Co je to blesk? Co způsobuje blesk? Jak vzniká hrom: Proč

Blesk je silný elektrický výboj. Nastává, když jsou mraky nebo země vysoce elektrifikované. Výboje blesku proto mohou nastat buď uvnitř mraku, nebo mezi sousedními elektrifikovanými mraky nebo mezi elektrifikovaným mrakem a zemí. Výboji blesku předchází výskyt rozdílu elektrického potenciálu mezi sousedními mraky nebo mezi mrakem a zemí.

Elektrizace, tedy vznik přitažlivých sil elektrického charakteru, je každému dobře známá z každodenní zkušenosti.

Pokud čisté, suché vlasy češete plastovým hřebenem, začnou je k nim přitahovat, nebo dokonce jiskřit. Poté může hřeben také přitahovat další malé předměty, například malé kousky papíru. Tento jev se nazývá elektrifikace třením.

Co způsobuje, že mraky elektrizují? Nedřou se totiž o sebe, jako se to stává, když se na vlasech a na hřebeni vytvoří elektrostatický náboj.

Bouřkový mrak je obrovské množství páry, z nichž část kondenzuje ve formě drobných kapiček nebo ledových vloček. Vrchol bouřkového mraku může být ve výšce 6-7 km a spodní část může viset nad zemí ve výšce 0,5-1 km. Nad 3-4 km se mraky skládají z ledových krů různých velikostí, protože tam je teplota vždy pod nulou. Tyto kusy ledu jsou v neustálém pohybu, způsobeném stoupajícími proudy teplého vzduchu od zahřátého povrchu země. Malé kusy ledu jsou snáze unášeny stoupajícími proudy vzduchu než velké. Proto „hbité“ malé kousky ledu, pohybující se na vrchol mraku, neustále kolidují s velkými. Každá taková srážka vede k elektrifikaci. V tomto případě jsou velké kusy ledu nabity záporně a malé – kladně. Po čase pozitivně nabité malé kousky ledu skončí v horní části mraku a záporně nabité velké kusy ledu skončí ve spodní části. Jinými slovy, horní část bouřkového mraku je nabitá kladně a spodní část je nabitá záporně.

Elektrické pole oblaku má obrovskou intenzitu – asi milion V/m. Když se velké, opačně nabité oblasti přiblíží dostatečně k sobě, některé elektrony a ionty, které mezi nimi probíhají, vytvoří zářící plazmový kanál, kterým se za nimi řítí další nabité částice. Tak dochází k výboji blesku.

Při tomto výboji se uvolňuje obrovská energie – až miliarda J. Teplota kanálu dosahuje 10 000 K, čímž vzniká jasné světlo, které pozorujeme při výboji blesku. Těmito kanály se neustále vypouštějí mraky a my vidíme vnější projevy těchto atmosférických jevů v podobě blesků.

Horké médium explozivně expanduje a způsobuje rázovou vlnu, vnímanou jako hrom.

Sami umíme simulovat blesk, a to i miniaturní. Experiment by měl být prováděn v temné místnosti, jinak nebude nic vidět. Budeme potřebovat dva podlouhlé balónky. Nafoukneme je a zavážeme. Poté, abychom se ujistili, že se nedotýkají, je současně přetřeme vlněným hadříkem. Vzduch, který je naplňuje, je elektrifikovaný. Pokud se koule přiblíží k sobě a ponechá mezi nimi minimální mezeru, začnou jiskry přeskakovat z jedné na druhou přes tenkou vrstvu vzduchu a vytvářet světelné záblesky. Zároveň uslyšíme slabé praskání – miniaturní verze hromu během bouřky.

Každý, kdo viděl blesk, si všiml, že to není jasně zářící přímka, ale přerušovaná čára. Proto se proces vytváření vodivého kanálu pro výboj blesku nazývá jeho „krokový vůdce“. Každý z těchto „kroků“ je místem, kde se elektrony, které zrychlily na rychlost blízkou rychlosti světla, zastavily kvůli srážkám s molekulami vzduchu a změnily směr pohybu.

Blesk je tedy porucha kondenzátoru, jehož dielektrikem je vzduch a desky jsou mraky a země. Kapacita takového kondenzátoru je malá – přibližně 0,15 μF, ale energetická rezerva je obrovská, protože napětí dosahuje miliardy voltů.

Jeden blesk se obvykle skládá z několika výbojů, z nichž každý trvá jen několik desítek milióntin sekundy.

Blesky se nejčastěji vyskytují v oblacích cumulonimbus. Blesky se objevují také při sopečných erupcích, tornádách a prachových bouřích.

Existuje několik typů blesků ve tvaru a směru výboje. K výbojům může dojít:

• mezi bouřkovým mrakem a zemí,
• mezi dvěma mraky
• uvnitř mraku,
• opouštět mraky pro jasnou oblohu.

Blesk mezi mrakem a zemí	Horizontální zip
Intracloudový blesk	Páskový zip

Většina blesků a elektrických výbojů (asi 80 %) se vyskytuje mezi bouřkovými mraky a uvnitř bouřkového mraku. Ale síla elektrických výbojů mezi zemí a mraky je nesrovnatelně větší, protože potenciálový rozdíl „mezi nebem a zemí“ je mnohem vyšší.

Blesk může mít rozvětvený vzor nebo může být jedním sloupcem (lineární blesk). Mohou být lineární nebo rozvětvené. Vzácnou a záhadnou málo prozkoumanou formou blesku je kulový blesk.

Blesk v číslech

• Rozdíl potenciálů před bleskem může dosáhnout miliardy voltů.
• Síla proudu elektrického výboje uložené elektrické energie atmosférou vytváří proudy až 100 000 A.
• Vzduch v kanálu blesku se zahřeje až na 30 tisíc stupňů – to je pětkrát více než teplota povrchu Slunce.
• Rychlost šíření blesku je 1 000 000 ms. Blesk tedy cestuje z mraků na Zemi za 0,002 sekundy.
• Kanál blesku je velmi úzký. Viditelný kanál má průměr asi 1 metr a vnitřní kanál, kterým protéká proud, je 1 cm.
• Typický blesk trvá asi 0,25 sekundy a skládá se ze 3-4 úderů.
• Na světě je aktuálně 1800 bouřek.
• Americký Empire State Building je zasažen bleskem v průměru 23krát ročně.
• Letadla jsou zasažena bleskem v průměru jednou za 5-10 tisíc letových hodin.
• Šance, že nás zabije blesk, je 1 ku 2 000 000. Každý z nás má stejné šance, že zemře pádem z postele.
• Pravděpodobnost, že alespoň jednou za život uvidíte kulový blesk, je 1 ku 10 000.