| Jak powstaje burza? |
|
Inaczej przebiega ten proces, gdy wznoszące się powietrze zawiera dużo pary wodnej. W miarę ochładzania się powietrza, zawarta w nim para wodna skrapla się. Wydziela się wtedy dużo ciepła. Uwalniające się ciepło powoduje, że powietrze wilgotne stygnie wolniej i jest stale cieplejsze, a więc lżejsze od otoczenia. Ten mechanizm powoduje, że w obszarze burzy powietrze bardzo gwałtownie wznosi się do góry i osiąga wysokość powyżej 15 km. Na tej wysokości temperatura jest bardzo niska i wynosi około -60°C, więc skondensowane kropelki wody zamieniają się w lód, stopniowo łącząc się ze sobą i tworząc coraz większe kryształy. Gdy cząsteczki lodu stają się zbyt wielkie, zaczynają spadać, pociągając za sobą w dół zimne powietrze. W trakcie opadania cząsteczki lodu topnieją i z chmury zaczyna padać deszcz. Ponadto, stosunkowo chłodne powietrze, gdy tylko dotrze do powierzchni Ziemi, zaczyna rozchodzić się na boki. Dlatego zwykle przed burzą wieje chłodny wiatr. Piorun jest w pewnym sensie olbrzymią iskrą elektryczną. Zwykła iskra powstaje np. gdy pochodzimy chwilę po dywanie i dotkniemy potem metalowego przedmiotu (np. klamki). Trąc o dywan, nasze ciało będzie zbierać z niego elektrony, co sprawi, że zgromadzony na ciele ładunek będzie źródłem pola elektrycznego. Powstanie wtedy różnica potencjałów między ciałem a przedmiotami w pobliżu. Jeśli zbliżymy rękę do klamki, to między nią a klamką przepłynie prąd (nastąpi wyładowanie). Podczas burzy ładunki gromadzą się w analogiczny sposób. Tu butami są drobiny lodu i kropelki pary wodnej, które przemieszczają się w chmurze. Drobiny zderzają się ze sobą i wymieniają ładunki, przez co przestają być obojętne. Dzięki prądom wznoszącym i grawitacji następuje separacja czyli rozdzielenie ładunków. Ładunki ujemne gromadzą się na dole chmury, a dodatnie na górze. Ujemny ładunek na dnie chmury staje się na tyle duży, że napięcie pomiędzy Ziemią a chmurą dochodzi do 100 000 000 V. Ziemia wprawdzie też ma ładunek ujemny, ale jest on tak maleńki wobec olbrzymiego ładunku ujemnego dołu chmury, że względem chmury Ziemia jest naładowana dodatnio. Piorun jest wyładowaniem elektrycznym o bardzo dużym natężeniu, które przenosi w kierunku ziemi ujemne ładunki elektryczne. W momencie, kiedy ładunek zaczyna wędrować ku ziemi, przenosi ujemny ładunek elektryczny i pozostawia za sobą kanał silnie zjonizowanego powietrza o średnicy 1-5 cm, tworząc po drodze rozgałęzioną ścieżkę. Poszczególne gałęzie ścieżki rosną i w końcu jedna z nich osiąga punkt na Ziemi sprowadzając ładunki ujemne. Przepływ tych ładunków trwa zaledwie około 0.0001 sekundy. Teraz wyjątkowo jasne wyładowanie zaczyna biec w górę tym samym kanałem i przenosi ono do chmury prądy dodatnie zwane powrotnymi. Teraz następują kolejne wyładowania wstępne oraz powrotne, które wykorzystują ten sam zjonizowany kanał. Cały ten proces powtarzany jest kilkakrotnie w ciągu ułamka sekundy, dopóki ładunki w chmurze nie zostaną zneutralizowane. Błyskawice świecą, ponieważ świeci powietrze rozgrzane do wysokiej temperatury, co jest spowodowane przepływem prądu. Grzmot, jaki towarzyszy błyskawicy jest również skutkiem gwałtownego rozgrzania powietrza. Skokowy wzrost temperatury powietrza powoduje również skokowy wzrost ciśnienia. To zaburzenie rozchodzi się w postaci fali dźwiękowej słyszanej przez nas jako grzmot. Ładunki elektryczne najchętniej gromadzą się na wszelkiego rodzaju ostrzach. Dlatego największe prawdopodobieństwo jest uderzenia pioruna w ostry wystający przedmiot. Na tej zasadzie działają odgromniki, zwane potocznie piorunochronami. Przebywanie w czasie burzy wiąże się z niebezpieczeństwem porażenia. Nie tylko bezpośrednio, ale także w pewnej odległości od miejsca uderzenia. Po uderzeniu ładunek spływa do ziemi i powierzchnia wokół punktu uderzenia ma pewien potencjał, malejący z odległością. Podczas poruszania się człowieka pojawia różnica potencjałów między jedną nogą a drugą, zwana napięciem krokowym, co może doprowadzić do porażenia. Najczęściej piorun uderza w drzewa, wzgórza i wysokie obiekty. Dlatego najgorszym miejscem do schronienia się przed burzą jest wysokie, odosobnione drzewo. Warto zostać w samochodzie, ładunki bowiem gromadzą się jedynie na zewnątrz przedmiotu metalowego, więc w razie uderzenia pioruna w samochód, prąd spłynie po karoserii, nie wnikając do wnętrza. Osoby przebywające w większej grupie powinny się rozproszyć. Podczas burzy bezpiecznie jest w budynku, jaskini, kanionie. |
Powietrze w górnych warstwach atmosfery jest o wiele zimniejsze niż przy powierzchni Ziemi. Ciepłe powietrze jest lżejsze od zimnego i unosi się do góry. W trakcie wznoszenia powietrze się rozpręża i ochładza się. Wznoszące się powietrze w trakcie rozprężania staje się chłodniejsze od otoczenia, a więc cięższe i opada na dół. 
