No Brasil, mais especificamente no Centro Internacional de Pesquisas e Testes de Raios Induzidos (Ciptri), no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) em Cachoeira Paulista - e tamb�m na regi�o tropical do planeta, onde ocorrem de 60% a 70% dos raios, � a primeira vez que esta t�cnica � empregada. Constru�do em 1999, a partir de uma colabora��o entre o Grupo de Eletricidade Atmosf�rica (Elat) do Inpe, Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e empresas no Brasil e no exterior, o Ciptri tornou-se operacional em 2000, quando o primeiro raio artificial foi induzido no pa�s por esta t�cnica. A opera��o do Ciptri restringe-se ao per�odo entre meados de novembro e mar�o. At� a primavera de 2003, 41 lan�amentos de foguetes foram realizados, 11 pelo m�todo cl�ssico e 30 pelo m�todo de altitude. Dos 41 lan�amentos, 31 ocorreram no per�odo entre 16:00 e 20:00 horas. No total, 13 raios artificiais foram induzidos - 5 pelo m�todo cl�ssico e 8 pelo m�todo de altitude, 10 deles associados a tempestades locais estimuladas pela proximidade de sistemas frontais.
A margem de sucesso nos lan�amentos pelo m�todo cl�ssico � de 45% e, pelo m�todo de altitude, de 27%, com valor m�dio de 32%. Enquanto a porcentagem obtida pelo m�todo cl�ssico � inferior � da Fl�rida (atualmente cerca de 60%), onde praticamente s� este m�todo � utilizado, o �ndice de sucesso pelo m�todo de altitude � similar ao obtido na China. O local do Ciptri foi escolhido considerando-se a atividade de descargas e as facilidades operacionais.
O Ciptri � constitu�do basicamente por duas plataformas: uma montada no solo, com altura de 5 metros e capacidade para lan�ar at� 12 foguetes durante uma tempestade, e outra inaugurada em 2003, montada pelo Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunica��es (CPqD) - institui��o que passou a fazer parte do Ciptri em 2001 - sobre uma torre de telecomunica��o e com capacidade para lan�ar 4 foguetes. As plataformas s�o ligadas a um laborat�rio, distante aproximadamente 45 metros e 100 metros de cada uma, respectivamente. Nele est�o equipamentos que controlam desde o lan�amento at� os instrumentos instalados em seu interior e ao redor das plataformas.
Entre esses instrumentos destacam-se sensores de corrente el�trica, campo el�trico, campo magn�tico e luminosidade. Al�m desses sensores, o centro conta com diversas c�meras VHS, uma c�mera de alta velocidade e sensibilidade (capaz de registrar at� 8 mil quadros por segundo) e sensores de campo el�trico e campo magn�tico situados a uma dist�ncia inferior a 1 km. Ambos os m�todos de indu��o t�m sido empregados. A atividade de descargas na regi�o do centro � monitorada por sistemas de detec��o de raios locais e pelo sistema de monitoramento brasileiro de raios.
O m�todo cl�ssico de indu��o � o mais efetivo. Entretanto, sua efici�ncia depende de diversos fatores, al�m do valor do campo el�trico na superf�cie. S�o relevantes dados como a atenua��o do campo el�trico com a altura - provocada pelas cargas el�tricas contidas na atmosfera pr�ximas ao solo, que prov�m das irregularidades superficiais -, o hist�rico do campo nos minutos antecedentes ao lan�amento, a freq��ncia de descargas naturais e a velocidade de ascens�o do foguete. Melhores condi��es s�o obtidas para campos relativamente constantes e fraca atividade de descargas naturais. Quanto � velocidade do foguete, deve se manter alta, acima de 200 m/s at� altitudes de 300 metros.
O raio come�a com um l�der ascendente positivo (devido �s cargas el�tricas na parte inferior da nuvem serem em geral negativas) gerado pela intensifica��o do campo el�trico na extremidade do foguete. Este l�der surge quando o foguete atinge uma altura em torno de 200 a 300 metros e move-se para cima a partir da extremidade do fio preso ao foguete, com velocidade de cerca de 100 mil m/s. Quase que instantaneamente, o l�der funde e vaporiza o fio de cobre, produzindo uma luminosidade esverdeada. Assim se estabelece uma corrente com dura��o de algumas centenas de milissegundos e intensidade da ordem de algumas centenas de amp�res (A), que transporta cargas negativas em dire��o ao solo, denominada corrente cont�nua.
