Zjawiska świetlne nr 1

Jeśli jesteś miłośnikiem cudownego i zniewalającego, ale jakże nieuchwytnego zjawiska, jakim jest wyładowanie atmosferyczne, to Twoja wędrówka po przeciążonej informacjami sieci właśnie się skończyła...
Zapierające dech w piersiach błyskawice, złowrogie grzmoty , ulewne deszcze, gwałtowne szkwały a nawet "opady" zwierząt - ze wszystkimi tymi niezwykłymi zjawiskami przyrody możemy spotkać się w czasie burz. Powstają one w sytuacji, gdy w ciągu niespełna godziny wstępujący prąd ciepłego, wilgotnego powietrza zmienia niewielkie chmury kłębiaste (cumulusy) w ciężkie, gęste chmury burzowe (cumulonimbusy) wysokości 10-16 kilometrów i szerokości około 8 kilometrów. Z potężnymi prądami wstępującymi sąsiadują zstępujące prądy chłodniejszego powietrza, które razem tworzą w chmurze wyjątkowo silne zawirowania. Szybko wznoszące się powietrze porywa w górę duże krople wody, kryształki lodu i grad. Ich zderzenia wytwarzają potężne ładunki elektryczne, stanowiące "paliwo" gwałtownych błyskawic.
Nie do końca rozumiemy jeszcze ten proces, wiemy jednak, iż dodatnie ładunki elektryczne gromadzą się w górnej części chmury, a ujemne - w dolnej i środkowej części. Skutkiem tych zjawisk jest sięgająca milionów woltów różnica potencjałów między poszczególnymi poziomami w chmurze oraz między chmurą a ujemnie naładowaną Ziemią.



Piorun - wyładowanie elektr. w atmosferze ziemskiej zachodzące wewnątrz chmury burzowej, między chmurami lub między chmurą a powierzchnią ziemi. Do najczęściej występujących i najlepiej znanych należą wyładowania liniowe w postaci rozgałęzionej iskry o długości od kilku do kilkudziesięciu km. Wyładowanie jest widoczne w postaci błyskawicy spowodowanej wypromieniowaniem energii przez wzbudzone podczas wyładowania atomy, której towarzyszy przedłużony huk-grzmot, powstający przy rozprężaniu nagrzanych mas powietrza w otoczeniu kanału wyładowania; piorun liniowy sięgający ziemi stanowi zagrożenie dla ludzi i budynków oraz urządzeń naziemnych; jako ochronę przed uderzeniem pioruna stosuje się piorunochrony.
Rzadko występują: piorun kulisty (jaskrawo świecąca kula zjonizowanego gazu o średnicy kilkudziesięciu cm) piorun paciorkowaty, zw. też łańcuchowym (łańcuszek złożony z oddzielnych punktów świetlnych), których mechanizm nie jest dokładnie znany.
Na podstawie Encyklopedii PWN


Tajemnicę błyskawic rozwikłał amerykański uczony i polityk Benjamin Franklin (1706-1390), który udowodnił, iż jest to wyładowanie elektryczne. W lipcu 1752 roku wypuścił w kierunku chmury burzowej sporządzony z jedwabnych chusteczek latawiec. Do końca jego linki przymocował metalowy klucz, a gdy przybliżał do niego rękę, między nią a kluczem przeskakiwała iskra elektryczna. W roku 1909 szwedzki uczony Engelstad stracił życie próbując powtórzyć eksperyment Franklina.




