se conseguirem penetrar na corrente do jato, fazendo com que seus velozes ventos literalmente "empurrem" as aeronaves para a frente.
* O aparelho que mede o sentido de onde está vindo o vento chama-se biruta.

Por que as tempestades são mais frequentes no verão?

De acordo com o Serviço Meteorológico da Administração Nacional dos Oceanos e da Atmosfera dos EUA (NOAA), aproximadamente 1.800 tempestades estão acontecendo neste momento, o que resulta em cerca de 16 milhões de tempestades por ano. A maioria das tempestades dura cerca de 30 minutos e têm 24 km de diâmetro. Os dois maiores perigos associados à maioria das tempestades são os raios e as enchentes repentinas. Para entender por que as tempestades acontecem com mais freqüência durante os meses quentes, é preciso ter algum conhecimento sobre os fundamentos da tempestade.

As tempestades acontecem sob determinadas condições. Os dois elementos mais básicos que fazem uma tempestade se desenvolver são:

* umidade;
* ar quente que se eleva rapidamente.

Como a umidade e o calor são essenciais para as tempestades, faz sentido que elas ocorram com mais freqüência na primavera e no verão, principalmente em áreas úmidas como no sudeste dos Estados Unidos. A alta umidade, junto com as temperaturas quentes, cria grandes massas de calor e umidifica o ar que sobe para a atmosfera, onde pode facilmente formar uma tempestade.

De onde vem o trovão (e o raio)? A idéia básica é que nuvens de trovão podem se tornar geradores Van de Graaff gigantes e criar grandes separações de carga dentro da nuvem. Vamos ver como isso funciona.

As nuvens contêm milhões de gotas de água e partículas de gelo suspensas no ar. Quando os processos de evaporação e condensação ocorrem, essas gotas colidem com mais umidade que se condensa à medida que sobe. A importância desses choques é que eles retiram os elétrons da umidade que está subindo, criando uma separação de carga. Os elétrons recém-retirados se unem na parte inferior da nuvem, dando a ela uma carga negativa. A umidade que está subindo e que perdeu um elétron carrega uma carga positiva para a parte superior da nuvem.

Quando a umidade que está subindo depara com temperaturas mais baixas na parte superior da nuvem e começa a gelar, a parte resfriada fica negativamente carregada e as gotas que não estão congeladas se tornam positivamente carregadas. Nesse ponto, as correntes de ar ascendentes têm a capacidade de remover as gotas positivamente carregadas do gelo e carregá-las para a parte superior da nuvem. A parte congelada restante desce para a parte inferior da nuvem ou continua descendo até o chão.

A separação de carga tem um campo elétrico associado a ela. Assim como a nuvem, esse campo é negativo em sua região inferior e positivo na superior. A força ou intensidade do campo elétrico está diretamente relacionada à quantidade de carga reunida na nuvem. Como os choques e os resfriamentos continuam acontecendo e as cargas da parte inferior e superior da nuvem aumentam, o campo elétrico fica cada vez mais intenso: tão intenso, na verdade, que os elétrons na superfície da Terra são afastados para o interior dela pela carga negativa da parte inferior da nuvem. Essa repulsão de elétrons faz com que a superfície da Terra adquira uma forte carga positiva.

Tudo que se precisa agora é de um caminho condutivo para que o inferior negativo da nuvem possa conduzir sua eletricidade para a superfície positiva da Terra. O forte campo magnético cria esse caminho através do ar, o que resulta em um raio. O raio é uma explosão de elétrons de alta voltagem e com corrente de alta intensidade, e a temperatura é extremamente quente no centro dele. Por exemplo, quando um raio atinge uma duna, ele pode instantaneamente transformar a areia em vidro. A combinação do aquecimento rápido do ar pelo raio e o resfriamento logo em seguida cria ondas de som. Essas ondas de som são o que chamamos de trovão. Nunca pode haver trovão sem que haja um raio.

O que causa o cheiro após a chuva?

A maioria das pessoas nota um cheiro característico no ar após a chuva. Ele é frequentemente relacionado à primavera, assim como o cheiro de grama recentemente cortada é associado ao verão. Mas o que causa isso?

Na verdade, os cheiros que as pessoas associam com tempestades podem ser causados por diversas coisas. Um dos mais agradáveis cheiros de chuva, aquele que frequentemente notamos no campo, é na verdade causado por bactérias. Actinomicetos (um tipo de bactéria filamentosa) crescem no solo quando as condições estão úmidas e quentes. Quando o solo seca, a bactéria produz esporos no solo. A umidade e a força da chuva que cai impulsionam estes minúsculos esporos para o ar, onde a umidade, após a chuva, age como um aerosol (como um odorizador de ambientes). O ar úmido facilmente carrega os esporos para nós, que inalamos durante a respiração. Estes esporos têm um odor característico de terra, que frequentemente associamos com a chuva. Essas bactérias são extremamente comuns e podem ser encontradas em áreas no mundo todo, o que contribui para a universalidade deste doce cheiro "depois da chuva". Uma vez que as bactérias sobrevivem na maioria dos solos, mas soltam os esporos quando o solo seca, o cheiro é mais forte após a chuva que tem um período seco, embora você também possa notá-lo com alguma intensidade após a maioria das tempestades.

