Wat is bliksem en hoe ontstaat het?

De oorsprong van onweerswolken

Mist die hoog boven de grond uitsteekt bestaat uit waterdeeltjes en vormt wolken. Grotere en zwaardere wolken worden cumuluswolken genoemd. Sommige wolken zijn eenvoudig: ze veroorzaken geen bliksem of donder. Anderen worden onweersbuien genoemd omdat ze een onweersbui veroorzaken, bliksem en donder vormen. Onweerswolken verschillen van gewone regenwolken doordat ze zijn opgeladen met elektriciteit: sommige zijn positief, sommige zijn negatief.

Hoe ontstaan ​​onweerswolken? Iedereen weet hoe sterk de wind is tijdens een onweersbui. Maar nog sterkere luchtwervelingen vormen zich hoger boven de grond, waar bossen en bergen de beweging van lucht niet belemmeren. Deze wind genereert voornamelijk positieve en negatieve elektriciteit in de wolken.

Er is positieve elektriciteit in het midden van elke druppel en een gelijke hoeveelheid negatieve elektriciteit bevindt zich langs het oppervlak van de druppel. Vallende regendruppels worden opgevangen door de wind en vallen in luchtstromen. De wind, die met kracht op de druppel slaat, breekt deze in stukken.In dit geval worden de losgemaakte buitenste deeltjes van de druppel geladen met negatieve elektriciteit.

Het resterende grotere en zwaardere deel van de druppel wordt geladen met positieve elektriciteit. Het deel van de wolk waar zware druppels zich ophopen, is geladen met positieve elektriciteit. De regen die uit de wolk valt, brengt een deel van de elektriciteit van de wolk over naar de grond, en zo ontstaat er een elektrische aantrekkingskracht tussen de wolk en de grond.

In afb. 1 toont de verdeling van elektriciteit in een wolk en op het aardoppervlak. Als een wolk wordt geladen met negatieve elektriciteit, zal de positieve elektriciteit van de aarde, in een poging om ernaartoe te worden aangetrokken, worden verdeeld over het oppervlak van alle verhoogde objecten die elektrische stroom geleiden. Hoe hoger het object op de grond staat, hoe kleiner de afstand tussen de boven- en onderkant van de wolk en hoe kleiner de luchtlaag die hier achterblijft en de tegenovergestelde elektriciteit afgeeft. Het is duidelijk dat bliksem op dergelijke plaatsen gemakkelijker de grond binnendringt. Hierover vertellen we u later meer.

Rijst. 1. Verdeling van elektriciteit in een onweerswolk en grondobjecten

Wat veroorzaakt bliksem?

Bij het naderen van een hoge boom of huis, werkt een onweerswolk geladen met elektriciteit erop in. In afb. 1 wolk geladen met negatieve elektriciteit trekt positieve elektriciteit naar het dak en de negatieve elektriciteit van het huis gaat de grond in.

Zowel elektriciteit - in de cloud als op het dak van het huis - hebben de neiging elkaar aan te trekken. Als er veel elektriciteit in de cloud zit, dan wordt er door de invloed veel elektriciteit op het huis gevormd.

Net zoals inkomend water een dam kan eroderen en in een stroom kan storten, waardoor een vallei in zijn onbeperkte beweging onder water kan komen te staan, zo kan elektriciteit, die zich steeds meer ophoopt in een wolk, uiteindelijk door de luchtlaag heen breken die het scheidt van het aardoppervlak en snel stromen. naar de aarde, naar de tegenovergestelde elektriciteit. Er zal een sterke ontlading plaatsvinden - een elektrische vonk zal tussen de wolk en het huis glijden.

Dit is de bliksem die het huis inslaat. Blikseminslagen kunnen niet alleen optreden tussen een wolk en de grond, maar ook tussen twee wolken die zijn geladen met verschillende soorten elektriciteit.

Hoe sterker de wind, hoe sneller de wolk wordt opgeladen met elektriciteit. De wind besteedt een bepaalde hoeveelheid werk, die gaat in het scheiden van de positieve en negatieve elektriciteit.

Hoe ontstaat bliksem?

Bliksem die de grond raakt, komt meestal uit wolken die geladen zijn met negatieve elektriciteit. Blikseminslagen uit zo'n wolk ontwikkelen zich op deze manier.

Eerst beginnen kleine hoeveelheden elektronen vanuit de wolk naar de grond te stromen, in een smal kanaal, waardoor er een soort stroom in de lucht ontstaat.

In afb. 2 toont deze initiatie van bliksemvorming. In het deel van de wolk waar het kanaal zich begint te vormen, hebben zich elektronen met een hoge bewegingssnelheid opgehoopt, waardoor ze, in botsing met luchtatomen, ze breken in kernen en elektronen.

