Hrom nebo blesk – co je první? | Argumenty a fakta

Blesk je jev, který způsobuje, že vzduchem proudí elektrický proud, říká pracovník Laboratoře nelineární fyziky přírodních procesů Federálního výzkumného centra Ústavu aplikované fyziky Ruské akademie věd (IPF RAS) Jekatěrina Svechniková. Blesky se tvoří v mracích, kde vítr způsobuje, že kapky vody a kusy ledu elektrizují. Tak se získá elektrický náboj. Elektrony (se záporným nábojem) nahromaděné na jednom místě mají sklon k částicím s kladným nábojem. Jejich pohyb se nazývá elektrický proud, vysvětluje fyzik. V tomto případě se v atmosféře objeví sloupec nebo kanál velmi ohřátého vzduchu (teplota 20 000-30 000 °C, asi 1 cm v průměru), kterým proud protéká jako drát. V zahřátém vzduchu se molekuly pohybují a srážejí tak často, že začnou zářit jako plyn v neonové lampě. Výsledkem je, že člověk vidí „cik-cak“ blesků.

Jak vzniká hrom?

Horký vzduch v kanálu, generovaný pod vlivem elektrického proudu, se rychle rozchází ve všech směrech a vytváří ostrý poryv větru. Podobný poryv větru, jen ve zmenšené velikosti, lze vytvořit pouhým tleskáním rukou. Když se dlaně sevřou, vzduch se rychle vytlačí a rozptýlí se všemi směry. Právě tento náhlý pohyb vzduchu vnímáme jako zvuk, tedy hrom. To znamená, že člověk nejprve vidí blesk a pak slyší hrom, shrnuje Svechnikova.

Proč se člověku může zdát, že hromy a blesky se objevují současně?

Blesky a hromy se objevují velmi rychle. Člověku se může dokonce zdát, že se tyto jevy vyskytují současně. Fyzik poznamenává, že zvuk potřebuje čas, asi tři sekundy na kilometr, než je slyšet. Čím dále je člověk od blesku, tím delší bude zpoždění mezi bleskem a zvukem hromu. Chcete-li odhadnout přibližnou vzdálenost k blesku, můžete počítat sekundy od záblesku do hromu a vydělit třemi: výsledné číslo je vzdálenost v kilometrech. Pokud je hrom slyšet o méně než 6-10 sekund později, znamená to, že blesk udeřil velmi blízko. V takových případech musí být člověk obzvláště opatrný, poznamenává vědec. V otevřeném prostoru byste se měli vzdálit od vysokých předmětů, které by mohly být zasaženy následujícími výboji.

Jak často a kde se vyskytují blesky?

Každou sekundu se objeví asi 40-50 blesků a jen čtvrtina všech blesků se dotkne Země, zbytek udeří uvnitř mraku, říká Svechniková. Někde jde o více než 200 blesků na kilometr čtvereční za rok (například jezero Catatumbo ve Venezuele), jinde jsou blesky mnohem vzácnější. V průměru na celé planetě se blesky vyskytují nejčastěji v nízkých zeměpisných šířkách, hlavně v pobřežní zóně, mezi pevninou a oceánem. Bleskovou aktivitu podporují stoupající vzdušné proudy v mracích, protože to způsobuje rychlejší oddělování elektrických nábojů.

Jaký byl nejdelší úder blesku v historii?

Nejdelší blesk byl podle fyzika pozorován po dobu 7,74 sekundy a byl zaznamenán v Alpách nad jižní Francií v roce 2012. Blesk obvykle trvá mnohem méně: desetiny sekundy. Během této doby se elektrickému výboji podaří několikrát projít kanálem, objasnila Svechnikova.

Je možné vytvořit blesk v laboratoři?

Dnes se blesk a související procesy aktivně studují, a to jak teoretickými metodami, tak vytvářením umělého blesku v laboratoři, říká vědec. Krátký elektrický výboj lze tedy získat v instalaci Sprite room, kterou vytvořili zaměstnanci Ústavu aplikované fyziky Ruské akademie věd pro simulaci blesků ve vyšších vrstvách zemské atmosféry. Delší umělé osvětlení pod širým nebem se vyrábí v experimentální instalaci ve Výzkumném středisku vysokého napětí Všeruského elektrotechnického institutu u Istry. Obě zařízení jsou unikátní a umožňují studovat základní aspekty fyziky blesků a také řešit aplikované problémy, například ochranu letadel před následky úderu blesku.

Jak mohou znalosti o bleskech pomoci letectví?

