Pioruny – jak powstają?

W jaki sposób powstają pioruny?

Pioruny są naturalnym wyładowaniem iskier na dużą skalę. Występują między atmosferą i powierzchnią ziemi. Podczas wyładowania elektrycznego widzimy świetlisty kanał, który rozprzestrzenia się od nieba do ziemi. Świetlista wiązka jest kanałem plazmowym przewodzącym prąd elektryczny. Piorun zaczyna się świecić, ponieważ podgrzewa strumień powietrza do temperatury 25 000 stopni. Błyskawica obserwowana gołym okiem przypomina nam błysk niebiesko-białego światła. Ekstremalnie wysoka temperatura podgrzewa cząstki powietrza. Błyskawice zawdzięczają swój niepowtarzalny kolor azotowi. Azot jest głównym elementem powietrza w atmosferze ziemskiej. Podgrzany do bardzo wysokiej temperatury zaczyna się świecić. Proces ten nazywamy luminescencją.

Dlaczego uderzenie błyskawicy jest bardzo głośne?

pioruny miasto

Ze względu na to, że wyładowanie atmosferyczne podgrzewa powietrze do 25 000 stopni Celsjusza, cząsteczki powietrza ulegają gwałtownemu rozprężeniu. Gwałtowne rozprężenie powietrza jest szybsze od prędkości dźwięku. Dlatego rozerwanie cząsteczek doprowadza do nagłego huku w postaci fali dźwiękowej, którą nazywamy potocznie grzmotem.

Grzmot to w rzeczywistości eksplodujące powietrze, a słyszany w pobliżu kanału piorunowego składa się z jednego wielkiego huku.

W odległości około 1 km słyszalny jest jako huk z kilkoma głośnymi klapnięciami. Odległy grzmot ma charakterystyczny niski dudniący dźwięk. Jednak w odległości powyżej 16 km grzmoty są rzadko słyszalne.

Jakie warunki pogodowe są wymagane do powstania błyskawicy?

Kiedy w atmosferze ścierają się dodatnie oraz ujemne ładunki elektryczne, w powietrzu powstaje pole, które podtrzymuje wyładowania iskrowe w postaci piorunów. Aby w atmosferze powstały cząsteczki niezbędne do naładowania błyskawicy, wysokoenergetyczne promienie kosmiczne muszą zetrzeć się z ziemskimi cząsteczkami powietrza. Innymi słowy, do powstania piorunów potrzebujemy naładowanych protonów ścierających się w atmosferze ziemskiej.

Proces wytwarzania błyskawic

Kiedy w pobliżu chmur narasta obszar wypełniony ujemnymi ładunkami energetycznymi, powstaje ładunek tworzący tak zwaną chmurę burzową. W tym samym czasie pod chmurą burzową na ziemi tworzy się obszar ładunku dodatniego. Kiedy napięcie między tymi obszarami osiągnie bardzo wysoką wartość, powietrze między chmurą i ziemią zaczyna przewodzić prąd elektryczny. W ten sposób powstają widzialne gołym okiem pioruny, czyli wyładowania atmosferyczne. Kanał wypełniony ładunkami elektrycznymi umożliwia elektronom swobodnie przemieszczać się między ziemią i chmurami burzowymi. Efekt nazywamy błyskawicami lub piorunami.

Kiedy naładowane cząsteczki zaczynają zbliżać się do ziemi, dodatnio naładowany promień wystrzeliwuje wiązkę podgrzanego powietrza. Im krótsza droga od ziemi do chmurzy burzowej, tym łatwiej o wyładowanie atmosferyczne. Dlatego w trakcie burzy najbardziej niebezpieczne są wysoko położone obszary. Po bezpośrednim połączeniu ładunków elektrycznych zauważamy świetliste pioruny. Chociaż błysk trwa nieco dłużej, samo wyładowanie elektryczne zajmuje jedynie 200 milisekund.

Błyskawica – czyli najbardziej spektakularny element burzy

blyskawica najbardziej spektakularny element burzy

Błyskawica jest wyładowaniem elektrycznym, która powoduje słynny grzmot.

Powyżej powiedzieliśmy sobie kilka słów na temat tego, w jaki sposób powstaje błyskawica i jakie elementy są niezbędne do jej wytworzenia. Jednak co dokładnie dzieje się wewnątrz chmury, kiedy powstają pioruny? Kryształki lodu znajdujące się w chmurze, zaczynają cyrkulować od góry do dołu ze względu na podgrzane powietrze. Małe ujemnie naładowane cząsteczki zwane elektronami są wyrzucane z niektórych kryształów lodu i dodawane do innych, gdy zderzają się ze sobą. W ten sposób chmura rozdziela elektryczne ładunki dodatnie z ładunkami ujemnymi, Górna część chmury staje się naładowana dodatnio. Z kolei w dolnej części chmury gromadzą się ładunki ujemne. W ten sposób dochodzi do ścierania się pól energetycznych o różnym profilu.

Pioruny kuliste

Piorun kulisty jest bardzo rzadko spotykanym rodzajem wyładowania atmosferycznego. Piorun ten zgodnie ze swoją nazwą przybiera kształt kuli. Pojawia się w trakcie intensywnej burzy i przypomina unoszącą się na niebie kulę. Pioruny kuliste mają różne kolory w zależności od ich poziomu naładowania. Mogą być niebieskie, pomarańczowe lub nieco żółte. Pojawiają się na niebie i znikają w kilka sekund. Podczas wyładowania pioruna kulistego, słyszymy charakterystyczny syczący dźwięk.

W przeszłości ludzie nie rozumieli, czym są kuliste obiekty, które pojawiają się na niebie. Z tego powodu pioruny kulistego wywoływały niemałe zamieszanie. Pierwsza odnotowana w historii obserwacja pioruna kulistego miała miejsce w 1638 roku. Z zapisów wynika, że wielka kula ognia wpadła wówczas przez okno angielskiego kościoła. Naukowcy z Chin w 2012 roku udowodnili, że pioruny kuliste są realnym zjawiskiem. W trakcie intensywnej burzy nagrali przemieszczającą się po niebie kulę światła. Za pomocą spektrometru wykryli, że wewnątrz pioruna kulistego znajdował się krzem, wapń i żelazo. Dalsze testy potwierdziły, że te same pierwiastki znajdowały się w okolicznej glebie.

Powiązane artykuły

Komentarze

Zostaw odpowiedź

Please enter your comment!
Please enter your name here

reklama

Bądźmy w kontakcie

Nowe artykuły