Ďurekové stránky

Búrky a blesky ľudí už odpradávna fascinovali, hoci ich podstatu dlho nechápali. Dnes sa už všeobecne vie, že blesky sú vlastne obrovské elektrické výboje v atmosfére. Avšak odpovede na niektoré otázky týkajúce sa bleskov nie sú vždy zrejmé. Napríklad: ako a prečo dochádza k bleskom? Prečo blesk často býva rozvetvený? Ako dlho trvá? Prečo je sprevádzaný hrmením? Prečo sú blesky v zime zriedkavé? Čo je podstatou guľového blesku?

Prečo teda vznikajú blesky? Veľa ľudí si myslí, že blesky sú elektrické výboje, ktorými sa vybíja elektrické napätie medzi zemou a atmosférou. To však nie je celkom pravda. V skutočnosti dochádza iba k vybíjaniu záporného elektrického náboja oblaku do zeme, čím sa zem nabíja záporne. Atmosféra ostáva nabitá kladne. Medzi zemou a hornou vrstvou atmosféry, ionosférou, je neustále napätie asi 400000 V. Pretože vzduch nie je dokonalý izolant, vzduchom prechádza smerom nadol elektrický prúd s hustotou 10-11 A/m², čo v prepočte pre celý povrch Zeme predstavuje prúd až 1800 A. Takto by došlo k vybitiu celého náboja na povrchu Zeme asi za pol hodiny. Musí teda existovať mechanizmus, ktorý dobíja povrch Zeme. A to sú práve blesky. Teda bleskami sa napätie medzi Zemou a atmosférou nevybíja, ale nabíja.

K vytvoreniu blesku je potrebné, aby niekde v oblaku vznikla oblasť s veľkým záporným nábojom, ktorý sa neskôr bleskom prenesie na Zem. Obvykle bývajú v búrkových oblakoch dve hlavné centrá elektrického náboja (kladné hore a záporné dole) a prípadne vedľajšie kladné centrum dole v mieste vypadávania zrážok. Ako ale dochádza k rozdeleniu kladného a záporného náboja? Presné vysvetlenie tohoto javu ešte nepoznáme, pravdepodobne k oddeleniu nábojov dochádza pri vzájomných zrážkach dažďových kvapiek alebo kryštálikov ľadu v oblakoch. Pritom sa väčšie častice (kvapky, ľad) nabíjajú záporne a menšie kladne. Veľké častice padajú dole, a tak sa v dolnej časti oblaku objaví záporné centrum. Hore ostáva prebytok kladného náboja, tvorený maličkými časticami, ktorých rýchlosť pádu je menšia ako rýchlosť vzostupného prúdenia.

Takto sa nabije spodná časť oblaku napätím až miliardy voltov voči zemi, pričom vzhľadom na veľký záporný náboj v tejto časti oblaku sa zem pod oblakom javí kladne nabitá. Keď dosiahne intenzita elektrického poľa pod búrkovým oblakom asi 30 000 V/cm, vzduch prestáva byť izolantom a dochádza k elektrickému výboju - k blesku. Zistilo sa, že údery blesku sú mnohonásobné výboje po tej istej dráhe. Prvá fáza blesku je tvorená tzv. lídrom, ktorý nie je taký oslňujúci ako vlastný úder blesku. Pohybuje sa veľkou rýchlosťou (šestina rýchlosti svetla) po istých krokoch - prejde asi 50 m a zastaví sa. Stojí asi 50 mikrosekúnd, kým sa dobije nábojom z oblaku, a urobí ďalší krok. Potom znova zastane a prejde ďalší úsek. Líder sa pohybuje po lomenej čiare aj preto, lebo vo vzduchu sú viaceré miesta s kladným nábojom. V lídri sú rýchle sa pohybujúce záporné náboje z oblaku, ktoré zrážkami ionizujú molekuly vzduchu a vytvárajú vodivú cestou. Svieti iba spodná časť lídra, ale kvôli jeho veľkej rýchlosti sa nám zdá, že svieti celý kanál vytvorený lídrom.

Keď sa líder dostane do výšky asi 100 m nad zem, tak sa zo zeme dvíha k nemu protismerný výboj Ak je na povrchu zeme nejaký špicatý predmet, napríklad budova s hrotom navrchu, elektrické pole je najväčšie práve v týchto miestach, a tak odtiaľto vyrazí smerom nahor samostatný výboj a dosiahne lídra. Tým sa uzatvorí vodivá cesta a blesk udrie do tohoto hrotu. Preto sa počas búrky treba vyhýbať vyvýšeným miestam a osamelým stromom. Na otvorenej rovine sa treba prikrčiť tak nízko ako sa len dá a minimalizovať kontakt so zemou.

