Jakie są różne rodzaje błyskawic?

Chociaż myślimy, że błyskawica jest gromem uderzającym z nieba w ziemię, błyskawica może uderzyć w ziemię lub uderzyć w chmury lub powietrze. Według US National Severe Storm Laboratory, w chmurach występuje pięć do 10 razy więcej uderzeń pioruna niż w przypadku uderzeń z ziemi na chmurę. Oto spojrzenie na różne rodzaje błyskawic, które mogą wystąpić podczas burzy.

Błyskawica od ziemi do ziemi

Gdy ładunek ujemny rośnie wewnątrz podstawy burzy, ładunek dodatni zaczyna gromadzić się na powierzchni Ziemi poniżej, osłaniając burzę, gdziekolwiek się pojawi. Jest to odpowiedzialne za prawie wszystkie błyskawice między chmurami, pokazane na powyższym obrazku. Z piorunem od chmur do ziemi schodkowy przywódca schodzi w dół z ujemnej podstawy chmury, przechwycony po drodze przez kolumnę zjonizowanego powietrza zwanego „dodatnim strumieniem”, który wystrzeliwuje, by spotkać się z dodatnio naładowanym gruntem. Kiedy oba się łączą, gwałtowny prąd elektryczny ryczy między chmurą a ziemią, tworząc błyskawicę. Wiele pozytywnych streamerów czasami konkuruje o tego samego lidera.

Niemal każdy uziemiony obiekt lub organizm w trakcie burzy może przyciągnąć schodkowego przywódcę, ale piorun jest leniwy, więc im bliżej, tym lepiej. Drzewa, wysokie budynki, wieże i anteny są ulubionymi celami i, w przeciwieństwie do ludowej mądrości, błyskawica może uderzyć dwukrotnie.

Błyskawica wewnątrz chmur i chmury do chmur

Błyskawica wewnątrzklamowa nigdy nie opuszcza chmury w miejscu jej powstania. (Zdjęcie: NOAA)

Około trzy czwarte wszystkich błyskawic na Ziemi nigdy nie opuszcza chmury w miejscu, w którym się utworzyła, zadowolony z znalezienia innego regionu przeciwnie naładowanych cząstek w burzy. Uderzenia te znane są jako „błyskawice wewnątrz chmurowe”, ale czasami nazywane są również „błyskawicami z blachy”, kiedy z naszego punktu obserwacyjnego rozświetlają świecący arkusz na powierzchni chmury. „Błyskawica pająka” (patrz zdjęcie poniżej) pojawia się, gdy rozgałęzione śruby pełzną wzdłuż spodu chmury.

Pająk to długie, podróżujące poziomo rozbłyski, często widoczne na spodzie chmur. (Zdjęcie: NOAA)

Błyskawica czasami opuszcza chmurę, ale pozostaje na niebie, zjawisko, które może przybierać różne formy. Może przeskoczyć na inną chmurę lub po prostu uderzyć w powietrze wokół burzy, jeśli w pobliżu zgromadzi się wystarczająca ilość ładunku.

Choć błyskawice chmurowe zwykle nie przeszkadzają ludziom na powierzchni, mogą siać spustoszenie w naszych samolotach, rakietach i innych maszynach latających. Ścieżki lotu często prowadzą samoloty pasażerskie bezpośrednio przez duże burze z piorunami, a podczas gdy błyskawica zwykle przechodzi na zewnątrz samolotu, trudno jest w pełni chronić jakąkolwiek instalację elektryczną w takich warunkach. W 2009 roku przedstawiciele firmy powiedzieli, że Air France Flight 447 został prawdopodobnie uderzony piorunem, zanim zniknął nad Atlantykiem - poleciał w tropikalną burzę tuż przed utratą zasilania w obu systemach elektrycznych - chociaż wiele innych czynników prawdopodobnie to spotęgowało. Inżynierowie NASA w Cape Canaveral są również regularnie nękani przez błyskawice z bezlitosnych letnich burz na Florydzie, które mogą opóźnić uruchomienie i uszkodzić drogi sprzęt.

