Obserwowanie burzy i towarzyszących jej wyładowań bywa fascynujące. Jak wygląda piorun i kiedy właściwie da się go zobaczyć? Jaką drogę przebywa on z chmury do ziemi i w jakim stopniu jest ona widoczna dla ludzkiego oka? Na te i podobne pytania postaramy się odpowiedzieć w tym krótkim artykule.
Czy można opisać, jak wygląda piorun?
Zacznijmy od teorii. Zgodnie z definicją zawartą w Słowniku Języka Polskiego piorun to „gwałtowne wyładowanie elektryczne pomiędzy dwiema chmurami lub między chmurą a ziemią, możliwe do zaobserwowania podczas burzy jako znacznej wielkości iskra”. Warto przy tym zaznaczyć, że piorun jako zjawisko jest sumą dwóch innych zjawisk:
- Błyskawicy,
- Grzmotu.
Jedno ze zjawisk ma zatem charakter wizualny, drugie – audialny, czyli dający się odebrać jedynie za pomocą słuchu. Piorun jest więc zjawiskiem audiowizualnym wynikającym z kooperacji zjawiska audialnego i wizualnego. Tym, co da się zobaczyć, jest w rzeczywistości nie piorun, ale błyskawica, a więc charakterystyczny ślad świetlny towarzyszący silnemu wyładowaniu elektrostatycznemu.
Jak widzimy pioruny, czyli etapy wyładowania atmosferycznego
Zjawisko pioruna, choć widziane przez nas jako pojedynczy błysk światła na tle burzowego nieba, to w rzeczywistości kilkuetapowy proces. Każdy z etapów ma swoje unikalne właściwości, które determinują, jak dokładnie przebiega wyładowanie atmosferyczne i jakie efekty są przez nas zauważalne. Jak wygląda ten proces krok po kroku?
Etap 1: Geneza pola elektrycznego w chmurze burzowej
Gdy w atmosferze formuje się chmura burzowa (cumulonimbus), dochodzi do rozdzielenia ładunków elektrycznych. Proces ten jest wynikiem intensywnych ruchów pionowych cząsteczek lodu i wody. W efekcie górna część chmury naładowana jest dodatnio, a dolna – ujemnie.
Różnica potencjałów elektrycznych między chmurą a ziemią lub między różnymi częściami chmury stopniowo wzrasta, tworząc warunki do wyładowania. W tej fazie nie obserwujemy jeszcze widocznych efektów pioruna, choć napięcie elektryczne stale rośnie.
Etap 2: Lider schodkowy – niewidzialna droga wyładowania
Różnica potencjałów osiąga wartość krytyczną (rzędu milionów woltów), a z dolnej części chmury zaczyna formować się lider schodkowy – niewidzialny kanał jonizacyjny, który schodzi w kierunku ziemi lub innej chmury. Lider porusza się skokowo, tworząc nieregularny tor. W tej fazie powietrze wokół lidera ulega jonizacji, przygotowując drogę dla głównego wyładowania. Ponieważ lider nie emituje wystarczająco intensywnego światła, etap ten również nie jest widoczny dla ludzkiego oka.
Etap 3: Streamer wstępujący – reakcja z ziemi
Kiedy lider schodkowy zbliży się na odległość kilkudziesięciu metrów od ziemi lub innego obiektu (domu, drzewa itp.), pojawia się streamer wstępujący – wyładowanie dodatnie kierujące się ku liderowi. Streamery, choć również niewidoczne dla oka, są fundamentalne dla połączenia chmury z ziemią – gdy spotkają się z liderem schodkowym, tworzy się pełny kanał przewodzący dla głównego wyładowania.
Etap 4: Główne wyładowanie – błysk i grzmot
Dopiero w tej czwartej, ostatniej fazie ludzkie oko może dostrzec, jak wygląda piorun, a w zasadzie – jak wygląda błyskawica. Chwilę po niej słychać grzmot. W fazie głównego wyładowania w ciągu ułamków sekundy ładunek elektryczny przepływa przez kanał jonizacyjny z prędkością zbliżoną do prędkości światła, emitując ogromną ilość energii świetlnej i cieplnej. Temperatura w kanale pioruna może osiągać nawet 30 000°C, co prowadzi do gwałtownego rozszerzenia powietrza i powstania fali uderzeniowej – dźwiękowej manifestacji wyładowania, czyli grzmotu.
Jak skutecznie chronić się przed piorunami?
Uderzenia piorunów są z jednej strony fascynujące, z drugiej uświadamiają niszczycielską siłę natury. Pamiętajmy, że zgodnie z polskim prawem budowlanym powinien być przed nimi zabezpieczony każdy budynek, a najskuteczniejszą formą takiej protekcji jest instalacja odgromowa. Jeśli rozważasz jej montaż lub modernizację, warto sięgać po sprawdzone rozwiązania i wysokiej klasy materiały oraz komponenty od doświadczonych dostawców (np. AH Hardt)
