Każda burza jest potencjalnie niebezpieczna, nawet najsłabsza. Jednak są błyskawice, które nigdy nie wyrządzą nikomu krzywdy, jak i takie, które stanowią wyjątkowe zagrożenie. Zdecydowana większość piorunów występuje między chmurami, wysoko nad ziemią. Nie są dla nas groźne.
Jednak mniej niż 10 procent błyskawic to tzw. pioruny doziemne, czyli takie, które tworzą się w chmurach i sięgają powierzchni ziemi. To one mogą uderzać w ludzi oraz drzewa, samochody i budynki, a więc wszelkie przedmioty znajdujące się pod gołym niebem, nie zabezpieczone instalacją odgromową.
Spośród tych zaledwie kilku procent piorunów co dziesiąty jest podwójnie niebezpieczny. Pioruny powstają w wyniku nierównowagi ładunku elektrostatycznego między chmurami burzowymi a ziemią. Z przyczyn, które wciąż nie są do końca jasne dla naukowców, ujemnie naładowane cząsteczki często gromadzą się na dnie chmur burzowych, podczas gdy dodatnio naładowane zbierają się u wierzchołków chmur oraz na powierzchni ziemi.
Ten układ tworzy pole elektryczne, które może zaburzać strukturę cząstek zawieszonych w powietrzu wokół niego. Pole zasadniczo oddziałuje na pobliskie cząsteczki, wytwarzając jony dodatnie i wędrujący pas elektronów. Cząstki te razem tworzą rodzaj gulaszu jonowo-elektronowego zwanego plazmą, który okazuje się być doskonałym przewodnikiem.
Stopniowo elektrony z tego gulaszu zaczynają przemieszczać się w kierunku ziemi w mniej więcej 50-metrowych segmentach, które prawdopodobnie są częściowo sterowane przez przewodzące kieszenie powietrza, wytwarzane przez pył lub inne cząstki. W ostatniej chwili z ziemi unosi się kolejny strumień dodatnio naładowanych cząstek, a oba strumienie spotykają się w powietrzu.
Ta interakcja natychmiast tworzy kanał łączący chmury i ziemię, po którym może podążać wiele innych elektronów. Uderzenie pioruna jest zatem przepływem bardzo wielu elektronów przez ten kanał. Po jednym źródle może przepłynąć nawet miliard bilionów elektronów w czasie krótszym niż milisekunda.
Zazwyczaj wszystko to kończy się krótkim błyskiem, ale niektóre uderzenia utrzymują prąd nawet tysiąc razy dłużej niż wynosi średnia. Mówimy wówczas o prądzie ciągłym. Podczas tych uderzeń elektrony przepływają przez dziesiątki milisekund dłużej niż przy krótkich uderzeniach, które nie posiadają prądu ciągłego.
Prąd ciągły nie jest tak silny jak sam błysk. Podczas gdy błysk może mieć prąd szczytowy wynoszący 20 tysięcy amperów (uśredniony z wielu skoków złożonych, które składają się na pojedynczy błysk), prąd ciągły mierzy od 100 do 1000 amperów. Jednak ciągły prąd trwa znacznie dłużej, co czyni go bardzo skutecznym „miotaczem ognia”.
To właśnie błyskawice z prądem stałym, nazywane „gorącymi piorunami”, podgrzewające do czerwoności przedmioty, w które trafią, są przyczyną pożarów budynków czy drzew. Aby ich uniknąć amerykańcy naukowcy z Narodowej Sieci Detekcji Wyładowań (NLDN) testują zupełnie nowe narzędzie, które powstało przy współudziale fińskiej firmy Vaisala, specjalizującej się w urządzeniach meteorologicznych.
Średnia gęstość uderzeń piorunów doziemnych w latach 2014-2018. Fot. Vaisala.Za pomocą czujników naziemnych oraz satelitów meteorologicznych nowej generacji będzie możliwe identyfikowanie piorunów z prądem ciągłym na całej naszej planecie z dokładnością do 2 kilometrów, a na terytorium Stanów Zjednoczonych nawet do 200 metrów.
To pierwsze takie narzędzie, które może się okazać niezwykle pomocne dla strażaków. Będą oni mogli śledzić burze, a następnie lokalizować obiekty, w które uderzyły pioruny z prądem ciągłym. Dalsze badania wyrządzonych szkód posłużą lepszemu zrozumieniu tego zjawiska i w przyszłości udoskonaleniu systemów wczesnego ostrzegania.
Jeśli będziemy identyfikować te zjawiska, będziemy też mogli zawczasu przed nimi ostrzegać ludność zagrożonych obszarów. System testowo rozpocznie działalność jeszcze przed końcem tego roku. Te specyficzne pioruny będzie można lokalizować już minutę po ich wystąpieniu.
Źródło: TwojaPogoda.pl / Vaisala / NLDN.