Jak działa błyskawica

Błyskawice na chmurach tworzą nieziemski efekt. Jaka nauka stoi za tym pięknym - ale niebezpiecznym - zjawiskiem naturalnym? Zobacz więcej zdjęć błyskawic. © Fotograf: Soldeandalucia | Agencja: Dreamstime.com

Błyskawica to jeden z najpiękniejszych pokazów natury. Jest to również jedno z najbardziej śmiercionośnych zjawisk naturalnych znanych człowiekowi. Przy błyskawicznych temperaturach wyższych niż powierzchnia słońca i falach uderzeniowych rozchodzących się we wszystkich kierunkach, błyskawice są lekcją fizyki i pokory.

-Oprócz potężnego piękna, błyskawica przedstawia nauce jedną z największych lokalnych tajemnic: jak to działa? Powszechnie wiadomo, że błyskawice są generowane w naładowanych elektrycznie systemach burzowych, ale metoda ładowania chmur wciąż pozostaje nieuchwytna. W tym artykule przyjrzymy się błyskawicy od wewnątrz, abyś mógł zrozumieć to zjawisko.

Błyskawica zaczyna się od mniej tajemniczego procesu: obiegu wody. Aby w pełni zrozumieć, jak działa obieg wody, musimy najpierw zrozumieć zasady parowania i kondensacji.

Odparowanie to proces, w którym ciecz pochłania ciepło i zamienia się w parę. Dobrym przykładem jest kałuża wody po deszczu. Dlaczego kałuża wysycha? Woda w kałuży pochłania ciepło słońca i otoczenia i ulatnia się w postaci pary. „Ucieczka” to dobry termin, którego należy używać w kontekście parowania. Gdy ciecz jest poddawana działaniu ciepła, jej cząsteczki poruszają się szybciej. Niektóre cząsteczki mogą poruszać się wystarczająco szybko, aby oderwać się od powierzchni cieczy i odprowadzić ciepło w postaci pary lub gazu. Po uwolnieniu się od ograniczeń cieczy para zaczyna unosić się do atmosfery.

Kondensacja to proces, w którym para lub gaz traci ciepło i zamienia się w ciecz. Ilekroć ciepło jest przenoszone, przenosi się z wyższej temperatury do niższej temperatury. Lodówka wykorzystuje tę koncepcję do chłodzenia żywności i napojów. Zapewnia środowisko o niskiej temperaturze, które pochłania ciepło z napojów i artykułów spożywczych i odprowadza je w tak zwanym cyklu chłodzenia. Pod tym względem atmosfera działa jak ogromna lodówka na gaz i opary. Wraz ze wzrostem oparów lub gazów temperatura w otaczającym powietrzu spada coraz niżej. Wkrótce para, która odprowadziła ciepło ze swojej „macierzystej” cieczy, zaczyna tracić ciepło do atmosfery. Gdy wznosi się na wyższe wysokości i niższe temperatury, ostatecznie traci się wystarczająco dużo ciepła, aby spowodować kondensację pary i powrót do stanu ciekłego.-

Zastosujmy teraz te dwie koncepcje do obiegu wody.

Woda lub wilgoć na ziemi pochłania ciepło słońca i otoczenia. Po zaabsorbowaniu wystarczającej ilości ciepła niektóre cząsteczki cieczy mogą mieć wystarczającą energię, aby uciec z cieczy i zacząć wznosić się do atmosfery w postaci pary. W miarę jak para unosi się coraz wyżej, temperatura otaczającego powietrza staje się coraz niższa. W końcu para traci wystarczająco dużo ciepła do otaczającego powietrza, aby umożliwić mu powrót do cieczy. Grawitacyjne przyciąganie Ziemi powoduje następnie „opadnięcie” cieczy z powrotem na ziemię, kończąc w ten sposób cykl. Należy zauważyć, że jeśli temperatura w otaczającym powietrzu jest wystarczająco niska, para może skraplać się, a następnie zamarzać w śnieg lub deszcz ze śniegiem. Po raz kolejny grawitacja przejmie zamrożone formy i powrócą na ziemię.

W następnej sekcji zobaczymy, co powoduje burze z piorunami.