Burza ma w sobie coś takiego, że człowiek natychmiast przerywa to, co robi, i spogląda w okno. Zresztą trudno się dziwić. To jeden z niewielu momentów, kiedy potężne siły natury dają o sobie znać z taką siłą tuż nad naszymi głowami. Najpierw pojawia się nagły rozblysk światła, a dopiero po chwili do naszych uszu dociera basowe dudnienie. Ta przerwa między błyskiem a grzmotem to jedno z pierwszych zjawisk fizycznych, z jakimi stykamy się w dzieciństwie. Wszyscy wiemy, że światło porusza się szybciej niż dźwięk, ale co tak naprawdę dzieje się w chmurach, że dochodzi do takiego spektaklu?
Kocioł w chmurze, czyli jak dochodzi do spięcia
Żeby w ogóle doszło do burzy, w atmosferіe musi się trochę zagotować. Chmury burzowe, czyli te wielkie, ciemne góry zwane fachowo cumulonimbusami, to w zasadzie gigantyczne fabryki prądu. W środku panuje potężny ruch. Ciepłe powietrze i wilgoć suną z dużą prędkością w górę, a w tym samym czasie skroplona woda i drobinki lodu spadają na ziemię.
Wewnątrz tej chmurowej pralki dochodzi do ciągłych zderzeń. Miliony drobinek lodu ocierają się o siebie. Dokładnie tak samo, jak wtedy, gdy pocierasz balon o sweter albo szurasz skarpetkami po dywanie. Powstaje ładunek elektryczny. Zasada jest prosta: lżejsze drobiny lodu ładują się dodatnio i wędrują na sam czubek chmury, natomiast te ciężższe, naładowane ujemnie, zbierają się w jej dolnej części. Powstaje gigantyczne napięcie między chmurą a ziemią, która ma akurat ładunek dodatni. Natura jednak nie lubi takich nierównowag i dąży do rozładowania napięcia. Chce po prostu przywrócić porządek.
Błyskawica w ułamku sekundy
Kiedy napięcie jest już tak wielkie, że powietrze przestaje być dobrymizatorem – bo zwykle powietrze słabo przewodzi prąd – dochodzi do przebicia. Z czubka chmury w stronę ziemi rusza najpierw niewidoczny dla oka strumień elektronów. To taki elektryczny zwiadowca, który szuka najkrótszej i najłatwiejszej drogi. Porusza się skokowo, tworząc rozgałęzioną ścieżkę.
Gdy ten zwiadowca jest już blisko ziemi, z powierzchni w górę wystrzeliwuje ładunek o przeciwnym znaku. Kiedy te dwa strumienie się stykają, obwód się zamyka. W tym momencie przez powstały w powietrzu kanał przepływa gigantyczna fala prądu. To, co widzimy jako błyskawicę, to właściwie rozgrzane do czerwoności powietrze. Prąd ma tak potężną moc, że w ułamku sekundy rozgrzewa otaczający gaz do temperatury przekraczającej 30 tysięcy stopni Celsjusza. Dla porównania, na powierzchni Słońca jest ponad dwa razy chłodniej.
Skąd się bierze grzmot?
Skoro wiemy już, czym jest błysk, pora na drugą część zagadki. Dlaczego grzmot słyszymy dopiero po chwili? Odpowiedź tkwi w prędkości, z jaką podróżują przez świat dwa różne zjawiska fizyczne: światło oraz dźwięk.
Światło jest absolutnym mistrzem prędkości we wszechświecie. Porusza się z prędkością prawie 300 tysięcy kilometrów na sekundę. Oznacza to, że błyskawica dociera do naszych oczu praktycznie w tym samym ułamku sekundy, w którym faktycznie uderza w ziemię. Niezależnie od tego, czy dzieli cię od niej sto metrów, czy dziesięć kilometrów, światło widzisz niemal natychmiast.
Z dźwiękiem sprawa wygląda zupełnie inaczej. Fale dźwiękowe to nic innego jak drgania cząsteczek powietrza. Dźwięk przemieszcza się stosunkowo powoli – z prędkością około 340 metrów na sekundę w normalnych warunkach. To zaledwie nieco ponad kilometr w trzy sekundy. Kiedy błyskawica rozgrzewa powietrze do ekstremalnej temperatury, to powietrze natychmiast gwałtownie się rozszerza, a potem błyskawicznie kurczy. Ta nagła zmiana ciśnienia wywołuje falę uderzeniową. To tak, jakby ktoś wystrzelił z potężnej armaty. Ta fala uderzeniowa to właśnie grzmot.
Jak obliczyć, jak daleko jest burza?
Dzięki tej różnicy prędkości możesz bardzo łatwo dowiedzieć się, jak blisko twojego domu znajduje się burza. Nie potrzebujesz do tego żadnych skomplikowanych aplikacji, wystarczy zwykły zegarek lub po prostu liczenie w pamięci.
Kiedy zobaczysz błysk, zacznij spokojnie liczyć: jeden, dwa, trzy, aż do momentu, w którym usłyszysz grzmot. Każde trzy sekundy, które upłyną między błyskiem a hukiem, to w przybliżeniu jeden kilometr odległości. Jeśli usłyszysz grzmot po dziewięciu sekundach, to znaczy, że burza znajduje się około trzech kilometrów od ciebie. Jeśli natomiast huk niemal natychmiast nakłada się na światło, oznacza to, że burza jest tuż nad tobą. Wtedy lepiej schować telefon, odłączyć sprzęt od gniazdek i poczekać, aż ten spektakl naturalnej elektryczności po prostu minie.
Zostaw komentarz