Dotknąć błyskawicy, czyli kilka ciekawostek o piorunach

Artykuł/Nauka 25.09.2014
Dotknąć błyskawicy, czyli kilka ciekawostek o piorunach

Dotknąć błyskawicy, czyli kilka ciekawostek o piorunach

W czasie jesieni, zwłaszcza wczesnej, zdarzają się burze z piorunami. Nie tak często jak latem, ale w zeszłym roku przeżyłem burzę jeszcze w połowie października. Te przerażające dla dzieci, zwierząt domowych, jak i niektórych dorosłych zjawiska fascynowały ludzkość od tysięcy lat. Nie bez powodu najważniejszy z greckich bogów, Zeus, był przedstawiany jako władca piorunów – bo ten, kto nimi rządził, był w umyśle mieszkańca starożytnej Grecji wszechmocny.

Czym jest błyskawica?

Błyskawica jest wyładowaniem elektrycznym, które gwałtownie uwalnia ogromną ilość energii. Dzieje się w bardzo krótkim czasie – z reguły około 0,2 sekundy. W sensie technicznych błyskawica nie ma temperatury – jest ruchem ładunków elektrycznych. Jednak otaczające ją powietrze momentalnie zamienia się w plazmę – bo temperatura do którego się ono rozgrzewa, sięga na moment 27 tys. st. Celsjusza. Dla porównania, powierzchnia Słońca ma około 5500 st. Celsjusza.

Czy możemy dotknąć błyskawicy?

Samej błyskawicy lepiej nie dotykać, ale możemy znaleźć coś, co błyskawica po sobie pozostawia płytko pod powierzchnią Ziemi.

Gdy błyskawica “uderza” w piasek, może powstać tzw. fulguryt, czyli pozostałość po stopieniu się skały lub piasku, i późniejszym ostygnięciu. Kształt fulgurytów jest unikalny i rozgałęziony, a jego znalezieniu przypisywano niegdyś duże szczęście. Podobnie jak Grecy, Słowianie uważali błyskawicę za boski twór, a fulguryty nazywali Perunowymi strzałkami. (Aktualizacja: czytelnik zwrócił mi uwagę, że Słowianie błędnie brali skamieliny belemnitów – rodzaj wymarłych głowonogów, za Perunowe strzałki czyli pozostałości po uderzeniu pioruna.) Jeśli przetniemy lub przełamiemy fulguryt, znajdziemy w środku szkło – bo właśnie tak wygląda stopione szkliwo krzemionkowe.

Fulgsdcr
Przykłady fulgurytów (fot. Wikipedia)

Przeprowadzono już udane eksperymenty wytworzenia fulgurytu za pomocą sztucznego wyładowania elektrycznego. Pokazuje m.in. poniższy film:

Jak powstaje wyładowanie elektryczne tworzące błyskawicę?

Wyładowanie elektryczne powstaje, gdy pomiędzy jonosferą, a powierzchnią Ziemi powstaje odpowiednio duża różnica potencjałów. Dla nas całe rozładowanie jest pojedynczym zjawiskiem, jednak, jak pokazały np. kamery filmujące z ogromną prędkością, w rzeczywistości jest to złożone zjawisko. Rozpoczyna się od tzw. wyładowania pilotującego, które trwa do 100 milisekund. Naładowane cząstki rozpoczynają swoją podróż w kierunku Ziemi, powodując jonizację powietrza. W końcu wyładowanie dociera do powierzchni Ziemi i zaczyna się….

Wyładowanie główne

W tej chwili aktywny jest kanał pomiędzy chmurą a Ziemią. Jest on otoczony rozgrzanym powietrzem. O ile prędkość wyładowania pilotażowego mogła wynosić nawet 30 000 km/s, to wyładowanie główne zadowala się 10 000 km/s. Co ciekawe, Ziemia również ma swój ładunek, i w tym momencie oddaje również wyładowanie idące “na spotkanie” wyładowania głównego. Oczywiście najszybciej spotykają się w miejscach położonych najwyżej, stąd największe zagrożenie uderzeniem pioruna na masztach i wysokich budynkach. W przypadku jednej błyskawicy na trzy jest ona rozgałęziona i uderza w Ziemię w więcej niż jednym miejscu.

Lightning_in_Arlington
Przykład wyładowania głównego (fot. Wikipedia)

Z jaką energią mamy do czynienia w błyskawicy?

W przypadku wyładowania głównego jest to napięcie nawet do stu milionów voltów przy natężeniu  30-50 kA, przy czym obserwowano wyładowania nawet 150 kA! Całkowita uwolniona energia sięga 140 kWh. Taka ilość energii elektrycznej wystarczyła by do zasilania urządzenia o mocy 1000 W nieprzerwanie przez ponad tydzień!

Czy zaobserwowano błyskawice poza Ziemią?

Oprócz atmosfery ziemskiej zaobserwowano również błyskawice w atmosferze innych planet. Potwierdzono ich występowanie na Jowiszu, Wenus, Marsie i Saturnie. Mechanizm ich powstawania jest podobny, jednak w przypadku Marsa uczestniczą w zjawisku chmury naelektryzowanego, unoszonego wiatrem pyłu.

090806-dust-storm-02
Chmura burzowa na Marsie (fot. NASA)

Fotografowanie błyskawic

W sieci istnieje wiele poradników, jak sfotografować błyskawicę. Nie jest to trudne, wspomina o tym również nasz ekspert of fotografii Marcin Połowianiuk, przy okazji omawiania sprzętu z KickStartera.

Grafika główna pochodzi z serwisu Shutterstock

Dołącz do dyskusji

Advertisement