Grom z jasnego nieba

Lightning Research Group z University of Florida uchwycił tę błyskawicę niebieskim aparatem o wysokiej prędkości. (Zdjęcie: University of Florida Lightning Observatory)

Większość uderzeń pioruna jest ujemna i schodzi z podstawy chmur do dodatnio naładowanego gruntu. Ale w czasie burzy z doładowania dodatni pocisk może wyskoczyć z górnych rejonów chmury, odfrunąć od burzy, po czym uderzyć w odległy odcinek ujemnie naładowanej ziemi. Czasami podróżując do 25 mil, te uderzenia mogą przekraść się na ludzi, którzy nawet nie wiedzą, że w pobliżu jest burza - stąd nazwa „piorun z niebieskiego”. Oprócz niewidzialności i rzadkości, niebieskie pociski są również znacznie potężniejsze niż normalne uderzenia pioruna, a zatem powodują większe obrażenia ciała i szkody materialne.

W maju 2019 r. Kobieta na Florydzie przypadkowo uchwyciła tę błyskawicę pozytywnych błyskawic. Grzechotało w oknach - a ona:

Błyskawica

Podczas burz na całym świecie odnotowano pływające kule elektryczności - a nawet odtworzono je w laboratorium - ale okazały się trudne do zweryfikowania w naturze. Jeśli istnieje naturalna błyskawica, jest ona przelotna, nieregularna i rzadka. Mimo to istnieją kuszące wskazówki, takie jak poniższy film, że to prawda.

Naukowcy mają również intrygującą teorię na temat natury błyskawic kulowych. W badaniu opublikowanym w marcu 2018 r. Naukowcy stworzyli przechłodzony stan materii zwany kondensatem Bosego-Einsteina, a następnie powiązali jego pola magnetyczne w złożony węzeł. W ten sposób powstał obiekt kwantowy zwany „Skyrmionem Shankara”, który został opracowany teoretycznie ponad 40 lat temu, ale nigdy nie powstał z powodzeniem w laboratorium.

Skyrmion to „wiązana konfiguracja atomowych momentów magnetycznych”, zgodnie z oświadczeniem Uniwersytetu Amherst, zasadniczo zestaw powiązanych ze sobą pól magnetycznych. (Jak podaje LiveScience, przypomina to gromadę połączonych breloków do kluczy). Ten rodzaj wiązanego pola magnetycznego jest kluczem do topologicznej teorii błyskawicy kulowej, zauważają naukowcy, która opisuje plazmę gorącego gazu ograniczoną magnetycznie przez wiązane pole . Piorun kulowy może teoretycznie trwać znacznie dłużej niż typowa śruba ze względu na trudność „odwiązania” węzła magnetycznego utrzymującego plazmę w miejscu.

Przejściowe zdarzenia świetlne

Błyskawica nie jest jedyną elektryczną sztuczką burza z piorunami. Jest jeszcze inny świat dziwnych, upiornych świateł, których większość ludzi nigdy nie widzi, tańczących wokół górnej atmosfery ponad burzami. Nie są to tak naprawdę błyskawice w tradycyjnym znaczeniu - preferowane są „przejściowe zdarzenia świetlne” lub „atmosferyczne zjawiska optyczne” - ale wciąż niewiele o nich wiemy.

Kolorowy obraz duszka, wzięty z samolotu. (Zdjęcie: NASA / University of Alaska Fairbanks / Wikimedia Commons)

Duszki to ogromne błyski światła, które pojawiają się bezpośrednio nad aktywnymi burzami, zwykle odpowiadającymi potężnym, dodatnio naładowanym błyskawicom od chmur do ziemi poniżej. Znane również jako „czerwone duszki”, ponieważ większość z nich świeci na czerwono, te delikatne rozbłyski mogą wystrzelić do 60 mil od szczytu chmury, chociaż są słabo naładowane i rzadko trwają dłużej niż kilka sekund. Kształty duszek zostały porównane z kolumnami, marchewkami i meduzami, ale ich słaby ładunek i delikatny blask oznaczają, że rzadko można je dostrzec gołym okiem - w rzeczywistości nie było ich fotograficznych dowodów do 1989 roku. Od tego czasu jednak tysiące duszki zostały sfotografowane i sfilmowane z ziemi, samolotu i kosmosu.