Kiedy z przerażającym hukiem błyskawica dosięga ziemi, stapia wszystko, co tylko znajduje się obok. Temperatura w miejscu uderzenia sięga 30.000 stopni Celsjusza. Czy człowiek potrafi opanować tę moc?
Wyładowanie podczas burzy wyzwala moc zbliżoną do mocy... bomby atomowej. Jego niszczycielska siła, podobnie jak bomby, tkwi w ogromnym impecie energii wyzwolonej w bardzo krótkim czasie (ułamki sekund). Gdyby jednak tę energię "rozciągnąć" w czasie, nie wystarczyła by do zasilania żarówki małej mocy nawet przez miesiąc.
Gdy ciepłe powietrze wewnątrz chmury burzowej wznosi się, spada jego temperatura. Unoszona przez nie para wodna zamarza w kryształki lodu. Pod wpływem grawitacji lód spada, zderzając się z kropelkami wody z obłoku. Podobnie jak pocierany wełną bursztyn elektryzuje sie, tak i kryształki lodu uzyskują ładunek elektryczny. Jako najcięższe zbierają się w dolnej części chmury, wytwarzając sięgającą setki milionów woltów różnicę potencjałów pomiędzy chmurą a gruntem. Gdy różnica potencjałów, czyli napięcie, osiągnie dostatecznie wysoką wartość, powietrze znajdujące się poniżej obłoku - działające dotychczas jako izolator - zaczyna przewodzić prąd elektryczny i następuje wyładowanie. Jest ono "błyskawiczne" - trwa tysięczne części sekundy.

Ale jak to możliwe, że nie przewodzące prądu elektrycznego powietrze nagle staje się drogą dla pędzących ładunków elektrycznych? Powietrze jest mieszaniną kilku gazów. Najwięcej jest w nim azotu, na drugim miejscu znajduje się tlen (około 20%). Cząsteczki każdego z tych gazów zbudowane są z dwóch atomów. Z kolei w centrum każdego atomu leży dodatnio naładowane jądro. Wokół niego, utrzymywane na niewidzialnych smyczach, krążą elektrony. Tyle, ile wewnątrz jądra jest cząstek dodatnich - protonów, tyle też wokół niego musi krążyć ujemnych elektronów. Dopóki taki układ jest stabilny, dopóty powietrze jeszcze prądu nie przewodzi.
Jednak kiedy w okolicy pojawi się duża różnica potencjałów - np. naładowana elektrycznie chmura albo nawet elektrody łuku węglowego, porządek zaczyna się łamać. Zgodnie z regułami fizyki, w polu elektrycznym ujemne elektrony zaczynają się przesuwać się w kierunku źródła ładunków dodatnich, zaś dodatnio naładowane jądra wolą np. elektrodę, ziemię lub część chmury naładowaną ujemnie. Uwolnione z uścisków macierzystych atomów elektrony śmigają więc w swoją ulubioną stronę. Jeżeli po drodze pędzący elektron uderzy w inny atom, może z niego również wybić kolejne elektrony, niczym rozpędzona kula na bilardowym stole.
I to właśnie te swobodne elektrony są nośnikami prądu elektrycznego błyskawic. Obserwując burzę na zdjęciach w zwolnionym tempie prof. Schonland z uniwersytetu w Kapsztadzie zauważył, ze wyładowanie zaczyna się jako tzw. zstępujący przewodnik - prawie niewidoczna błyskawica schodząca zygzakiem w kierunku gruntu. Kiedy znajdzie się około 50 metrów nad ziemią, drugi, dużo jaśniejszy "przewodnik" wyrasta z gruntu, pędząc na spotkanie swojemu towarzyszowi. Gdy się połączą, powstaje pomost przewodzący prąd i powietrze rozdziera błysk pioruna przelatującego z prędkością 100 000 km/h. Natężenie płynącego prądu może sięgać dziesiątek tysięcy amperów. Błyskawica może także przebiec wewnątrz chmury, a nawet pomiędzy różnymi chmurami. Wyładowanie nie dociera wtedy do ziemi i jest określane mianem płaskiej błyskawicy.