Outro tipo de odor é causado pela acidez da chuva. Devido aos produtos químicos na atmosfera, a água da chuva tende a ficar um pouco ácida, especialmente em ambientes urbanos. Quando ela entra em contato com resíduos orgânicos ou produtos químicos no chão, isso pode causar algumas reações particularmente aromáticas. A chuva abre frestas no solo e libera minerais que estavam presos nele, que reagem com os produtos químicos, como a gasolina, dando a eles um odor mais forte. Estas reações geralmente produzem odores normalmente mais desagradáveis que os esporos de bactérias e é por isso que o odor após a chuva não é sempre bom. Como o cheiro causado pelos esporos de bactérias, o cheiro das reações químicas pode ser mais notado quando a chuva é seguida por um período seco. Isto ocorre porque, quando os produtos químicos no solo são dissolvidos em uma chuvarada, eles não têm a mesma reação com a água da chuva.

Outro cheiro pós-chuva vem de óleos voláteis que as plantas e as árvores liberam. O óleo fica depositado em superfícies como pedras. A chuva reage com o óleo nas pedras e o carrega como um gás pelo ar. Este perfume é como os esporos de bactérias, que as pessoas consideram um odor agradável e fresco. Ele até já foi engarrafado e vendido devido às suas qualidades aromáticas.

Eles são alguns dos odores comuns de chuva, mas há também todos os tipos de odores pós-chuva. Há diversos materiais aromáticos que a umidade e o impacto da chuva podem misturar, e a atmosfera úmida que aparece depois de uma chuva é especialmente boa para carregar estas partículas pelo ar. Então, quando você falar sobre o cheiro da chuva com um amigo, você pode estar querendo dizer uma coisa e seu amigo pode estar pensando em outra. Contudo, vocês vão concordar que o ar tem um aroma muito mais forte após uma boa chuva.

Sensação térmica

Provavelmente você já ouviu o homem (ou a mulher) do tempo na TV falar sobre a sensação térmica. Essa sensação é a temperatura que uma pessoa sente em função do vento. Por exemplo, se um termômetro marca 2º C lá fora e o vento está soprando a 40 km/h, a sensação térmica faz você se sentir como se a temperatura estivesse a -13º C.

A sensação térmica tem o mesmo efeito quando você sopra a sopa para esfriar. O movimento do ar aumenta a perda de calor da sopa pela convecção, assim, a sopa esfria mais rápido. Veja Como funcionam as garrafas térmicas para mais detalhes sobre radiação, condução e convecção.

Para um objeto inanimado, a sensação térmica tem um determinado efeito se o objeto estiver quente. Por exemplo, digamos que você encheu dois copos com a mesma quantidade de água a 38º C. Você coloca um copo na geladeira, que está a 2º C, e um fora, onde também está 2º C , porém com o vento soprando a 40 km/h. O copo que está fora fica frio mais rápido que aquele que está na geladeira por causa do vento. Porém, ele não esfriará mais do que 2º C, pois a temperatura do ar está a 2º C com ou sem movimento. É por isso que o termômetro lê 2º C, embora a gente sinta como se a temperatura estivesse a -13º C.

Umidade do ar

Ouvimos falar sobre umidade diariamente nas notícias de meteorologia. A umidade é o que provoca aquela sensação estranha de ar pesado e úmido que sentimos em alguns dias de verão.

Podemos medir a umidade de várias maneiras diferentes, mas a umidade relativa é a mais comum. Porém, para entendermos a umidade relativa, é preciso compreendermos a umidade absoluta antes.

A umidade absoluta é a massa de vapor d'água dividida pela massa de ar seco em um volume de ar a uma temperatura específica. Quanto mais quente o ar, mais água ele comporta.

Já a umidade relativa é a razão entre a umidade absoluta atual e a maior umidade absoluta possível (que depende da temperatura atual do ar). Quando os instrumentos indicam umidade relativa de 100%, isso quer dizer que o ar está totalmente saturado com vapor d'água e não pode conter nem um pouco a mais, criando a possibilidade de chuva. Mas isso não significa que a umidade relativa deva ser de 100% para que chova - basta que seja 100% onde as nuvens estão se formando. Enquanto isso, a umidade relativa próxima ao solo pode ser muito menor.

Somos muito sensíveis à umidade, já que a pele precisa do ar para se livrar da umidade que nossos corpos produzem. O processo de transpiração do corpo é uma forma de mantê-lo frio e permanecer com a temperatura atual. E se o ar tiver umidade relativa de 100%, esse suor não irá evaporar no ar, o que faz com que o clima pareça estar muito mais quente do que a temperatura indicada nos termômetros e nos noticiários. Caso a umidade relativa esteja baixa, sentimos que a temperatura está muito menor que a temperatura real porque nosso suor evapora facilmente e nos resfria. Por exemplo, se a temperatura do ar estiver em 24º C e a umidade relativa estiver em 0%, a temperatura do ar parecerá estar a 21º C para os nossos corpos. No entanto, se a temperatura do ar for de 24º C e a umidade relativa for de 100%, vamos achar que a temperatura é de 27º C.

