Quando uma tempestade está chegando, os marinheiros observam um fenômeno chamado de “fogo de San Telmo”, uma luz azulada que cintila no topo do mastro. Por que isso ocorre no topo do mastro? Dica: este efeito está relacionado ao poder das pontas.
Passo 1
Beleza, vamos começar. A questão pergunta por que, quando vem tempestade, aparece aquele “fogo de San Telmo” azul no topo do mastro do navio. O conteúdo aqui é eletrostática e descargas corona: a gente precisa entender como o campo elétrico se comporta em superfícies condutoras, especialmente em pontas, e como isso leva à ionização do ar (que vira aquela luz azula).
Passo 2
Antes de tudo, uma revisão rápida de eletrostática em condutores:
- Num condutor em equilíbrio, as cargas elétricas livre (elétrons) se distribuem na superfície.
- A densidade de carga é mais alta nas regiões de maior curvatura—ou seja, nas pontas.
- Sabendo que o campo elétrico logo fora da superfície é dado por
onde
é a densidade superficial de carga e
a permissividade do vácuo, percebemos que pontos afiados geram um campo
muito forte bem perto deles.
Passo 3
Agora, imagina que lá em cima, uma nuvem de tempestade tá carregada negativamente e o mastro do navio, sendo condutor, fica com carga induzida positiva. Isso cria uma diferença de potencial altíssima entre nuvem e mastro. Lá na ponta, o campo fica ainda mais concentrado:
- O campo total
sobe muito por causa da forma pontiaguda. - Quando
ultrapassa certo valor crítico ( V/m), consegue arrancar elétrons das moléculas de ar ao redor.
Passo 4
Esses elétrons arrancados colidem com outras moléculas, criando mais íons e elétrons livres — é a descarga corona. Quando os elétrons e íons se recombinam, liberam energia em forma de fótons, e a gente vê aquela cintilação azulada. É exatamente o “fogo de San Telmo”.
Resposta
O efeito ocorre no topo do mastro porque ali, por ser uma ponta afiada num condutor sob alto potencial (tempestade), o campo elétrico fica muito intenso, ionizando o ar e gerando a descarga corona que brilha em azul.