explique a formação de um raio utilizando conceitos físicos da eletrização e da tensão elétrica
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Para que um raio possa ocorrer é necessário que existam cargas de sinais opostos entre nuvens ou entre nuvens e o solo, quando isso ocorre, a atração entre as cargas é tão grande que provoca a descarga elétrica. Tais cargas foram nomeadas de cargas positivas e cargas negativas por Benjamin Franklin, por volta de 1750, século XVIII, quando esse realizou grandes descobertas sobre a eletricidade. Além de identificar o sinal das cargas, positivas e negativas, Franklin demonstrou de modo experimental que os raios são um fenômeno de natureza elétrica.
Os raios podem ser classificados de acordo com sua origem, assim, eles podem ser:
Da nuvem para o solo;
Do solo para a nuvem;
Entre nuvens.
Um raio dura em média meio segundo. Nesse intervalo de tempo vários fenômenos ocorrem, entre eles os fenômenos físicos e climáticos. De acordo com a variação do clima os raios podem ser mais ou menos intensos. Algumas regiões do planeta têm tendência para a formação de descargas elétricas, originando os raios.
A formação de um raio ocorre de forma rápida e violenta. Essa formação se dá a partir da grande diferença de potencial entre as cargas, positivas e negativas, entre nuvens e o solo ou até mesmo entre nuvens, e quando o campo elétrico de uma nuvem supera o limite de capacidade dielétrica do ar atmosférico, que normalmente varia entre 10000 volts/cm e 30000 volts/cm, dependendo das condições locais. O ar que está entre as cargas, ao se ionizar, torna-se condutor, permitindo assim que ocorra uma forte descarga elétrica. Devido a essa forte ionização do ar que está entre as cargas elétricas em movimento é que ocorrem os chamados relâmpagos, que é a parte visual de um raio. A parte sonora ocorre em virtude do aquecimento brusco e da rápida expansão do ar, produzindo assim uma forte pressão que se manifesta através do trovão, parte sonora. Sendo assim, relâmpago e trovão são conceitos diferentes, mas que tem origem no mesmo fenômeno, o raio.
A ionização da nuvem ocorre em razão das milhares de colisões das partículas de gelo que se encontram no seu interior, esta é uma das teorias aceitas. Outra causa, que não exclui a primeira, estaria em efeitos resultantes da diferença de condutividade elétrica do gelo em face das diferenças de temperatura no interior da nuvem. Durante as colisões, as partículas de gelo se rompem, perdendo elétrons e transformando em íons, o que torna a nuvem eletricamente carregada.