W każdym momencie nad światem szaleje 1800 burz, między którymi istnieją związki powodujące że jeśli jedna burza cichnie to druga rodzi się w odległości 1500 km.
Co minutę razi Ziemię 6000 gromów, a każdego dnia co 1sek. w ziemię uderza do 100 piorunów. Każdy z nich może być wywołany różnicą potencjałów równą 100 mln V....
Średnia długość trwania burzy w Polsce to 2,5 godziny. W kilometr kwadratowy gruntu rocznie trafiają średnio 2 pioruny na rok. Kanał błyskawicy, o szerokości ołówka, zostaje ogrzany do temperatury 30.000C w czasie niespełna tysiącznej części sekundy. Gwałtownie rozprężające się powietrze w tym kanale wytwarza falę uderzeniową, potężny odgłos grzmotu.
Rocznie w powierzchnię ziemi trafia miliard piorunów. Dziennie na świecie zostaje przez nie zabitych ok 20 osób, a 80 porażonych. W naszym klimacie jest przeważnie 14 do 36 dni burzowych w roku zależnie od regionu. Jeżeli błyskawica uderza w wilgotny przedmiot - na przykład drzewo czy ścianę - wówczas natychmiastowe wrzenie wilgoci powoduje tak gwałtowne rozszerzanie się pary, że wydaje się, iż przedmioty te eksplodują, jak gdyby uderzył w nie masywny pocisk lub piorun.


Błyskawice trafiają w miejsca o najmniejszym oporze elektrycznym, najczęściej w drzewa, wzgórza i wysokie budynki. Dlatego najgorszym miejscem schronienia przed burzą jest wysokie, odosobnione drzewo! Nie jest ono tak dobrym przewodnikiem elektryczności, jak ludzkie ciało, więc gdy błyskawica uderza w nie, może porazić chroniącą się pod nim osobę.
Na poważne niebezpieczeństwo narażeni są również ludzie pracujący lub uprawiający sporty pod gołym niebem. Trzymając w rękach metalowy przedmiot - kij golfowy, parasol, strzelbę czy grabie - zwiększają prawdopodobieństwo trafienia przez błyskawicę. Może ona spowodować straszliwe oparzenia, poważnie uszkodzić ważne organy, a nawet zatrzymać serce. Na szczęście ginie tylko co czwarty człowiek porażony gromem.

Czy wiesz jak należy się chronić przed porażeniem pioruna ?
· należy pozostać w domu ,nie wychodzić chyba że jest to naprawdę konieczne,
· trzymać się z daleka od otwartych okien, drzwi, kominków, piecy, umywalek, wentylatorów i innych urządzeń elektrycznych podłączonych do prądu,
· nie używać telefonu,
· nie używać przedmiotów takich jak wędki, kije golfowe,
· nie przenosić łatwopalnych materiałów w otwartych pojemnikach,
· nie przebywać w wodzie jak i w małych łódkach,
· zostać w samochodzie gdy jest się w trakcie podróży (samochody są jednymi z bezpieczniejszych miejsc do ukrycia się),
· poszukać schronienia w budynku, jaskini, kanionie,
· jeśli nie ma w pobliżu schronienia należy unikać wysokich obiektów w okolicy,
· kiedy czujesz ładunki elektryczne w powietrzu, gdy włosy stają ci dęba, przykucnij szybko na ziemę, ponieważ błyskawica może cię trafić.
· poszukaj obniżeń terenu (wąwóz, dolina). Trzymaj się z dala od obiektów metalowych, jak np. siatki, słupy i pozbądź się metalowych przedmiotów, jakie masz ze sobą. Natomiast osoby przebywające w większej grupie powinny się rozproszyć
· w żadnym wypadku nie kładź się na ziemi
· schroń się w samochodzie. W przypadku uderzenia pioruna prąd spłynie po karoserii, nie penetrując wnętrza
Najbezpieczniej jest pozostawać w czasie burzy w budynku lub w pojeździe. Kiedy na przykład błyskawica uderzy w samochód, prądy bezpiecznie płyną wokół siedzącego w nim człowieka przez metal karoserii, by spłynąć do ziemi przez mokre opony. W roku 1979 piorun zabił trzech pasażerów siedzących w otwartej skrzyni ciężarówki, podczas gdy trzy osoby znajdujące się we wnętrzu kabiny nie doznały żadnych obrażeń.