Ao contr�rio dos raios naturais negativos descendentes (o tipo de raio mais comum na Natureza) e semelhante aos raios naturais negativos ascendentes, os raios induzidos pelo m�todo cl�ssico sempre come�am com uma corrente cont�nua. Sobreposta a esta corrente, est�o diversos pulsos com centenas de amp�res e dura��es, em certos casos, de at� alguns milissegundos. Ap�s este intervalo de tempo, a corrente � interrompida por dezenas de milissegundos, sendo ent�o seguida por um ou mais pulsos de corrente de curta dura��o (cerca de uma centena de microssegundos) e alta intensidade (algumas dezenas de milhares de amp�res), conhecidos como descargas de retorno, alguns deles podendo ser seguidos por nova corrente cont�nua.
Cada descarga de retorno � precedida por um l�der descendente, conhecido como l�der cont�nuo, que se origina na nuvem e move-se com velocidade da ordem de 10 milh�es m/s. Todavia, em determinadas situa��es somente a corrente cont�nua � observada, sem a presen�a de pulsos - algo comum na Fl�rida e raro no Ciptri. At� o momento, somente um evento desse tipo foi observado. Tanto a corrente cont�nua como as descargas de retorno s�o vis�veis em c�meras normais, embora nem todas o sejam. As descargas de retorno de raios negativos induzidos pelo m�todo cl�ssico s�o similares �s descargas de retorno de raios naturais ascendentes e �s descargas de retorno subseq�entes (ap�s a primeira) de raios naturais descendentes. A primeira descarga de retorno de raios desse tipo em geral � mais lenta (demora em m�dia 10 microssegundos para atingir o valor m�ximo ou de pico, contra um microssegundo para as outras descargas de retorno), dura mais e � mais intensa.
Descargas positivas induzidas pelo m�todo cl�ssico s�o bastante raras, tendo sido observadas mais freq�entemente no Jap�o e na China. No Brasil, nenhum caso ainda foi registrado. Diferentemente do caso negativo descrito anteriormente, esse tipo em geral n�o apresenta descargas de retorno, sendo caracterizado por apresentar somente corrente cont�nua e pulsos de fraca intensidade (abaixo de 2 kA).
Descargas de retorno de rel�mpagos artificiais raramente excedem 50 kA, diferentemente de rel�mpagos naturais, onde j� foram registrados valores t�o elevados quanto 250 kA - no Brasil, o maior valor registrado at� o momento foi de 45 kA e no mundo, de 60 kA. Por outro lado, os m�ximos valores da varia��o (derivada) no tempo da corrente de descargas de retorno de rel�mpagos artificiais s�o da mesma ordem dos valores medidos para descargas de retorno de raios naturais (cerca de 300 kA/microsegundo), sendo assim apropriados para estudos de tens�es induzidas em sistemas de energia e comunica��o. O valor m�ximo registrado at� o momento no Ciptri foi de 330 kA/microssegundo. No Ciptri, tamb�m foi verificada uma alta correla��o entre os valores m�ximos da corrente el�trica e da derivada da corrente el�trica, um resultado que pode ser �til para diversos testes e ensaios de equipamentos. Os raios induzidos pelo m�todo cl�ssico em geral tamb�m apresentam per�odos de corrente cont�nua mais longos que os raios naturais, sendo portanto apropriados para testes de cabos condutores e outros dispositivos ou equipamentos suscet�veis � energia total transferida pela descarga.
