Nuvem cogumelo em Beirute

A poderosa explosão que abalou Beirute no Líbano, na terça-feira (9) e deixou centenas de mortos, milhares de feridos, causando grande destruição na capital do país, deixou algumas pessoas intrigadas pelo aspecto da nuvem, em forma de cogumelo, semelhante às vistas em explosões nucleares.

As nuvens cogumelo, tradicionalmente associadas a explosões nucleares, podem formar-se em qualquer explosão suficientemente grande, como por exemplo, uma erupção vulcânica, ou uma explosão de nitrato de amônio, como a ocorrida no Líbano.

Uma nuvem pirocúmulos em forma de cogumelo, se forma a partir de gases que atingem altas temperaturas e sobem rapidamente na atmosfera. A massa de ar quente e menos densa, quando encontra o ar mais denso acima da explosão, empurra-o para baixo com bastante força, produzindo um anel de vórtices turbulentos, de formato toroidal, na cabeça da nuvem. Esses vórtices atraem ar, sendo responsáveis por formar a coluna central da nuvem, que alem de conter vapor de água condensado, pode também estar formado de fumaça e detritos da explosão.

Este fenômeno é chamado de instabilidade de Rayleigh-Taylor, que descreve a interação entre dois materiais (fluidos ou gases) de densidades diferentes, quando são forçados a se unir.

Simulação hidrodinâmica da instabilidade Rayleigh–Taylor (Fonte: Shengtai Li, Hui Li )

Onda de choque (nuvem Wilson)

Ao mesmo tempo que ocorre a formação da nuvem cogumelo, a rápida expansão dos gases forma uma onda de choque que se propaga em todas as direções, formando uma nuvem que rapidamente se dissipa conhecida como nuvem Wilson.

A nuvem Wilson se forma devido a uma violenta variação na pressão do ar. Com o deslocamento da onda de choque, ocorre uma diminuição repentina da pressão, o que causa uma expansão do ar úmido, que se resfria rapidamente, atingindo a temperatura do ponto de orvalho. Quando o ar atinge esta temperatura, ele satura e condensa, formando a nuvem.

Este mesmo mecanismo é responsável pela formação do cone de vapor em voos supersônicos.