Zawirowane powietrze wewnątrz burzy unosi kropelki wody i kryształki lodu w górę, po czym opuszcza je w dół. Kiedy kryształki te na przemian opadają i unoszą się, mogą na nich narosnąć warstwy przejrzystego i matowego lodu: tak tworzy się grad. Na gradzinie wielkości pomarańczy naliczono 25 takich warstw. Kiedy stanie się ona zbyt ciężka, by wstępujący prąd mógł ją porwać w górę, opada jako śmiertelnie niebezpieczny pocisk. Od uderzeń takich pocisków zginęło wielu ludzi, zostało uszkodzonych wiele budynków i zniszczonych wiele pól uprawnych.
Czasami bardzo wielka gradzina tworzy się wokół niezwykłego jądra. Dwie takie gradziny spadły w Dubuque w stanie Iowa w roku 1882. Zawierały żaby, które jeszcze żyły, gdy lód stopniał. W wyjątkowo wielkiej gradzinie, która spadła w roku 1894 w Vicksburgu w stanie Mississipi, znajdował się żółw norowy o rozmiarach cegły. W angielskim mieście Bournemouth spadły w roku 1983 setki gradzin o średnicy 5-8 centymetrów, wewnątrz których znajdowały się kawałki węgla. Meteorolodzy drogą błyskotliwej dedukcji ustalili pozycję składu opałowego, z którego potężny prąd wstępujący porwał ów węgiel w niebo.
Gradziny miewają czasami wręcz kolosalne rozmiary. W roku 1973, w angielskim mieście Manchester, u stóp pewnego meteorologa wylądował po pojedynczej błyskawicy potężny lodowy pocisk. Zbudowany był z 51 warstw lodu na przemian czystego i zawierającego bąbelki. Wprawdzie gradzina pękła, ale jej fragmenty ważyły łącznie 1,5 - 2,0 kilogramy. Nie było w niej zanieczyszczeń, które mogłyby sugerować, iż powstała z wody wyrzuconej przez samolot. Wydaje się, że w jakiś nieznany sposób ten olbrzymi, lodowy meteoryt powstał za sprawą błyskawicy. Pogoda może nas zaskakiwać, a czasami naprawdę zadziwiać. Zdarza się, że z nieba spadają zwierzęta, często w znacznej odległości od miejsca, z którego mogą pochodzić. Takie wypadki coraz częściej przypisywane są burzom i zrodzonym w nich tornadom lub trąbom wodnym, których potęga i kapryśne zachowanie pozostaje nadal w znacznym stopniu tajemnicą.

DESZCZE ZWIERZĄT
Z nieba spadały już deszcze żab, ryb, krabów, węgorzy, kijanek, muszli, orzechów laskowych, ślimaków, dżdżownic, a nawet larw. Dla oszołomionych ludzi, na których głowy spadały, stanowiły zdumiewającą tajemnicę.
Uczeni próbujący wyjaśnić takie zjawiska coraz częściej przypisują je burzom. Burzowy prąd wstępujący o prędkości blisko 100 kilometrów na godzinę czy też straszliwe ssanie zrodzonego w burzy tornada lub trąby wodnej wytwarza czasami olbrzymią siłę unoszącą. Kiedy burza przechodzi nad płytkim stawem lub strumieniem. cała jego zawartość może zostać wessana do wnętrza chmury i przeniesiona na dużą odległość, po czym opada na ziemię.
Niektóre wydarzenia trudno jednak wytłumaczyć. Dzięki swej niezwykłości przechodzą do legendy. W XIV wieku kronikarze zanotowali trzydniowy opad ryb w pobliżu Cherson w Grecji. Ryb było tak wiele, że zablokowały drogi i ludzie nie mogli otworzyć drzwi od swych domów. Nic dziwnego, że jeszcze wiele tygodni później w mieście panowała specyficzna woń.
PIORUN KULISTY
Do najbardziej zatrważających doświadczeń, jakich może nam dostarczyć przyroda, należy bez wątpienia spotkanie ze zjawiskiem znanym jako piorun kulisty.
Ta ognista kula pojawia się bez żadnego wyraźnego powodu i często wędruje powoli dookoła pokoju lub nawet przechodzi przez szybę okienna - albo z chirurgiczna precyzja wypalając w niej otwór, albo, dziwna rzecz pozostawiając ja niekiedy nietknięta.
Istnieje wiele przekazów, świadków, którzy obserwowali pioruny kuliste, wiele faktów potwierdzanych jest przez różne osoby, a jednak są naukowcy, którzy odrzucają możliwość istnienia piorunów kulistych i uważają je za złudzenia optyczne.
Kula, która pojawiła się w 1968 roku w miejscowości Crail w Szkocji, posuwając się wzdłuż plaży wzbudziła popłoch wśród dzieci i psów, a także przeraziła świadka tego zdarzenia panią Kitty Cox. Kula ta zabłądziła do płazowej kawiarenki pani Evelyn Murdoch, uderzyła w pierś jej córkę Jean, rozbiła żeliwny piec, po czym opuściła lokal i sycząc znikła w morzu.
Pani Clara Greenlee z większym spokojem potraktowała ognista kule, która wtargnęła na werandę jej domku w Crystal River na Florydzie. Trzepnęła ja packa na muchy, po czym kula eksplodowała z głośnym hukiem, lecz nie spowodowała żadnych szkód.
Brytyjski profesor R.V.Jennison obserwował ognista kule o średnicy 20 centymetrów wędrująca przejściem, miedzy rzędami siedzeń w samolocie Eastern Airlines, który odbywał lot z Nowego Yorku do Waszyngtonu podczas gwałtownej burzy.