Takže v okamihu, keď sa líder spojí so zemským povrchom je vytvorená vodivá cesta medzi oblakom a zemou, ktorá je vyplnená záporným nábojom. Teraz môže konečne záporný náboj z oblaku jednoducho vytiecť. Najskôr to urobia elektróny v spodnej časti lídra, potom z vyšších oblastí lídra, až napokon vytečie veľkou rýchlosťou všetok záporný náboj z nejakej časti oblaku. Tento hlavný úder blesku je najjasnejší a nazýva sa spätný úder. Priemer kanálu blesku je obyčajne niekoľko centimetrov, dĺžka 2 až 3 km a teplota až 25 000 °C. Veľkosť prúdu v blesku dosahuje asi 10 000 A. Pohyb lídra nadol trvá priemerne 20 milisekúnd a spätný úder trvá len 0,1 milisekundy.

Rýchle a prudké ohriatie vzduchu v oblasti kanála blesku spôsobuje jeho náhle rozpínanie, ktoré pripomína výbuch. Tento výbuch uvádza vzduch do kmitania, ktoré počujeme ako dunenie. Po pretečení elektrického prúdu kanálom teplota v kanály náhle klesne, vzduch sa rýchlo zmršťuje a znova dochádza k jeho kmitaniu. Vzniká hrmenie. Zvukové vlny sa môžu pritom odrážať od Zeme aj od oblakov, čí sa znásobuje aj tak už dosť nepríjemný akustický jav. K hrmeniu prispieva aj výbuch zmesi kyslíka a vodíka, ktorá vzniká z vodnej pary pri prudkom zohriatí vzduchu v kanály blesku pod vplyvom elektrického výboja. Hrmenie, ako každý zvuk, sa šíri vo vzduchu rýchlosťou asi 330m/s. Pomocou časového oneskorenia hrmenia za zábleskom potom môžeme určiť vzdialenosť úderu blesku od nás.

To však nie je všetko. Po niekoľkých stotinách sekundy od vyhasnutia spätného úderu často prichádza nadol, po už vytvorenom kanály, ďalší líder. Je to preto, lebo prvým úderom blesku sa nedokázal vybiť celý záporný náboj oblaku. Tento druhý líder ide už bez prestávok, lebo kanál je ešte stále vodivý od predchádzajúceho úderu. Opäť sa napĺňa záporným nábojom a v okamihu dotyku so zemou sa zase objavuje spätný úder. Môžeme teda vidieť blesk ešte raz. Niekedy preskočí po tej istej dráhe päťkrát, niekedy aj desaťkrát v rýchlom slede za sebou.

Inokedy sa situácie ešte viac skomplikuje. Napríklad na niektorej zo svojich zastávok sa môže líder rozvetviť. Ako to skončí, závisí od toho, či jedna vetva lídra dosiahne zemský povrch omnoho skôr ako druhý. Pokiaľ áno, tak pri spätnom údere vytečie záporný náboj pomalšej vetvy cez rýchlejšiu vetvu a vtedy vidíme v pomalšej vetve jasný výboj smerom nadol od miesta delenia. Ak ale obe vetvy dosiahnu povrch Zeme približne naraz, tak niekedy môže dôjsť k tomu, že druhý líder pôjde pomalšou vetvou, a tak možno vidieť prvý hlavný záblesk na jednom mieste a druhý na inom.

Búrky a blesky sa nevyskytujú na Zemi rovnomerne, ale väčšinou sú sústredné do oblastí nižších zemepisných šírok, do tzv. svetových búrkových centier, medzi ktoré patrí oblasť západnej a strednej Afriky, centrálne oblasti Brazílie, Panamský prieplav a južné Mexiko a podobne. V týchto oblastiach sú lepšie podmienky na vznik oblačnej elektriny potrebnej pre vznik bleskov. To je aj príčina, prečo nie sú blesky tak časté napríklad v zime.

Vzácnym javom vyskytujúcim sa pri búrkach je guľový blesk. Máva tvar gule priemeru od niekoľko centimetrov po niekoľko metrov, prejavuje sa svetielkovaním v rôznych farbách, voľne sa vznáša vo vzduchu alebo klesá nadol. Čas jeho života je od niekoľko sekúnd po niekoľko minút. Niekedy mizne výbuchom, inokedy sa ticho rozplynie. Do budov najčastejšie vniká komínmi alebo oknami, a má deštruktívne účinky, pri dotyku vznikajú popáleniny. Jeho pôvod nie je dosiaľ celkom objasnený, väčšinou sa usudzuje, že ide o istú formu existencie plazmy v atmosfére.