Lato to pora roku, kiedy mamy okazję oglądać burze z piorunami niezwykle często. Zazwyczaj najpierw przychodzą fale upałów, a w momencie krytycznym, kiedy napięcie natury jest niemal namacalne, zaczyna się kakofonia huku piorunów i niebo pokrywają rozgałęzienia błyskawic. Siła tego zjawiska atmosferycznego potrafi być na tyle duża, że spora część ludzi odczuwa lęk na myśl o burzy. Zazwyczaj towarzyszą jej silny wiatr oraz zacinający i gęsty deszcz. To nie przypadek, że najwyższym z bogów w starożytnej Grecji był Zeus. Mało kto jednak potrafi wytłumaczyć czym tak naprawdę są błyskawice oraz jak powstają.
Błyskawica – co to takiego?
Mówiąc najprościej, piorun jest niezwykle potężnym wyładowaniem elektrycznym, który w momencie powstania uwalnia energię, której człowiekowi jak dotąd nie udało się przechwycić i wykorzystać. Dzieje się to w ułamku sekundy – zazwyczaj wystarczą 0,2 s by powstała błyskawica. Co ciekawe sam piorun nie posiada temperatury, gdyż zbudowany jest wyłącznie z ładunków elektrycznych. Każdy jednak zna przypadki, gdy drzewo lub inny przedmiot nim trafiony zostało doszczętnie spalone. Dzieje się tak dlatego, że powietrze wokół błyskawicy rozgrzewa się do ok. 27 tysięcy stopni Celsjusza (to kilkanaście razy więcej niż temperatura płynnej lawy i pięciokrotnie więcej niż temperatura powierzchni Słońca).
Jak powstaje błyskawica?
Siła i możliwości przyrody nigdy nie przestana nas zadziwiać. Choć staramy się ją ujarzmić to zawsze wydajemy się stać kilka kroków za nią, nieśmiało spoglądając w jej oblicze. Z naszej perspektywy błyskawica powstaje bardzo szybko i tak też znika, zostawiając na siatkówce oka efemeryczny powidok swojego kształtu. Jej prędkość jest tak duża, że zawsze najpierw dociera do nas światło, a dopiero potem dźwięk grzmotu (odzwierciedla to prędkość rozchodzenia się tych dwóch zmiennych w powietrzu). Piorun powstaje w momencie, kiedy różnica potencjałów pomiędzy Ziemią a jonosferą jest niezwykle duża. Doprowadza to do bardzo złożonego zjawiska, które z naszej perspektywy wydaje się być jednotorowe. Specjalne kamery zarejestrowały jednak, że na błyskawicę składają się poszczególne etapy wyładowania:
- wyładowanie pilotujące (pierwsze 100 milisekund, początek podróży w stronę Ziemi, jonizacja powietrza wokół; średnia prędkość 30 tys. km/s),
- wyładowanie główne (przebiega przez kanał gorącego powietrza otwarty przez wyładowanie pilotujące; średnia prędkość 10 tys. km/s),
- oddanie ładunku przez Ziemię (im wyżej położony obszar lub punkt styczny tym szybciej ładunek Ziemi spotyka się z wyładowaniem głównym).
Jak twierdzą specjaliści, istnieje 33 % szans na powstanie błyskawicy rozgałęzionej, która w momencie uderzenia w ziemię spotka się z nią w więcej niż jednym punkcie.
Kilka słów o energii błyskawicy
Jeśli skupimy się na pomiarze energii wyładowania głównego otrzymamy następujące wyniki:
- napięcie sięgające nawet 100 mln Voltów,
- natężenie ładunku od 30 kA aż do 150 kA,
- ilość energii całkowitej, która zostaje uwolniona 140 kWh.
Jak to się jednak ma do rzeczywistości, w której żyjemy? Jak wiemy prąd jest nam potrzebny na każdym kroku, gdyż większość sprzętu, który posiadamy jest nim zasilana. Gdyby więc przechwycić ładunek pioruna i użyć go do zasilenia naszych gadżetów to moglibyśmy korzystać ze sprzętu o mocy 1000 W przez pełny tydzień, 24 godziny na dobę. To tak jakby odkurzać przez 7 dni bez przerwy.
Dziękujemy serwisowi Elektro-Techniczny.pl za współpracę merytoryczną.
