Fizyka wyładowań atmosferycznych od dekad wprawia naukowców w osłupienie – nie ma nawet pewności, jak powstają. Najczęściej przytaczana teoria mówi, że masy kryształków, pary wodnej i powietrza ścierają się w chmurze burzowej, wytwarzając pole elektryczne. Cięższe (ujemne) cząsteczki poruszają się ku dołowi chmury, a lżejsze (dodatnie) gromadzą się w górnych warstwach. Różnica ładunków sprzyja powstawaniu wyładowań atmosferycznych. Teraz naukowcy z Uniwersytetu Australii Południowej opublikowali pracę, która rzuca nowe światło na niektóre zagadki błyskawic i piorunów. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Journal of Physics D: Applied Physics.
Czytaj też: Życie na Ziemi powstało dzięki megaburzom? Nowa teoria zwraca uwagę na pioruny
Dr John Lowke, główny autor badań, mówi:
Istnieje kilka podręczników na temat błyskawic, ale żaden nie wyjaśnił, jak tworzą się zygzaki (zwane stopniami), dlaczego elektrycznie przewodząca kolumna łącząca stopnie z chmurą pozostaje ciemna i jak błyskawica może podróżować na odległość kilometrów. Teraz wiemy więcej.
Kiedy uderza piorun?
Piorun powstaje, gdy elektrony uderzają w cząsteczki tlenu z wystarczającą energią, aby utworzyć wysokoenergetyczne cząsteczki tlenu singletowego delta. “Oderwane” elektrony tworzą silnie przewodzący stopień – początkowo świecący – który redystrybuuje pole elektryczne, powodując powstawanie kolejnych.
Kolumna przewodząca łącząca stopień z chmurą pozostaje ciemna, gdy elektrony przyłączają się do neutralnych cząsteczek tlenu, po czym następuje natychmiastowe oderwanie elektronów przez cząsteczki singletowe delta.
Dr John Lowke wyjaśnia:
Zrozumienie, w jaki sposób są inicjowane wyładowania atmosferyczne jest ważne, abyśmy mogli opracować sposoby lepszej ochrony budynków, samolotów, a nawet ludzi.
O ile uderzenie pioruna w człowieka wciąż jest rzadkością, o tyle w przypadku budynków dochodzi do tego regularnie, zwłaszcza w przypadku konstrukcji wysokich i izolowanych. Empire State Building jest uderzany ok. 25 razy rocznie. Najlepsze zabezpieczenie przed takimi zdarzeniami dają piorunochrony, ale ich konstrukcja praktycznie nie zmieniła się od 1752 r., w którym to Benjamin Franklin takowy skonstruował.
Czytaj też: Co się dzieje z człowiekiem trafionym przez piorun? Jedna osoba na dziesięć ginie od porażenia
Wciąż istnieje wiele struktur, które nie są chronione przed piorunami, a w Australii istnieje potrzeba wprowadzenia nowych norm, bo uderzenia piorunów zdarzają się coraz częściej.
Dr John Lowke podsumowuje:
Poprawa ochrony przeciwpiorunowej jest teraz tak ważna ze względu na bardziej ekstremalne zjawiska pogodowe wynikające ze zmian klimatycznych. Podczas gdy rozwój przyjaznych dla środowiska materiałów kompozytowych w samolotach poprawia wydajność paliwa, materiały te znacznie zwiększają ryzyko uszkodzenia przez piorun, więc musimy przyjrzeć się dodatkowym środkom ochrony.