Niebieskie dżety trwają tylko ułamek sekundy. (Zdjęcie: NOAA)

Brzmią niebieskie dżety : wiązki niebieskiej energii, które wystrzeliwują ze szczytu burzy na otaczające niebo. Ale pomimo prostej nazwy, są one jednym z bardziej tajemniczych przejściowych zdarzeń świetlnych, ponieważ nie są bezpośrednio związane z błyskawicą między chmurami a ziemią i nie są dostosowane do lokalnego pola magnetycznego. Gdy świecące niebiesko-białe smugi wyłaniają się z chmury, rozciągają się w górę w wąskich stożkach, stopniowo wachlując i rozpraszając się na wysokości około 30 mil. Niebieskie dżety trwają tylko ułamek sekundy, ale były obserwowane przez pilotów, a nawet nagrywane na wideo.

Ten obraz elfa został uchwycony przez Space Dynamics Lab Uniwersytetu Utah. (Zdjęcie: Utah State University)

Elfy, podobnie jak duszki, występują na obszarze aktywnej błyskawicy między chmurami a ziemią, a także znajdują się w jonosferze. Te świecące, szybko rozszerzające się dyski mogą rozciągać się na 300 mil, ale trwają mniej niż jedną tysięczną sekundy, co utrudniłoby ich dostrzeżenie, nawet jeśli na twojej drodze nie było burzy. NASA odkryła elfy w 1992 r., Kiedy kamera wideo o słabym świetle na promie kosmicznym nagrała jedną w akcji, a naukowcy uważają, że są one spowodowane impulsem elektromagnetycznym wystrzelonym z burzy do jonosfery.

Błyskawice obejmują duszki, elfy i niebieskie dżety. (Zdjęcie: NOAA)

Bezpieczeństwo odgromowe

W ciągu ostatnich 30 lat rocznie więcej Amerykanów ginęło od błyskawic niż przez huragany lub tornada, ale ponieważ śmierć rozkłada się na więcej czasu i odległości, jest to „najbardziej niedoceniane zagrożenie pogodowe”, według NOAA. Z jakiegoś powodu o wiele więcej mężczyzn umiera na skutek uderzenia pioruna niż kobiety - od 2006 r. Ponad 78 procent śmiertelnych wypadków piorunowych w USA stanowiły mężczyźni. Błyskawica występuje również częściej i silniej w niektórych częściach kraju, zwłaszcza na Florydzie, Teksasie i innych stanach w pobliżu Zatoki Meksykańskiej.

Uderzenia pioruna między chmurami a ziemią mogą atakować ludzi na kilka sposobów. Przebywanie na otwartej przestrzeni podczas burzy - lub 30 minut przed nią lub po niej - nie jest dobrym pomysłem i nie stoi obok niczego wysokiego, na przykład drzewa lub słupa. Ale idealnie, i tak powinieneś być w środku.

Najlepszym miejscem jest budynek z instalacją wodno-kanalizacyjną i elektryczną, ponieważ będą przewodzić prąd lepiej niż ludzkie ciało. Konstrukcje z odsłoniętymi otworami nie są bezpieczne, w tym wiaty, wiaty garażowe, schroniska piknikowe, ziemianki baseballowe i stadiony na świeżym powietrzu. Jeśli utkniesz na zewnątrz, spróbuj dostać się do zamkniętego metalowego pojazdu ze złożonymi szybami, unikając rzeczy z otwartymi kabinami, takimi jak kabriolet, wózki golfowe, traktory lub sprzęt budowlany.

Baseny są niezwykle niebezpieczne podczas burz, ponieważ woda tak łatwo przewodzi prąd. Oprócz metalu, innego górnego przewodnika, woda może również pomóc piorunowi atakować nasze domy i firmy, przepuszczając je przez instalacje hydrauliczne i elektryczne. Piorun może uderzyć w budynek bezpośrednio lub przejść przez linie energetyczne, potencjalnie porażając prądem każdego, kto bierze prysznic, korzysta z komputera lub rozmawia przez telefon w tym czasie (linie lądowe są głównym zagrożeniem; telefony komórkowe są ogólnie bezpieczne w użyciu burza). Nawet jeśli nie spodziewamy się tornad, najbezpieczniejszą częścią budynku jest wnętrze, z dala od okien, wody i urządzeń elektrycznych.

Aby uzyskać więcej informacji na temat nauki o błyskawicach i bezpieczeństwa, sprawdź te linki:

  • NOAA: Podstawy błyskawicy
  • NOAA: Podstawy burzy

Notka redaktora: Ta historia została zaktualizowana o nowe informacje od czasu jej pierwotnej publikacji w czerwcu 2009 roku.

Podobne Artykuły