Czym właściwie jest burza?

Czym jest burza?

Wszyscy dokładnie wiedzą, kiedy mamy do czynienia z burzą. Wówczaspada ulewny deszcz, wieje silny wiatr i uderzają pioruny.Faktycznie to ostatnie zjawisko niejako definiuje burzę. Pioruny towyładowania atmosferyczne, które objawiają się w postaci krótkiegobłysku i bardzo głośnego grzmotu. Pioruny mogą powstawać pomiędzychmurami, jak i pomiędzy chmurą a ziemią.
Teoria mówi,że w wyniku indukcji elektrostatycznej, która prowadzi dorozdzielenia się ładunków dodatnich i ujemnych, chmura gromadzi ładunek ujemny, a natomiast ziemia znajdująca się pod nią ładunekdodatni. w wyniku dużejilości ładunku w chmurze i w gruncie, powstała różnica potencjałów będzie tak duża że przekroczy wartość krytyczną, wówczas następuje tzw. przebicie, czego efektem jest wyładowanie elektryczne. Wyładowanie to obserwujemy jako krótkotrwałą błyskawicę, której towarzyszy silny grzmot.

Powstawanie burzy

To wiemy już jak wygląda burza i w wyniku jakich procesów powstają błyskawice. Zastanówmy się więc teraz, w wyniku jakich procesów powstaje sama burza. Otóż powietrze, które znajduje się w atmosferze, na dużych wysokościach posiada znacznie niższą temperaturę niż to powietrze które znajduje się tuż przy powierzchni Ziemi. Z kolei ciepłe powietrze które znajduje się przygruncie jest lżejsze i unosi się do góry. W czasie takiego wznoszenia, powietrze to rozpręża się, przez co także się ochładza. Jako że to schłodzone powietrze posiada niższą temperaturę od otoczenia to jest również cięższe od niego iz powrotem opada w dół. Proces ten inaczej natomiast wygląda, gdy powietrze to posiada także w sobie parę wodną. Gdy następuje proces schładzania się, para wodna również podlega temu, przez co kondensuje, czyli skrapla się. W procesie kondensacji następuje wydzielenie się dużej ilości ciepła - takiej samej, jakiej trzeba było dostarczyć wodzie aby przeszła do stanu gazowego - stanu parywodnej. W ten sposób uwalniane ciepło powoduje, że wilgotne powietrze wolniej się schładza, a przez co jest cały czas lżejsze od otoczenia. W wyniku istnienia takiego mechanizmu, w czasie burzy powietrze gwałtownie wznosi się do góry (prędkość takiego wznoszenia się jest porównywalna z prędkością pociągu pośpiesznego)czasami nawet do wysokości ok. 15 kilometrów. Na takich wysokościach temperatura atmosfery jest bardzo niska i może osiągać temperaturę ok. -60OC. Krople wody, które powstały w wyniku kondensacji pary wodnej zamieniają się w kryształki lodu, które następnie łączą się tworząc większe kryształy. Gdy powstałe kryształy lodu stają się zbytciężkie, aby być nadal unoszone przez masy powietrza, zaczynają spadać, ciągnąc ze sobą także zimne powietrze. W czasie spadania, w wyniku zjawiska tarcia, kryształki lodu zaczynają topnieć, przez coz chmury zaczyna padać deszcz. Ochłodzone powietrze które pociągnęły ze sobą kryształki lodu dociera do powierzchni Ziemi izaczyna rozchodzić się na wszystkie strony, co obserwujemy jakosilny zimny wiatr wiejący w czasie burzy. Jednak opadaniu kropel wody, czy też kryształków lody towarzyszy jeszcze jedno zjawisko. Jako, że Ziemia posiada ładunek ujemny, dolna część kropli, czy też kryształka lodu, w wyniku zjawiska indukcji elektrycznej ładuje się dodatnio.
W naszym kraju najpopularniejsze są burze z piorunami i ulewnymdeszczem. Lecz to nie jedyny rodzaj burz, jakie obserwuje się naZiemi. Istnieją jeszcze burze śnieżne, czy piaskowe. Bardziejciekawe wydają się burze śnieżne. W Polsce występują one bardzorzadko, jednak bardziej na północy (Wielka Brytania, Norwegia,Szwecja, Finlandia) ich udział we wszystkich burzach wynosi ok. 8%.Wydaje się, że ma to związek z występowaniem ciepłego PrąduZatokowego, który niesie ze sobą ciepłe powietrze w te partie Europy, a to sprzyja powstawaniu burz. W czasie takich śnieżnych burz, oraz burz piaskowych także powstają wyładowania elektryczne,jednak charakteryzują się one dużo mniejszą mocą, niż w przypadku konwencjonalnych burz. Co ciekawe możliwe jest także powstanie burzw czasie wielkich pożarów lasów. Jednak tego rodzaju burze zdarzająsię ekstremalnie rzadko, dzięki szybkiej reakcji strażaków i służb ratowniczych. Jednak w historii zdarzały się takie momenty, gdypowstawały burze z unoszących się oparów i dymów znad płonących lasów.