Moderní dopravní letadlo se s bleskem setká v průměru každé 2-3 tisíce letových hodin. Studium výbojů blesku a jejich modelování v laboratorních podmínkách nám umožňuje lépe pochopit zákonitosti vývoje blesků, vysvětluje fyzik. Tato data pomáhají navrhovat ochranu před bleskem pro pozemní objekty a letadla. Při současném stupni rozvoje vědy a techniky nepředstavuje úder blesku do vložky velké nebezpečí, podotýká odborník. Kromě toho probíhá výzkum rentgenového záření souvisejícího s blesky, které může ovlivnit okolní objekty. Pracovníci Laboratoře elektromagnetického prostředí Země Ústavu aplikované fyziky Ruské akademie věd vyvinuli systém pro krátkodobé předpovídání bleskové aktivity a dalších povětrnostních jevů. Na stránce se můžete například podívat, na kterých místech v evropské části Ruska se blesky v nejbližších hodinách s největší pravděpodobností objeví.

Hodnotit tuto položku

Nejzajímavější články AiF na Telegramu – rychle a zdarma

co je to blesk? Jedná se o elektrický výboj v atmosféře doprovázený zábleskem světla a následným hřměním. Samotný světelný výbojový kanál je často viditelný a připomíná rozvětvenou řeku nebo strom.

Ale ne všechno je tak jednoduché: aby vznikl blesk, musí být v oblaku odděleny kladné a záporné náboje. Mechanismus, kterým náboje vznikají, není zcela objasněn, ale jakmile se vytvoří, jsou náboje unášeny elektrickým polem Země. Kladně nabité kapky a kusy ledu stoupají vzhůru a nabíjejí horní část bouřkového mraku, zatímco záporně nabité končí dole. Po nahromadění dostatečně velkých nábojů dojde k jiskrovému výboji. Ve většině případů k výboji dochází mezi mraky, ale často k výboji mezi mrakem a povrchem Země.

Z minulosti

Bouřka udělala na primitivního člověka silný dojem. Ve strachu z bouřky ji lidé zbožňovali nebo ji považovali za nástroj bohů. V dávných dobách východní Slované uctívali boha Peruna, „stvořitele“ blesků a hromu. Později naši předkové připisovali hromy a blesky „činnosti“ proroka Eliáše, který „na voze po obloze střílí ohnivé šípy“.

Bohové hromu a blesku jsou známí v náboženské víře jiných národů. Církev se vždy snažila vštípit a udržovat víru mas, že blesk je „nebeský trest“. Již v dávných dobách kněží využívali elektřinu atmosféry k výrobě „nebeského ohně“ při obětech. Za tímto účelem se v egyptských chrámech stavěly vysoké dřevěné stožáry pokryté měděným plechem. Speciální zařízení shromáždilo elektrický náboj dostatečný k zabití obětovaného člověka nebo zvířete jiskrou.

Poměrně nedávno, podle historických měřítek, bylo objeveno zemské elektrické pole a iontové proudy protékající zemskou atmosférou. Bylo také zjištěno, že Země se svými horními vodivými vrstvami atmosféry – ionosférou – je nabitý elektrický kondenzátor. A iontové proudy protékající zemskou atmosférou jsou výbojové proudy nabitého kondenzátoru Země – ionosféry.

Celkový vybíjecí proud přes celou planetu je podle některých konzervativních odhadů asi 1800 A. Navzdory tak výraznému vybíjecímu proudu se potenciálový rozdíl na deskách kondenzátoru nemění. Z toho byl vyvozen naprosto správný závěr: v přírodě existuje nějaký druh generátoru elektřiny, který neustále dobíjí náš globální kondenzátor a kompenzuje vybíjecí proud. Pak začalo hledání tohoto generátoru.

V roce 1922 učinil slavný fyzik a nositel Nobelovy ceny Charles Wilson velmi odvážný, ale zcela nepodložený předpoklad, že takovým generátorem jsou bouřky, které nabíjejí Zemi záporným nábojem a ionosféru kladným. Podle Wilsonovy představy je v bouřkovém mraku vysokonapěťový generátor, který odděluje náboje a ty negativní směřuje dolů k zemskému povrchu a kladné nahoru do ionosféry. Na výstupu generátoru dosahuje rozdíl potenciálů několika milionů voltů. Podle Wilsona je to právě tento potenciální rozdíl, který udržuje náboj globálního kondenzátoru konstantní. Nápad se zdál pravděpodobný. Ve skutečnosti všechny bouřkové blesky přenášejí negativní náboj z mraků na Zemi. Pravda, nikdo nikdy nepozoroval, jak bouřky nabíjejí ionosféru kladným nábojem. Vyvstal úkol najít tento generátor na uvedeném místě – v bouřkovém mraku. A začalo pátrání.

Další světově proslulý fyzik, nositel Nobelovy ceny Richard Feynman podpořil myšlenku Charlese Wilsona. V polovině minulého století ve svých známých Feynmanových přednáškách o fyzice napsal toto: „Nyní musíme odpovědět na otázku o zdroji velkých záporných proudů, které musí proudit z „vrcholu“ na zemský povrch. povrch, aby si zachoval svůj záporný náboj. Kde jsou baterie, které to dělají? Je to bouřka, nebo spíš blesk. Ukazuje se, že blesky „nevybijí“ potenciální rozdíl, o kterém jsme mluvili (a jak by se na první pohled mohlo zdát). Blesk dodává Zemi záporný náboj. Pokud jsme viděli blesk, můžeme se vsadit deset ku jedné, že přinesl na Zemi velké množství záporných nábojů. Právě bouřky nabíjejí Zemi průměrně 1800 A elektřiny, která se pak vybíjí v oblastech s dobrým počasím.“

Jak je vidět z výše uvedeného citátu, Feynman potvrdil Wilsonovu myšlenku a prezentoval ji jako konečnou pravdu.