Relacje o piorunach kulistych pojawiły się już przed wiekami - Diana ce Poitriers została prawdopodobnie poparzona przez taki piorun w swa noc poślubna w roku 1557 a w ciągu czterech stuleci, jakie minęły od tego czasu, przedstawiono wiele setek opisów tego zjawiska. Próby wyjaśnienia go podejmowano tez conajmniej od stu lat. Ekscentryczny uczony Nikola Tesla w 1899 roku przeprowadzał eksperymenty na szczycie jednej z gór w Kolorado, starając się odtworzyć kule ogniste. ( Badania te zostały ostatnio jeszcze raz przeanalizowane. ) Od tego czasu wiele wybitnych uczonych próbowało swych sil, dążąc do rozwikłania owej tajemnicy.
Profesor James Tuck, jeden z konstruktorów bomby atomowej, wykorzystał zbędne baterie z lodzi podwodnych do realizacji w Los Alamos eksperymentu, wykraczającego poza zakres jego obowiązków. Profesorowi i jego współpracownikom udało się wysadzić w powietrze barak, w którym dokonywali prob. Jednakże udało się im także zarejestrować na taśmie filmowej kule ogniste, wytworzone za pomocą wymyślonego przez nich urządzenia generującego wielkie moce. Ponadto Tuck podjął próbę określenia charakterystycznych cech piorunów kulistych, SA to: niezwykle wysoka temperatura, barwa czerwona lub żółta, promień często równy 15 lub 20 centymetrom oraz wysyłanie syczącego dźwięku. Inne teorie, jakie pojawiły się w ostatnich latach, oparte były na takich pomysłach, jak istnienie meteorytów z antymaterii lub zwykle złudzenie optyczne.

Jednakże w 1990 roku dwoje uczonych z Ohio, K.L. Corum i J.F.Corum, przeanalizowało ponownie prace Tesli z 1899 roku, a także zapoznało się z badaniami, jakie w Związku Radzieckim przeprowadzał B.M. Smirnow. Profesor Tuck trzydzieści lat temu wysunął teorie, ze może tu wchodzić w grę pewien rodzaj magazynowania energii chemicznej a rosyjscy uczeni zgodzili się z tym. Od 1988 roku Corumowie zaczęli wytwarzać małe pioruny kuliste " na zamówienie ", stosując prąd o wysokim napięciu i częstotliwości radiowej. Fotografowali je i zarejestrowali na filmie video. Ponadto wykazali oni, ze fotografie wykonane przez Tesle przed dziewięćdziesięciu laty także zdają się przedstawiać małe pioruny kuliste.



Piorun kulisty o swej wizycie nie uprzedza. Czasami można go spotkać w domu, czasami nad brzegami