As pessoas costumam se sentir mais confortáveis quando a umidade relativa está por volta de 45%. Equipamentos como umidificadores e desumidificadores ajudam a manter a umidade de locais fechados em um nível confortável.

Previsão do tempo

Muito freqüentemente as noções de tempo e de clima são confundidas umas com as outras. O tempo descreve o que está acontecendo, no momento, com a nossa atmosfera, enquanto que o clima retrata vários eventos de tempo, ou um longo comportamento do tempo, geralmente envolvendo de meses a décadas. Enquanto o tempo meteorológico é o estado instantâneo da atmosfera, o clima corresponde a uma integração das condições do tempo para um certo período, em uma determinada área geográfica. Dessa forma, o tempo se compara com o clima assim como a experiência de um dia na nossa vida se compara com os anos que já vivemos.

O tempo corresponde ao resultado da influência de um grande número de variáveis e fatores controladores tais como a temperatura do ar, a umidade, a pressão, o vento, o relevo, etc. Além disso, fatores ambientais de escalas muito pequenas podem, eventualmente (e inesperadamente), produzir alterações de média e grande escala nos padrões de tempo que são, dessa forma, governados pelo “caos”. Assim, a atmosfera apresenta uma natureza caótica. Em vista disso, como é difícil descrever exatamente o estado de um dado momento da atmosfera e como o tempo futuro depende fortemente desse estado, as previsões de tempo não podem ser absolutamente precisas ainda que sejam utilizados os melhores recursos científicos e tecnológicos para realizá-las.

A previsão de tempo consiste, então, no prognóstico das condições atmosféricas que irão ocorrer para os próximos minutos, horas, ou alguns dias à frente (até 10 para regiões de maiores latitudes que o Ceará, porém elas são mais confiáveis para períodos menores). Ela é probabilística. Isso significa que ela apenas sugere a probabilidade de ocorrência de determinados eventos meteorológicos. No caso do Ceará, a previsão de chuva é muito solicitada. Então, quando a previsão anuncia grande possibilidade de chuva isso quer dizer que a chuva é bastante provável mas que existe, ainda, uma possibilidade (embora menor) dela não ocorrer. Além do mais, a previsão é feita para regiões extensas. As previsões pontuais representam tão somente extrapolações das previsões regionais. Assim, mesmo havendo previsão de chuva para certa região do estado, pode não ocorrer chuva em toda a região pois a chuva no Ceará sofre o agravante, ainda, de ser, em geral, muito localizada. Quem está na área em que não choveu pode achar que a previsão falhou.

Já a previsão de clima feita, por exemplo, para o Ceará procura prever a qualidade da estação chuvosa, como um todo, do estado. No Ceará, ao contrário do que acontece no sul e sudeste do Brasil, esse tipo de previsão, que depende substancialmente das condições térmicas observadas na superfície dos oceanos Atlântico e Pacífico, apresenta um grau de precisão maior do que a previsão de tempo. Porém, sua apresentação também é probabilística e, como tal, sujeita às regras das probabilidades.

Qualquer pessoa pode interpretar o comportamento da natureza e realizar algum tipo de previsão. A própria Bíblia há muito já mencionava que o homem pode interpretar a aparência do céu (Mateus 16:1-3) para prever tempo bom ou ruim iminente. Os animais têm um sentido muito acurado às variações atmosféricas que dizem respeito ao tempo porém ainda não se conseguiu mostrar que estes conseguem prever alguma coisa à longo prazo (meses adiante).

Assim, a previsão, tanto do tempo quanto do clima, na meteorologia, visa, baseado no conhecimento científico de que se dispõe, antecipar - probabilisticamente - o que vai ocorrer no futuro (num curto prazo, para o tempo, e longo prazo, para o clima). Ela não representa uma antevisão exata do que vai ocorrer. No entanto, isso não diminui a grande importância econômica e social que ela representa.

À moda andina

Há quatro séculos, todo mês de junho, os agricultores peruanos e bolivianos sobem numa montanha para olhar o céu. Se a Constelação das Plêiades estiver muito brilhante, é sinal de que boas chuvas virão em outubro. Você pode achar que é um simples costume popular, sem fundamento. Mas o antropólogo americano Benjamin Orlove, da Universidade da Califórnia em Davis, descobriu que há ciência por trás do folclore. As Plêiades nessa época podem ficar apagadas pela presença de nuvens do tipo cirros, que são muito altas e praticamente invisíveis a olho nu. Elas se formam especialmente nos anos de El Niño, quando há um aquecimento excessivo do Oceano Pacífico. Nessas ocasiões, a umidade do ar aumenta mas o calor e os ventos também. Aí, em vez de nuvens de chuva, formam-se os cirros. Essas nuvens altas diminuem a visibilidade das Plêiades. E os Andes ficam na seca. Isso mostra que os povos tradicionais tinham técnicas sofisticadas de previsão do tempo, disse Orlove à SUPER

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• Tecnologia espacial na previsão do tempo

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