To bardzo gwałtowne zjawisko i często widowiskowe a jednocześnie bardzo niebezpieczne. Burzom towarzyszy głośny huk, błyskawice i silny wiatr oraz obfite opady. Zjawiska burzowe powstają najczęściej w upalne i wilgotne dni lata. Wtedy silne prądy unoszą cieple powietrze w górne rejony atmosfery tworząc chmury kłębiaste (cumulusy), które szybko przekształcają się w wysokie chmury kłębiaste deszczowe (cumulonimbusy). Obserwując to z ziemi widzimy Brado ciemne granatowe chmury czasem wyglądają jak by były czarne. Takim groźnym chmurom towarzyszą silne i porwiste wiatry, ulewne deszcze oraz błyskawice i grzmoty. Podczas wyładowań atmosferycznych wyzwalają się ogromne ilości energii.
Krople chmur zawierają ładunki elektryczne
Rozmieszczenie ich w chmurze przyczynia się do powstania różnicy napięć między odmiennie naładowanymi jej częściami. Ziemia reaguje na ujemny ładunek dolnej części chmury zepchnięciem elektronów z powierzchni gruntu i pozostawieniem przy powierzchni naładowanego dodatnio obszaru znajdującego się bezpośrednio pod cumulonimbusem. Ponieważ powietrze jest bardzo słabym przewodnikiem elektryczności, wyrównanie potencjałów odbywa się nie poprzez długotrwały przepływ ładunków, ale w postaci potężnej iskry zwanej błyskawicą lub piorunem (wtedy, gdy ładunek biegnie z chmury do ziemi). Takie wyładowania elektryczne powtarzają się wielokrotnie. Towarzyszą im ogłuszające dźwięki – grzmoty. Całe to zjawisko z krótkotrwałym wzmocnieniem siły wiatru nazywa się właśnie burzą. Chociaż naukowcy mówią, że te zjawiska są nadal nie całkiem jasne. Takie burze nazywane są burzami termicznymi.
Nieco inaczej powstają burze frontowe. Powstają one wtedy, gdy gwałtownie zderza się wilgotne, a jednocześnie ciepłe powietrze z masami powietrza chłodnego.
Najprościej można to przedstawić tak: gdy w wyniku sytuacji pogodowej zachodniej front chłodny nasuwa się na kontynent i natrafia przy tym na ciepłe powietrze nasycone silnie parą wodną w wyniku parowania – i powstają burze frontowe. Naukowcy mówią, że na całym świecie w ciągu godziny ma miejsce około 760 burz.
Błyskawice zwane także piorunami
Nieodzownym elementem burz są zjawiska świetlne nazywane błyskawice także piorunami. Jest to zjawisko dość skomplikowanego procesu elektromagnetycznego. Najpierw w kierunku ziemi biegnie strumień elektronów, który wytwarza wąski kanał o szerokości kilku centymetrów, niewidzialny dla ludzkiego oka. Jest to wstępne wyładowanie, nazywane liderem lub wyładowaniem pilotującym, gdyż jak gdyby przeciera szlak, zwiększając przewodność powietrza. Gdy dotknie gruntu, w kierunku chmury przebiega dodatnie wyładowanie powrotne. Natychmiast po tzw. po liderze i wytyczonym przez niego kanałem dociera do ziemi główne wyładowanie obserwowane jako błyskawica. Jest to seria niewyobrażalnie szybkich, trwających setne części sekundy, świetlnych promieni. Zjawisko trwa do momentu, gdy ładunki w chmurze zostaną zneutralizowane przez wyładowania powrotne, a różnica potencjałów ulegnie wyrównaniu.
Kolejnym elementem burzy są grzmoty. Towarzyszą one wyładowaniu z wydzieleniem ciepła spowodowanego przez błyskawicę o temperaturze prawie 25 tysięcy stopni Celsjusza (dla porównania temperatura na powierzchni Słońca wynosi 5800 stopni). Efektem tego jest gwałtownym podgrzaniem powietrza do bardzo wysokiej temperatury. Błyskawiczny wzrost temperatury rozszerza powietrze w kanale iskry z prędkością ponaddźwiękową i siłą znacznie większą niż ciśnienie atmosferyczne. Wtedy następuje eksplozja całego kanału iskry piorunowej i powstaje fala uderzeniowa, którą słyszymy jako grzmot, który możemy usłyszeć z odległości kilkunastu kilometrów. Grzmot trwa czasem kilka sekund co jest efektem odbicia się fal dźwiękowych od przedmiotów, ziemi czy chmur.