Nos raios induzidos pelo m�todo de altitude, o foguete, ap�s ser lan�ado, libera um comprimento de fio condutor para, depois, come�ar a desenrolar um fio isolante (somente kevlar ou nylon), resultando em uma situa��o similar � produzida pelo m�todo cl�ssico quando ocorre rompimento do fio durante o lan�amento. Esse tipo de raio � bem menos conhecido, em parte pela dificuldade de induzi-lo. Embora poucas medidas da corrente desses raios existam (uma na Fl�rida e uma no Ciptri), devido � impossibilidade de prever o local a ser atingido pela descarga, sua corrente tende a ser mais intensa e a mostrar um comportamento t�pico mais parecido com um raio natural negativo descendente. Raios induzidos pelo m�todo de altitude, al�m das aplica��es referidas para os raios induzidos pelo m�todo cl�ssico, s�o apropriados para testes de diferentes sistemas de prote��o, tanto de edifica��es como de linhas de transmiss�o e distribui��o de energia el�trica.
O m�todo de altitude inicia-se por um l�der bidirecional nas duas extremidades do fio condutor, de forma similar �s descargas induzidas por avi�es na atmosfera. Em geral, o l�der ascendente transporta cargas positivas, enquanto o l�der descendente (que come�a ap�s alguns milissegundos do l�der ascendente) transporta cargas negativas, o que caracteriza um raio negativo. O l�der descendente assemelha-se ao l�der inicial de uma descarga natural descendente, conhecido como l�der escalonado. Ap�s o l�der descendente conectar-se ao solo atrav�s de uma descarga proveniente da superf�cie - semelhante �s existentes em raios naturais descendentes - uma descarga de retorno ocorre conectando-se ao l�der ascendente que se propaga em dire��o � nuvem. Em geral, esta primeira descarga de retorno � seguida por um per�odo de corrente cont�nua e outras descargas de retorno mais intensas, as �ltimas muito similares �s descargas de retorno subseq�entes dos raios naturais. Acredita-se que a primeira descarga de retorno de raios induzidos pelo m�todo de altitude seja mais fraca que as descargas que se seguem. E isso se deve ao menor comprimento do canal no instante em que ela ocorre, pelo fato de o l�der ascendente n�o ter ainda chegado � nuvem. Na China, recentemente, pela primeira vez no mundo, foi induzido um raio positivo pelo m�todo de altitude.
Ap�s terem sido realizadas quatro campanhas (2000 a 2003), e apesar do pequeno n�mero (13) de raios induzidos, v�rios resultados j� foram obtidos. Inicialmente, p�de-se demonstrar que a t�cnica de indu��o de raios por foguetes e fios condutores funciona na por��o tropical do planeta, regi�o onde, em geral, as nuvens apresentam seus centros de carga el�trica em maiores altitudes. A margem de sucesso nos lan�amentos de foguetes pelo m�todo cl�ssico parece levemente menor que a obtida na Fl�rida, enquanto a margem de sucesso nos lan�amentos pelo m�todo de altitude parece similar � obtida na China. Varia��es da t�cnica, considerando diferentes comprimentos de fios e at� mesmo diferentes combust�veis do foguete, est�o sendo testadas com o intuito de aumentar a margem de sucesso.
Os resultados tamb�m apontam para uma maior intensidade dos raios induzidos no Brasil e na regi�o tropical do planeta, em compara��o com os valores registrados na Fran�a e nos Estados Unidos, embora ainda seja cedo para uma conclus�o final. Quanto �s outras caracter�sticas, como, por exemplo, o n�mero m�dio de descargas de retorno em um raio e a dura��o da corrente cont�nua, elas parecem similares �s obtidas nas outras regi�es do mundo.
Finalmente, os raios artificiais t�m tamb�m sido �teis para validar o sistema de monitoramento de raios que existe em parte de nosso territ�rio. Os resultados iniciais indicam procedimentos que ir�o permitir que se obtenha melhor performance deste sistema. Na eterna busca de compreender a Natureza, talvez estejamos voltando �s nossas ra�zes de prov�veis filhos dos raios.
Site do Grupo de Eletricidade Atmosf�rica (Elat) com informa��es e refer�ncias de artigos publicados pelo grupo - http://www.cea.inpe.br/elat
IMAGEM DO PRIMEIRO RAIO INDUZIDO no Brasil, em 23 de novembro de 2000. Colora��o esverdeada deve-se � vaporiza��o do fio de cobre