Málokdo by se odvážil namítat proti takové autoritě ve fyzice jako R. Feynman. A pátrání pokračuje dodnes a stále bezvýsledně.

Generátor blesků

Ohřátá a zvlhčená vrstva vzduchu v blízkosti zemského povrchu se stává lehčí než vzduch v horních vrstvách a má tendenci stoupat vzhůru. Na nějakém místě se prodírá nahoru a řítí se tímto oknem. Jakmile se objeví okno, všechen ohřátý a zvlhčený vzduch z velké oblasti zemského povrchu odchází tímto oknem nahoru a tvoří oblak vertikálního vývoje nebo bouřkový mrak.

Ale spolu s tímto vzduchem všechny negativní náboje připojené k molekulám vodní páry stoupají do bouřkového mraku. Vytvoří se obrovská bublina teplého vlhkého vzduchu nabitého zápornou elektřinou. Právě tato nabitá vzduchová bublina je vysokonapěťovým generátorem elektřiny, který pohání blesk. Otázka zůstává nejasná: kde je generátor, který neustále nabíjí globální kondenzátor elektřinou? Takovým generátorem je zřejmě magnetické pole Země, které rotuje spolu se Zemí v proudění slunečního větru. Sluneční vítr je především proudem vysokoenergetických nabitých částic – elektronů a vodíkových iontů. Rychlost takových částic se pohybuje od 300 km/s do 1300 km/s. Magnetické pole Země nějak tyto nabité částice odděluje, podobně jako se oddělují náboje v generátoru MHD.

V důsledku rotace Země se východní část magnetického pole vždy pohybuje směrem ke slunečnímu větru a západní část od něj utíká. Tento rozdíl v rychlosti je asi 1 km/s. V důsledku toho se Lorentzovy síly působící na pohybující se náboje budou na východní a západní straně magnetosféry lišit. Je velmi pravděpodobné, že tento rozdíl v Lorentzově síle je právě generátorem atmosférického potenciálu.

Bohužel zatím není k dispozici dostatek spolehlivých údajů o této problematice, abychom mohli podrobně zvážit konstrukci tohoto generátoru.

Nervy hoří jako dráty

Výzkum ukázal, že to, co člověka zachraňuje, je to, že při monstrózní síle výboj někdy „přeskočí“ tělem v miliontinách sekundy. A ne vždy se podaří spálit. Síla nárazu závisí na odporu orgánů a tkání, který je v průměru 700 Ohmů. Čím větší je, tím závažnější jsou následky.

Někdy ale udeří blesk přímo do hlavy. Zde jsou následky vážnější – od explodujících očí, kómatu a úplné amnézie až po podivné způsoby a chování. Jistý Harold Dean se tak po zásahu bleskem proslavil tím, že přestal cítit chlad. V zimě dokonce nosí tričko. Helen Ward z Anglie získala téměř psí čich. Když se odváží, používá čich k nalezení předmětů, kterých se někdo dotkl. Günter Lunge z Berlína na konferenci předvedl své úžasné matematické schopnosti – v hlavě násobil šesticiferná čísla. Jinými slovy, blesk dokáže z lidí udělat něco jako mutanty. Ale mnohem zajímavější je něco jiného. Ukazuje se, že mozek obsahuje skryté příležitosti pro své zlepšení.

Zajímavá fakta

Každý rok zažije Země průměrně 25 milionů blesků nebo více než sto tisíc bouřek. To je více než sto blesků za sekundu.

Na Zemi se v jednu chvíli vyskytuje sto až tisíc případů kulových blesků, ale šance, že uvidíte alespoň jeden z nich, je 0,01 procenta.

Průměrný úder blesku trvá čtvrt vteřiny.
Můžete slyšet hromy ve vzdálenosti 20 kilometrů od blesku.

Výboj blesku se šíří rychlostí asi 190 000 km/s.

Průměrná délka úderu blesku je 3–4
kilometrů.

Teplota typického úderu blesku může překročit
30 000 C je asi pětinásobek povrchové teploty Slunce.

Energie obsažená v jednom blesku dokáže pohánět 100wattovou žárovku po dobu devadesáti dnů.

V průběhu 35 let byl lesník Roy Sullivan z Virginie (USA) sedmkrát zasažen bleskem. Za tento úspěch byl zařazen do Guinessovy knihy rekordů.

Muži mají asi šestkrát vyšší pravděpodobnost, že budou zabiti bleskem, než ženy.