Tajemnice natury, czyli czym jest błyskawica?

Coraz cieplejsze dni witają nas każdego ranka. To tylko kwestia czasu nim wiosna zacznie się na dobre, by później przejść w słoneczne i upalne lato, które zaowocuje licznymi burzami, upstrzonymi malowniczymi wyładowaniami elektrycznymi. Błyskawica to jeden z tych elementów natury, który jest tylko po części opanowany przez człowieka - wyłącznie pod względem wiedzy merytorycznej na jej temat.

Wiemy np. że na krótko przed burzą wiatr słabnie do niemal niewyczuwalnego powiewu przez co powietrze staje się lepkie i bardzo ciepłe. Potem, jak nietrudno się domyślić, następuje kulminacja w postaci błysków światła oraz donośnych huków. Gwałtowność jest czasem tak duża, że zaczynamy odczuwać lęk, zwłaszcza gdy natężenie wiatru i deszczu potęguje cały efekt grozy. Co wiemy jednak o tym brutalnym zjawisku i czy to przypadek, że najpotężniejszym z bogów panteonu starożytnej mitologi greckiej był Zeus, patronujący błyskawicom?

Czym jest błyskawica?

Ludzie nauczyli się kontrolować wyładowania elektryczne oraz wykorzystywać je na swoją korzyść. Granica naszej mocy podporządkowywania sobie tego żywiołu przebiega właśnie w miejscu, gdzie następuje huk i błysk pioruna. Błyskawica to potężne wyładowanie elektryczne, które uwalnia całą swoją energię w przeciągu 0,2 s. Efektem tego jest powidok, który widzimy w postaci rozgałęziających się nitek o nieregularnym kształcie i wielkości. Choć nie posiada ona temperatury - tworzą ją ładunki elektryczne - to jednak potrafi wywołać ogień. Dlaczego? Poprzez rozgrzanie powietrza wokół siebie. Mówimy tu o wartości osiągającej nawet 27 000 °C. Dla porównania można zastosować np. temperaturę płynącej lawy, która wynosi ok. 1400 °C, czy też powierzchni słońca (ok. 5800 °C).

Proces powstawania błyskawicy

W porównaniu z tym, co potrafi przyroda, nasze próby opanowania jej i efekty pracy nad wykorzystaniem jej mocy są wręcz mało istotne. Nic dziwnego, że się jej boimy, gdyż o wiele lepiej idzie nam przewidywanie jej kaprysów, niż tłumienie efektów tych nagłych reakcji. Błyskawica stoi na czele tego typu zjawisk, gdyż w jednej sekundzie zostaje nam po niej efemeryczny powidok na siatkówce oka. Potem dopiero następuje huk. Odzwierciedla to naszą wiedzę na temat tego, iż światło osiąga większą prędkość niż dźwięk. Im dalej znajdujemy się od wyładowania, tym odstępy pomiędzy tymi dwoma bodźcami będą większe. By powstał piorun musi przede wszystkim zajść duży dysonans potencjałów pomiędzy Ziemią, a jonosferą. Gdy to nastąpi zaczyna się skomplikowany proces, który można poniekąd opisać dzięki specjalnym kamerom wykorzystanym kiedyś do zbadania poszczególnych etapów jej tworzenia:

• pierwsze 100 milisekund nosi nazwę wyładowania pilotującego, osiąga ok. 30 tys. km/s i nasyca powietrze jonami,
• następnie poprzez kanał utorowany przez wyładowanie pilotujące przebiega wyładowanie główne, wolniejsze o 20 tys. km/s
• oddanie ładunku przez powierzchnię ziemi (wysokość położenia punktu ma znaczenie dla czasu kiedy błyskawice spotka się z Ziemią; istnieje również 33% prawdopodobieństwo, że rozgałęziony piorun dotknie powierzchni naszej planety w więcej niż jednym miejscu).

Cóż za potężna energia!

Błyskawica w liczbach to:

• napięcie dochodzące do ok. 100 000 000 Voltów,
• ilość energii uwolnionej jednorazowo rzędu 140 kWh,
• natężenie błyskawicy oscylujące wokół wartości ładunku 30-150 kA.

W przełożeniu na przykłady wartości te wyglądają znacznie bardziej przekonująco. Dlaczego? Energia jednej błyskawicy, gdyby została w pełni przechwycona i skumulowana w bezpieczny sposób potrafiła by zasilić urządzenie elektryczne o mocy 1000W przez pełne 168 godzin, czyli cały tydzień. Przypominamy również, że istnieje miejsce na ziemi, gdzie błyskawice uderzają przez połowę dni w roku, średnio 260 razy na godzinę! Jest to obszar położony w Wenezuelii zwany również Latarnią Maracaibo.

Autor: www.elektro-techniczny.pl.