Rijst. 2. Bliksem begint zich in een wolk te vormen

De elektronen die in dit geval vrijkomen, rennen ook naar de grond en scheiden ze, opnieuw in botsing met de atomen van de lucht.Het is als het vallen van sneeuw in de bergen, wanneer eerst een kleine klomp, die naar beneden rolt, bedekt raakt met sneeuwvlokken die eraan vastzitten, en, zijn vlucht versnellend, een grote lawine wordt.

En hier vangt de elektronenlawine nieuwe luchtvolumes op en splitst zijn atomen in stukken. In dit geval wordt de lucht verwarmd en naarmate de temperatuur stijgt, neemt de geleidbaarheid toe. Het verandert van een isolator in een geleider. Door het resulterende geleidende kanaal van lucht uit de wolk begint elektriciteit steeds meer weg te lopen. Elektriciteit nadert de aarde met een enorme snelheid, tot 100 kilometer per seconde.

In honderdsten van een seconde bereikt de lawine van elektronen de grond. Hiermee eindigt alleen het eerste, om zo te zeggen, "voorbereidende" deel van de bliksem: de bliksem heeft zijn weg naar de grond gevonden. Het tweede, grote deel van de ontwikkeling van Lightning moet nog komen. Het beschouwde deel van de bliksemformatie wordt de geleider genoemd. Dit buitenlandse woord betekent "leider" in het Russisch. De gids maakte plaats voor het tweede, krachtigere deel van de bliksem; dit onderdeel wordt het hoofdonderdeel genoemd. Zodra het kanaal de grond bereikt, begint er veel heftiger en sneller elektriciteit doorheen te stromen.

Nu is er een verband tussen de negatieve elektriciteit die zich in het kanaal heeft opgehoopt en de positieve elektriciteit die met regendruppels op de grond is gevallen, en door elektrische actie is er een ontlading van elektriciteit tussen de wolk en de grond. Zo'n ontlading is een elektrische stroom met een enorme kracht - deze kracht is veel groter dan de kracht van de stroom in een conventioneel elektrisch netwerk.

De stroom die in het kanaal stroomt, neemt zeer snel toe en begint na het bereiken van de maximale sterkte geleidelijk af te nemen.Het bliksemkanaal waar zo'n sterke stroom doorheen gaat, warmt enorm op en gloeit daardoor fel. Maar de stroomtijd bij een bliksemontlading is erg kort. De ontlading duurt zeer kleine fracties van een seconde en daarom is de elektrische energie die tijdens de ontlading wordt geproduceerd relatief klein.

In afb. 3 toont de geleidelijke beweging van de bliksemafleider naar de grond (eerste drie figuren links).

Rijst. 3. Geleidelijke ontwikkeling van de bliksemafleider (eerste drie cijfers) en zijn hoofdonderdeel (laatste drie cijfers).

De laatste drie figuren tonen afzonderlijke momenten van de vorming van het tweede (hoofd)deel van de bliksem. Een persoon die naar de flits kijkt, zou de gids natuurlijk niet kunnen onderscheiden van het hoofdgedeelte, aangezien ze elkaar extreem snel volgen, op hetzelfde pad.

Na het aansluiten van twee verschillende soorten elektriciteit wordt de stroom onderbroken. Meestal houdt de bliksem daar niet op. Vaak snelt een nieuwe leider onmiddellijk over het pad dat door de eerste worp is gebaand, en achter hem, op hetzelfde pad, is weer het ooggedeelte van de worp. Hiermee is de tweede ontlading voltooid.

Er kunnen maximaal 50 van dergelijke afzonderlijke categorieën zijn, elk bestaande uit een eigen leider en hoofdorgaan. Meestal zijn er 2-3 van hen. Het verschijnen van afzonderlijke ontladingen zorgt ervoor dat de bliksem intermitterend is, en vaak ziet een persoon die naar de bliksem kijkt het flikkeren. Hierdoor flikkert de flitser.

De tijd tussen de vorming van afzonderlijke ontladingen is zeer kort. Het overschrijdt niet honderdsten van een seconde.Als het aantal ontladingen erg groot is, kan de duur van de bliksem een ​​hele seconde of zelfs enkele seconden bedragen.

We hebben slechts één type bliksem overwogen, en dat is de meest voorkomende.Deze bliksem wordt lineaire bliksem genoemd omdat het voor het blote oog als een lijn lijkt - een smalle, heldere strook van wit, lichtblauw of felroze.

Lijnbliksem heeft een lengte van honderden meters tot vele kilometers. Het pad van de bliksem is meestal zigzag. Bliksem heeft vaak vele vertakkingen. Zoals eerder vermeld, kunnen lineaire bliksemontladingen niet alleen tussen de wolk en de grond voorkomen, maar ook tussen de wolken.

Bal bliksem

Naast lineair zijn er echter veel minder vaak andere soorten bliksem. We zullen een van hen overwegen, de meest interessante - balbliksem.

