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O raio é uma descarga eletrostática repentina que ocorre durante uma tempestade. Essa descarga ocorre entre regiões eletricamente carregadas de uma nuvem (denominada raio intra-nuvem ou IC), entre duas nuvens (raio CC) ou entre uma nuvem e o solo (raio CG).
As regiões carregadas na atmosfera se equalizam temporariamente através dessa descarga, denominada greve, se atingir um objeto no chão, e um flash, se ocorrer dentro de uma nuvem. Raios causam luz na forma de plasma e som na forma de trovão. Os raios podem ser vistos e não ouvidos quando ocorrem a uma distância muito grande para o som levar até a luz do impacto ou do flash.
Os raios não são distribuídos uniformemente pelo planeta, como mostra o mapa.
Cerca de 70% dos raios ocorrem sobre a terra nos trópicos, onde a convecção atmosférica é a maior. Isso ocorre tanto na mistura de massas de ar mais quentes quanto nas mais frias, bem como nas diferenças nas concentrações de umidade, e geralmente ocorre nos limites entre elas. O fluxo de correntes oceânicas quentes após massas terrestres mais secas, como a Corrente do Golfo, explica parcialmente a elevada frequência de raios no sudeste dos Estados Unidos. Como a influência de massas de terra pequenas ou ausentes nos vastos trechos dos oceanos do mundo limita as diferenças entre essas variantes na atmosfera, os raios são notavelmente menos freqüentes no local do que nas formas de relevo maiores. Os polos norte e sul são limitados em sua cobertura de tempestades e, portanto, resultam em áreas com menor quantidade de raios.
Em geral, os relâmpagos nuvem a terra (CG) representam apenas 25% de todos os relâmpagos no mundo. Como a base de uma tempestade geralmente é carregada negativamente, é aqui que a maioria dos raios CG se origina. Essa região geralmente está na elevação em que ocorre o congelamento na nuvem. O congelamento, combinado com colisões entre gelo e água, parece ser uma parte crítica do processo inicial de desenvolvimento e separação de cargas. Durante colisões provocadas pelo vento, os cristais de gelo tendem a desenvolver uma carga positiva, enquanto uma mistura mais pesada e lamacenta de gelo e água (chamada graupel) desenvolve uma carga negativa. Atualizações dentro de uma nuvem de tempestade separam os cristais de gelo mais leves do graupel mais pesado, fazendo com que a região superior da nuvem acumule uma carga espacial positiva, enquanto o nível inferior acumula uma carga espacial negativa.
Como a carga concentrada na nuvem deve exceder as propriedades isolantes do ar, e isso aumenta proporcionalmente à distância entre a nuvem e o solo, a proporção de ataques de CG (versus nuvem-a-nuvem (CC) ou nuvem-em-nuvem) ) descargas) aumenta quando a nuvem está mais próxima do solo. Nos trópicos, onde o nível de congelamento é geralmente mais alto na atmosfera, apenas 10% dos relâmpagos são em CG. Na latitude da Noruega (cerca de 60 ° de latitude norte), onde a elevação congelante é menor, 50% do raio é CG.
O raio geralmente é produzido por nuvens cumulonimbus, que possuem bases tipicamente de 1 a 2 km (0,6 a 1,25 milhas) acima do solo e com altura de até 15 km (9,3 milhas).
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