Drukuj
Jak gruchnie...
Na całym świecie równocześnie ma miejsce około 2 tysięcy burz. Jak powstają burze, błyskawice i pioruny?
Błyskawica to ładunek elektryczny przeskakujący z chmury w kierunku powierzchni ziemi
east news/ WOJCIECH OLSZANKA
Za władanie burzami i piorunami w mitologii Rzymian był odpowiedzialny Jowisz. U Greków Zeus, a u Słowian Perun. Bogowie „od piorunów” byli jednymi z najpotężniejszych w swoim panteonie. I nie powinno to chyba nikogo dziwić. To, co dzieje się na niebie, zawsze było dla ludzi totalnie nieprzewidywalne. Do dzisiaj mamy problem ze zrozumieniem mechanizmów, które rządzą pogodą. Z tym, że dziś przed deszczem i piorunami potrafimy się ochronić, a kiedyś od nich mogło zależeć ludzkie życie. Błyskawice przynosiły śmierć, gdy zapalały drewniane domy. Nawałnice przynosiły głód, gdy ulewny deszcz albo grad niszczyły plony.
Co trzyma chmury?
Kilkanaście kilometrów nad ziemią temperatura atmosfery wynosi kilkadziesiąt stopni poniżej zera. Gdy w takich warunkach znajdzie się wilgotne powietrze, zawarta w nim para wodna skrapla się. Tak powstaje chmura. Na pierwszy rzut oka prawie wszystkie wyglądają tak samo. Ale nie trzeba być specjalistą, by zauważyć, że chmury bardzo różnią się od siebie. Budową, pochodzeniem, wysokością i czasem życia. Są chmury wodne, lodowe i mieszane. Chmurę tworzą małe kropelki wody i kryształki lodu. I tu pierwsza wątpliwość. Dlaczego pod wpływem sił grawitacji nie spadają one na ziemię? Głównie dlatego, że od dołu chmury „podtrzymuje” ciepłe powietrze wędrujące z ziemi ku górze. Prąd powietrza utrudnia spadanie temu, co tworzy chmurę. Jeśli ktoś nie wierzy, może to sprawdzić. Wystarczy w rozłożoną chusteczkę dmuchać od dołu strumieniem powietrza z suszarki. Chusteczka nie opada. Natomiast gdy w chmurze jest bardzo dużo kropel wody, zaczynają się one ze sobą sklejać i „wylewać”. Im krople większe, tym cięższe, i prąd powietrza nie potrafi już „podtrzymać” chmury. Tak samo dzieje się z chusteczką. Jeśli obciążymy ją np. kawałkiem plasteliny, albo zmoczymy, będzie cięższa i prąd powietrza z suszarki nie utrzyma jej.
Skąd bierze się piorun?
„Wylewaniu się” chmury towarzyszą czasem pioruny. Skąd biorą się w chmurze? Nie do końca wiadomo. Ale wiadomo, że błyskawica to ładunek elektryczny przeskakujący z chmury w kierunku powierzchni ziemi. Materia, która nas otacza, i my sami zbudowani jesteśmy z atomów dodatnio naładowanych protonami, neutralnymi elektrycznie neutronami (te dwie cząstki budują jądro atomowe) i krążącymi wokół jądra, ujemnie naładowanymi elektronami. W zwykłym atomie protonów w jądrze (+) jest tyle samo co elektronów (–). Co to ma wspólnego z burzą? Warstwy powietrza w chmurze przemieszczają się i mieszają. Jedne przepychają się ku górze chmury, inne opadają w dół. Panuje tam totalny chaos. Cząsteczki powietrza bardzo często zderzają się ze sobą. W takich warunkach – zdarza się – z niektórych atomów „odczepiają się” elektrony. Niezwiązane z żadnym atomem gromadzą się u dołu chmury. Ta część jest naelektryzowana ujemnie. Im chmura większa, tym w jej dolnej części gromadzi się więcej „minusów”. W pewnej chwili elektronów jest już tak dużo, że przeskakują one na powierzchnię ziemi. I to właśnie jest błyskawica.
Elektrownia na pioruny?
Pioruny niosą bardzo dużo energii. W tak zwanym kanale głównym, czyli w miejscu przechodzenia wyładowania, kiedy widzimy jasny błysk na niebie, temperatura wynosi ponad 10 tys. st. C. Błyskawica pędzi ku ziemi z prędkością kilku tysięcy kilometrów na godzinę. Natężenie prądu w błyskawicy może wynosić ponad 100 tysięcy amperów, a napięcie dziesiątki, a nawet setki milionów woltów. Czy tak ogromną ilość energii można wykorzystać w elektrowni? Niestety, nie. Po pierwsze dlatego, że nigdy nie wiemy, gdzie powstanie burza, czy z chmury „polecą” pioruny i gdzie uderzą, więc trudno byłoby ustalić miejsce elektrowni. Po drugie, w czasie uderzenia trwającego ułamki sekund piorun przekazałby elektrowni bardzo dużą ilość energii i spaliłby wszystkie metalowe urządzenia. Pioruny trwają zbyt krótko i zbyt dużo energii niosą, by dałoby się je wykorzystać. Nawet gdybyśmy wiedzieli, gdzie i kiedy się pojawią.
Podczas burzy z piorunami:
☻ w domu wyłącz urządzenia elektroniczne: komputer, telewizor, sprzęt audio (chyba że mają specjalne zabezpieczenia);
☻ podczas podróży samochodem nie wychodź z niego. W środku, o ile nie dotykasz jego metalowych części, nic ci nie grozi;
☻ gdy jesteś na zewnątrz, nie dotykaj przewodzących prąd przedmiotów: wędki, metalowego parasola, metalowego słupa czy ogrodzenia;
☻ gdy burza zastała cię w rzece czy jeziorze, jak najszybciej wyjdź z wody;
☻ NIGDY w czasie burzy nie puszczaj latawców;
☻ jak najszybciej znajdź suche schronienie. Nie wchodź pod drzewo, lepiej kucnij w rowie. Co to znaczy, że niektóre przedmioty elektryzują się? Wszystko, co nas otacza, zbudowane jest z atomów. Gdy na przykład pocieramy nadmuchany balon wełnianą szmatką albo polarem, elektrony (cząstki o ujemnym ładunku elektrycznym) mogą się przemieszczać. Niektóre elektrony ze szmatki przechodzą na powierzchnię balonu. Ładunki o tym samym potencjale „nie lubią się”, dlatego elektrony znajdujące się w kawałkach papieru uciekły albo przesunęły się jak najdalej od balonu. Krótko mówiąc, balon naładowany jest ujemnie, a kawałki papieru dodatnio. Sprawdzimy, czy się do siebie przyciągną?
Doświadczenie
Potrzebne do doświadczenia:
■ balon
■ skrawki papieru
■ wełniana szmatka.
Sprawdź
1. Nadmuchaj balon 2. Potrzyj go kilkanaście razy szmatką 3. Zbliż balon do skrawków papieru rozsypanych na stole. I co? Przyciągają się? A teraz jeszcze raz potrzyj powierzchnię balonu i zbliż do ściany albo sufitu. „Przykleił się”? A teraz nadmuchaj dwa balony, potrzyj tą samą szmatką obydwa i spróbuj je do siebie zbliżyć. „Przykleją się” do siebie?
Dostępna jest część treści. Chcesz więcej?
Zaloguj się i rozpocznij subskrypcję.
Kup wydanie papierowe lub najnowsze e-wydanie.