Zazwyczaj pioruny mają swoje źródło w chmurach burzowych, a sięgają powierzchni ziemi lub rozprzestrzeniają się między chmurami. Jednak istnieją też zupełnie inne błyskawice, które rodzą się na ziemi i sięgają chmur. Stanowią one jedynie 1 procent wszystkich piorunów.
Podczas jednej z burz, która przetoczyła się nad amerykańskim stanem Kansas, udało się ten fenomen sfilmować. Źródłem błyskawic były wieżowce, a dokładniej znajdujące się na nich anteny i maszty telekomunikacyjne. Odwrócone błyskawice powstają w wyniku działalności ludzkiej, czyli stawianych przez nas wysokich obiektów, w tym np. turbin wiatrowych.
Ostre, metalowe elementy ich konstrukcji, przeważnie piorunochrony, wyzwalają ładunki elektryczne, które niczym tańcząca kobra pną się ku górze. Przypominają wówczas rozgałęzione drzewa. Naturę tych wyjątkowych zjawisk chcą poznać badacze piorunów z brazylijskiego Narodowego Instytutu Badań Kosmicznych (INPE) w São Paulo, dlatego próbują je filmować za pomocą tzw. superszybkich kamer, które rejestrują tysiące klatek na sekundę.
Przy tak dużej ilości klatek nagranie wygląda, jakby było zrobione w dużym spowolnieniu, a to dlatego, że jest niezwykle dokładne. Możemy zobaczyć to, czego nie widzi w normalnych warunkach ludzkie oko, co dzieje się w ułamku sekundy, a co tworzy błyskawicę.
Naukowcy są zdania, że tego typu błyskawice wyzwala intensywne pole elektryczne, które powstaje na wysokich konstrukcjach podczas przechodzącej burzy. Dodatni ładunek jest przyciągany do dużej ilości ładunków ujemnych skoncentrowanych u podstawy chmury burzowej.
Problem tych błyskawic narasta, ponieważ stawiamy coraz więcej wieżowców, wież telefonii komórkowej czy turbin wiatrowych przez co liczba takich piorunów wciąż rośnie, a bywają one bardzo niebezpieczne dla tych konstrukcji. Badanie ich przyczyni się do powstania mechanizmów ochrony przed nimi.
Przy okazji udoskonalone zostaną także urządzenia do rejestracji wyładowań atmosferycznych, a co za tym idzie, poprawiona zostanie sprawdzalność prognozy pogody, w których burze odgrywają bardzo dużą rolę, zwłaszcza w krajach strefy międzyzwrotnikowej.
Brazylijscy naukowcy mają już na swoim koncie kilka sukcesów. To właśnie im pierwszym udało się sfilmować dzięki kamerze rejestrującej 20 tysięcy klatek na sekundę, moment uderzenia tradycyjnej błyskawicy w budynki mieszkalne.
Do tej pory nie udało się tego zrobić, ponieważ nie wiadomo, w który budynek może uderzyć piorun i kiedy to się stanie, a przecież sprzęt musi się znajdować blisko tego miejsca, aby nagranie było jak najlepszej jakości. Naukowcy długo polowali na te najbardziej gwałtowne burze, które przetaczały się nad São Paulo. Po wielu próbach wreszcie się udało.
Dotychczas nie do końca wiedzieliśmy co się dzieje, gdy piorun uderza w budynek, stąd też wielokrotnie zdarzało się, że dochodziło do spalenia instalacji i zniszczenia elektronicznego sprzętu w wielu mieszkaniach, mimo, że budynki były wyposażone w instalację odgromową.
Na nagraniu widoczny jest rozgałęziający się piorun z ujemnym ładunkiem wychodzący z chmury w kierunku ziemi. W tym czasie w setnych częściach sekundy w przeciwnym kierunku wędrują mniejsze pioruny o dodatnim ładunku, nazywane pilotami, które są wytwarzane przez piorunochrony na szczytach 60-metrowych budynków.
Gdy wyładowania o przeciwnych ładunkach łączą się ze sobą tworzą oślepiający błysk. Powstaje wówczas tak dużo energii, że mogłaby ona zasilać 100-watową żarówkę przez 2 miesiące. Można ją porównać do wybuchu ładunku o masie ponad 120 kilogramów trotylu.
Mimo, że piorunochron został wynaleziony niemal 270 lat temu, to jednak wciąż go udoskonalamy. Benjamin Franklin, amerykański fizyk, który wynalazł instalację odgromową, marzyłby o zobaczeniu powyższych nagrań.
Choć wynalazł on piorunochron zakończony ostro, to jednak późniejsze badania wykazały, że lepsze jest zakończenie tępe i takie jest dzisiaj stosowane powszechnie. To się jednak może ponownie zmienić, gdy badacze wyciągną wnioski ze swoich badań.
Źródło: TwojaPogoda.pl / Geophysical Research Letters.