Typy burz

Pioruny są jednym z najbardziej spektakularnych zjawisk w przyrodzie, oraz najciekawszym i najbardziej zdumiewającymelementem burzy. Jak już powiedzieliśmy burze powstają w wynikugwałtownego unoszenia się ciepłych mas wilgotnego powietrza, przezco zwykłe chmury kłębiaste (Cumulusy) zamieniają się w ciężkie,ciemne chmury burzowe. Chmury takie znajdują się na wysokości ok.10 - 16 km, a ich długość może dochodzić do nawet 8 kilometrów.Wznoszeniu się ciepłego wilgotnego powietrza towarzyszą prądyopadających mas zimnego powietrza. Prowadzi to do powstawanialicznych zawirowań. Zawirowania te porywają ze sobą krople wody,drobne kryształki lodu, a także te większe, które już mają postać gradu. Obiekty te zderzają się ze sobą bardzo często i wynikuoddziaływań elektrostatycznych wytwarzają się potężne ładunkielektryczne. Gdy ilość takiego ładunku przekroczy pewną krytycznąwartość następuje wyładowanie elektryczne. Najlepiej poznane wyładowania atmosferyczne to wyładowania liniowe,które mają postać rozgałęzionych gigantycznych iskier, któreprzeskakują pomiędzy chmurami, a ziemią, lub też samymi chmurami.Długość takich iskier może dochodzić do nawet kilkudziesięciukilometrów. Takie wyładowanie elektryczne widoczne jest w postacibłyskawicy, która jest niczym innym jak wypromieniowaną energiąprzez wzbudzone atomy. Błyskawicy takiej towarzyszy silny huk, tzw.grzmot który powstaje w wyniku nagłego rozprężenia się, nagrzanychw błyskawicznym tempie mas powietrza. Dużo bardziej rzadkimzjawiskiem jest piorun kulisty, oraz piorun paciorkowaty. Piorunkulisty ma postać kuli zjonizowanego gazu, której średnica możedochodzić do kilkudziesięciu cm, emitująca silne jaskrawe światło.Piorun paciorkowy, zwany także piorunem łańcuchowym lub perełkowymma postać łańcuszka składającego się z wielu oddzielnych świetlnychpunktów. Co ciekawe to do dnia dzisiejszego dokładnie nie wiadomo wjaki sposób powstają pioruny. Oczywiście jest ogólny zarys teorii,jednak nikomu nie udało się wyjaśnić wszystkich problemówzwiązanych z tym tematem. Dla przykładu wiadomo że w dolnychwarstwach chmury gromadzą się ładunku ujemne, a w części górnej iśrodkowej dodatnie, jednak dokładnie nie wiadomo co się dzieje wśrodkowej części dodatniego ładunku. Przypuszcza się, że znajdująsię tam dodatnie jony atomów, które zostały porwane przez prądwstępujący skierowany ku górze. Atomy te zostały zjonizowane wwyniku zderzeń z elektronami poruszającymi się z dużymi prędkościami z góry na dół.

Wyładowania atmosferyczne -Pioruny

Do XVIII wieku ludzkość tak dokładnie nie wiedziała czym naprawdęsą błyskawice. Dopiero Benjamin Franklin w 1752 roku przeprowadziłswój słynny eksperyment w którym udowodnił, że błyskawice towyładowania elektryczne. W eksperymencie tym wypuścił w czasieburzy latawiec, który był zbudowany z jedwabnych chusteczek, a dojego końca przywiązał klucz. Gdy Franklin zbliżał swoją rękę doklucza pomiędzy nim a kluczem przeskakiwała iskra, wynikająca ztego, że klucz był naładowany ładunkiem elektrycznym. Eksperymentten jak łatwo się domyślić nie należał do najbezpieczniejszych itylko ogromne szczęście uchroniło Franklina przed śmiercią.Szczęścia tego nie miał niestety szwedzki uczony Engelstad, który w1909 roku, w czasie próby powtórzenia eksperymentu Franklinastracił niestety życie.

Historia

Na podstawie błyskawicy i czasu po jakim dotrze do nas grzmot odniej można łatwo określić w jakiej odległości błyskawica znajdujesię od nas. Otóż na każde 5 sekund jakie upływają od błysku dogrzmotu przypada ok. 2 km odległości. Jak już powiedzieliśmytajemnicę, czym tak naprawdę są błyskawice rozwikłał amerykańskiznakomity uczony Benjamin Franklin. W 1752 roku przeprowadził swójsłynny eksperyment w którym udowodnił, że błyskawice to wyładowaniaelektryczne. W eksperymencie tym wypuścił w czasie burzy latawiec,który był zbudowany z jedwabnych chusteczek, a do jego końcaprzywiązał klucz. Gdy Franklin zbliżał swoją rękę do kluczapomiędzy nim a kluczem przeskakiwała iskra, wynikająca z tego, żeklucz był naładowany ładunkiem elektrycznym. Eksperyment ten jakłatwo się domyślić nie należał do najbezpieczniejszych i tylkoogromne szczęście uchroniło Franklina przed śmiercią. Szczęściatego nie miał niestety szwedzki uczony Engelstad, który w 1909roku, w czasie próby powtórzenia eksperymentu Franklina straciłniestety życie. Gdy piorun dociera z przeraźliwym hukiem do powierzchni Ziemi, jegomoc jest tak ogromna że stapia wszystko co znajduje się wokółniego. Temperatura wokół niego bowiem osiąga wartość ok. 30 tys. OC. Przypomnijmy podstawowe dane statystyczne. W każdej chwili naświecie występuje ok. 1800 burz. Pomiędzy tymi burzami istniejązależności takie, że jeśli jedna burza w pewnym określonym miejscucichnie i się kończy to zaraz powstaje następna w odległości ok..1500 km. od tej. W każdej minucie w powierzchnię Ziemi uderza ok.6000 piorunów, czyli jak łatwo policzyć w każdej sekundzie 100piorunów uderza w Ziemię. Każdy z takich piorunów może zostaćwywołany przez różnicę potencjałów wynoszącą 100 mln V.

Ciekawostki

Darmowe strony www dla każdego