Ogromna prędkość światła powoduje, że błyskawice są widziane zawsze przed grzmotem, który rozchodzi się w atmosferze ze znacznie mniejszą prędkością dźwięku. Trzysekundowa przerwa oznacza, że burza jest oddalona o kilometr. Wyładowania elektryczne mogą powstawać również wewnątrz chmury, między dodatnio naładowanymi warstwami znajdującymi się na górze i ujemnie naładowaną podstawą, lub pomiędzy kilkoma chmurami burzowymi.
Wydawać by się mogło, że występuję tylko jeden rodzaj piorunów – błyskawic mniej lub bardziej rozgałęzionych. Jednak rozróżnianych jest kilka.
Pioruny liniowe
– występują najczęściej. Mają postać rozgałęzionych linii o długości od kilku do kilkudziesięciu kilometrów. Piorun szuka zawsze najkrótszej drogi prowadzącej z chmury do ziemi. Mimo to nie przebywa jej w linii prostej, lecz wężowatej, nieraz znacznie dłuższej od najkrótszego możliwego odcinka. Dzieje się tak dlatego, że powietrze, które bardzo słabo przewodzi elektryczność, nie jest substancją ściśle jednorodną. Piorun starając się biec po linii najmniejszego oporu, wybiera drogę wzdłuż linii najlepszego przewodnictwa elektrycznego.
Pioruny wstęgowe
– składają się z błysków biegnących równolegle. Właściwe wyładowanie przebiega pośrodku słabszych iskier. Błyskawice tego typu mogą wzniecać kilka pożarów jednocześnie.
Pioruny kuliste
– są bardzo rzadko spotykanymi kulami rozżarzonego gazu (o średnicy od kilku centymetrów do kilku metrów). Kule te znajdują się w ruchu obrotowym. Powstają w przestrzeni między dwoma błyskawicami biegnącymi blisko siebie w przeciwnych kierunkach. Wir podtrzymuje równowagę sił między ciśnieniem zewnętrznym wywieranym przez powietrze i siłą odśrodkową ruch obrotowego gazu. Równowaga utrzymuje się do momentu, kiedy do środka świecącej kuli gazowej przeniknie powietrze z zewnątrz. Gdy to nastąpi, wówczas piorun kulisty eksploduje z hukiem zaś ładunek elektryczny przepływa do Ziemi przez przypadkowy przewodnik powodując np. porażenie organizmów żywych i pożar.
Piorun kulisty daje światło koloru czerwonego, pomarańczowego żółtego lub zielonego i porusza się z prędkością około 2 m/s, na ogół przy ziemi, i reagując na ruch powietrza, zmienia kierunek lotu. Czas jego trwania waha się od kilku do kilkudziesięciu sekund. Pojawieniu się jego może towarzyszyć syczenie, potrzaskiwanie oraz zapach spalenizny. Pioruny tego typu zazwyczaj obserwuje się pod koniec burzy, nie koniecznie w miejscu, nad którym przeszła chmura burzowa. (zjawisko nie do końca poznane)
Piorun paciorkowy
– (zwanego też łańcuchowym), który jest łańcuszkiem złożonym z oddzielnych punktów świetlnych – ten rodzaj piorunów nie został jeszcze dokładnie poznany
Kolejnym ważnym aspektem burz jest ich siła. Przeciętny człowiek nie zdaje sobie sprawy jaka to jest potężna siła. Dla porównania żarówka 75 – watowa pobiera prąd o natężeniu 1/3 A, a przeciętne natężenie prądu w błyskawicy wynosi ok. 20 000 A. W czasie badań nad piorunami zetknięto się z natężeniem prądu dochodzącym nawet do 500 000 A. Takie parametry osiąga groźny i silny, lecz na szczęście rzadko występujący tzw. piorun dodatni. Łączy on górną, dodatnio naładowaną część chmury Cb z powierzchnią Ziemi zwany gromem z jasnego nieba.
Uderzenie pioruna wypala dziury o średnicy od 2 milimetrów do 10 centymetrów. Patrząc na nocne fotografie odnosi się wrażenie, że są o wiele bardziej okazałe. Wynika to z tego, że w nocy piorun jest jasny w stosunku do ciemnego tła i wydaje się optycznie po prostu większym.
Maria Ceglarek
WIR
Materiały Źródłowe: NASA, IMiGW, Encyklopedia.pl. TVN meteo, pogoda pl., „Pogoda nie tylko dla wędkarzy” Różycki Olgierd., D. Roth Pogoda i klimat, wydawnictwo Świat Książki 2000, wikipedia pl, radar burz pl. Encyklopedia PWN, Śląski Ogród Botaniczny, fakty pl.wyborcza.pl