Soms zijn er bliksemontladingen die vuurballen zijn. Hoe balbliksem ontstaat, is nog niet onderzocht, maar de beschikbare waarnemingen van dit interessante type bliksemontlading stellen ons in staat enkele conclusies te trekken.

Meestal heeft balbliksem de vorm van een watermeloen of een peer. Het duurt relatief lang - van een fractie van een seconde tot enkele minuten.

De meest voorkomende duur van bolbliksem is 3 tot 5 seconden. Meestal verschijnt balbliksem aan het einde van een onweersbui in de vorm van roodgloeiende ballen met een diameter van 10 tot 20 centimeter. In zeldzamere gevallen is het ook groot. Zo werd een bliksemschicht met een diameter van ongeveer 10 meter gefotografeerd.

De bal kan soms verblindend wit zijn en zeer scherpe contouren hebben. Bolbliksem maakt meestal een sissend, zoemend of sissend geluid.

Bolbliksem kan geruisloos doven, maar kan een zwak gekraak of zelfs een oorverdovende explosie veroorzaken. Wanneer het verdwijnt, laat het vaak een scherp ruikende mist achter. In de buurt van de grond of binnenshuis beweegt de balbliksem met de snelheid van een rennende man - ongeveer twee meter per seconde.Het kan een tijdje in rust blijven, en zo'n "gesettelde" bal sist en gooit vonken totdat hij verdwijnt. Soms lijkt de bolbliksem door de wind te worden aangedreven, maar meestal is de beweging onafhankelijk van de wind.

Bolbliksem wordt aangetrokken door gesloten ruimtes, waar ze door open ramen of deuren dringen, en soms zelfs door kleine kieren. Pijpen zijn een goede manier voor hen; daarom komen vuurballen vaak uit ovens in keukens. Nadat hij door de kamer is gereisd, verlaat de bliksembal de kamer, vaak langs hetzelfde pad als waarin hij binnenkwam.

Soms komt de bliksem twee of drie keer op en neer op afstanden van enkele centimeters tot enkele meters. Gelijktijdig met deze ups en downs beweegt de vuurbal soms in horizontale richting en dan lijkt de bolbliksem sprongen te maken.

Bolbliksem "zet" zich vaak op draden, waarbij de voorkeur wordt gegeven aan de hoogste punten, of rolt langs draden, bijvoorbeeld langs afvoerbuizen. Vuurballen bewegen langs de lichamen van mensen, soms onder kleding, en veroorzaken ernstige brandwonden en zelfs de dood. Er zijn veel beschrijvingen van gevallen van dodelijke schade aan mens en dier door bliksem. Hittebliksem kan zeer ernstige schade aan gebouwen aanrichten.

Waar slaat de bliksem in?

Omdat bliksem een ​​elektrische ontlading is door de dikte van de isolator - lucht, komt het meestal voor waar de luchtlaag tussen de wolk en elk object op het aardoppervlak kleiner zal zijn. Directe waarnemingen tonen dit aan: bliksem heeft de neiging om hoge klokkentorens, masten, bomen en andere hoge objecten te treffen.

Bliksem snelt echter niet alleen naar hoge objecten.Van twee aangrenzende masten van gelijke hoogte, de ene van hout en de andere van metaal, die niet ver van elkaar staan, zal de bliksem naar de metalen mast snellen. Dit gebeurt om twee redenen: Ten eerste geleidt metaal elektriciteit veel beter dan hout, zelfs als het nat is. Ten tweede is de metalen mast goed verbonden met de grond en kan elektriciteit van de grond vrijer naar de mast stromen tijdens de ontwikkeling van de leider.

De laatste omstandigheid wordt veel gebruikt om verschillende gebouwen tegen bliksem te beschermen. Hoe groter het oppervlak van de metalen mast in contact met de grond, hoe gemakkelijker elektriciteit uit de wolk de grond in kan.

Dit is te vergelijken met hoe een stroom vloeistof door een trechter in een fles wordt gegoten. Als de opening in de trechter groot genoeg is, gaat de straal rechtstreeks de fles in. Als de opening in de trechter klein is, begint de vloeistof over de rand van de trechter te stromen en op de vloer te gieten.

Bliksem kan zelfs op een plat aardoppervlak toeslaan, maar tegelijkertijd raast het daarheen waar de elektrische geleidbaarheid van de grond groter is. Zo wordt bijvoorbeeld natte klei of moeras eerder door de bliksem getroffen dan droog zand of steenachtige droge grond. Om dezelfde reden treft de bliksem de oevers van rivieren en beken, en verkiest ze boven hoge maar droge bomen die in de buurt torenen.

Dit kenmerk van bliksem - zich haasten naar goed geaarde en goed geleidende lichamen - wordt veel gebruikt om verschillende beschermende apparaten te implementeren.