Em contraste com a crença popular, o relâmpago costuma atingir duas vezes, mas a razão pela qual um canal de relâmpago é "reutilizado" permanece um mistério. Agora, uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Universidade de Groningen usou o radiotelescópio LOFAR para estudar o desenvolvimento de relâmpagos em detalhes sem precedentes. Os resultados foram publicados no dia 18 de abril na revista científica Natureza .

A equipe usou o rádio telescópio LOFAR para estudar o desenvolvimento de relâmpagos em detalhes sem precedentes. Seu trabalho revela que as cargas negativas dentro de uma nuvem de tempestade não são descarregadas todas em um único flash, mas são em parte armazenados ao lado do canal líder nas interrupções, em estruturas que os pesquisadores chamam de agulhas. Isso pode causar uma descarga repetida no solo.

Agulhas

"Esta descoberta está em nítido contraste com a imagem atual, em que a carga flui ao longo dos canais de plasma diretamente de uma parte da nuvem para outra, ou para o chão, "explica Olaf Scholten, professor de física no instituto KVI-CART da Universidade de Groningen. Nunca foi possível observar as agulhas diante das "capacidades supremas" do LOFAR, acrescenta seu colega, Dr. Brian Hare, primeiro autor do artigo. “Essas agulhas podem ter um comprimento de 100 metros e um diâmetro de menos de cinco metros, e são muito pequenos e de vida curta para outros sistemas de detecção de raios. "

Low-frequency array (LOFAR) é um radiotelescópio holandês que consiste em milhares de antenas simples espalhadas pelo norte da Europa. Essas antenas são conectadas a um computador central por meio de cabos de fibra ótica, o que significa que eles podem operar como uma única entidade. LOFAR é desenvolvido principalmente para observações de radioastronomia, mas a faixa de frequência das antenas também o torna adequado para pesquisas sobre raios, como as descargas produzem rajadas na banda de rádio VHF (freqüência muito alta).

Para as observações atuais de relâmpagos, os cientistas usaram apenas as estações LOFAR holandesas, que cobrem uma área de 3, 200 quilômetros quadrados. Este novo estudo analisou os traços de tempo bruto (que são precisos em um nanossegundo) medidos na banda de 30-80 MHz. Brian Hare diz:"Esses dados nos permitem detectar a propagação de raios em uma escala onde, pela primeira vez, podemos distinguir os processos primários. Além disso, o uso de ondas de rádio nos permite olhar dentro da nuvem de tempestade, onde reside a maior parte dos raios. "

Os relâmpagos ocorrem quando fortes correntes ascendentes geram uma espécie de eletricidade estática em grandes nuvens cumulonimbus. Partes da nuvem tornam-se carregadas positivamente e outras negativamente. Quando esta separação de carga é grande o suficiente, uma descarga violenta de um raio acontece. Essa descarga começa com um plasma, uma pequena área de ar ionizado quente o suficiente para ser eletricamente condutor. Esta pequena área cresce em um canal de plasma bifurcado que pode atingir comprimentos de vários quilômetros. As pontas positivas do canal de plasma coletam cargas negativas da nuvem, que passam pelo canal para a ponta negativa, onde a carga é descarregada. Já se sabia que uma grande emissão de VHF é produzida nas pontas de crescimento dos canais negativos enquanto os canais positivos mostram emissões apenas ao longo do canal, não na ponta.

Um novo algoritmo

Os cientistas desenvolveram um novo algoritmo para dados LOFAR, permitindo-lhes visualizar as emissões de rádio VHF de dois relâmpagos. O conjunto de antenas e a marcação de tempo muito precisa em todos os dados permitiram que eles localizassem as fontes de emissão com resolução sem precedentes. "Perto da área central do LOFAR, onde a densidade da antena é mais alta, a precisão espacial era de cerca de um metro, "diz o professor Scholten. Além disso, os dados obtidos localizaram 10 vezes mais fontes VHF do que outros sistemas de imagens tridimensionais, com uma resolução temporal na faixa de nanossegundos. Isso resultou em uma imagem 3D de alta resolução da descarga elétrica.

Os resultados mostram claramente a ocorrência de uma ruptura no canal de descarga em um local onde as agulhas são formadas. Eles parecem descarregar cargas negativas do canal principal, que posteriormente entram novamente na nuvem. A redução de cargas no canal provoca o rompimento. Contudo, uma vez que a carga na nuvem torna-se alta o suficiente novamente, o fluxo através do canal é restaurado, levando a uma segunda descarga de raio. Por este mecanismo, relâmpagos cairão na mesma área repetidamente.

Scholten diz, "As emissões de VHF ao longo do canal positivo são devidas a descargas regularmente repetidas ao longo dos canais laterais previamente formados, as agulhas. Essas agulhas parecem drenar as cargas de forma pulsada. "

"Este é um fenômeno totalmente novo, "acrescenta o professor Joe Dwyer, da University of New Hampshire (EUA), terceiro autor do artigo:"Nossas novas técnicas de observação mostram grandes quantidades de agulhas no relâmpago, que não foram vistos antes. "

Brian Hare conclui:"A partir dessas observações, vemos que uma parte da nuvem é recarregada, e podemos entender por que a descarga de um raio no solo pode se repetir algumas vezes. "