Jak powstają pioruny i skąd się biorą burze?

Burze i towarzyszące im pioruny jedne osoby wprawiają w zachwyt, a u innych budzą strach. Trzeba jednak przyznać, że wspomniane zjawisko atmosferyczne jest bardzo piękne, ale wiąże się z nim równie ogromne niebezpieczeństwo.

Trudno jest przewidzieć kiedy i gdzie pojawi się burza. Często pojawiają się one niespodziewanie i są bardzo gwałtowne. W sieci znajdziemy także radary burz online, są to mapy pogodowe Polski oraz Europy gdzie zobaczymy aktualną pozycję burzy – radar opadów i mapa burzowa dostępna jest na stronie radarburz.pl. Dlatego też tak ważne jest, aby podczas burzy schronić się w bezpiecznym miejscu. Jednak nie wszyscy tak czynią, istnieje grupa tzw. łowców burz, którzy marzą o tym, aby znaleźć się jak najbliżej tego niebezpiecznego zjawiska atmosferycznego. Wiedzą, że tylko w ten sposób będą mogli uchwycić na zdjęciu niesamowite momentu, które później będą podziwiane przez inne osoby.

Obserwując z bezpiecznego miejsca pioruny na niebie człowiek zaczyna się zastanawiać: Jak powstają pioruny? Skąd się bierze burza? Na pytanie gdzie jest burza znajdziesz na stronie https://radarburz.pl/gdzie-jest-burza/ Odpowiedź na te i wiele innych pytań zna Fizyka. Jeśli jednak nie jesteście i nigdy nie byliście dobrzy z tego przedmiotu my postaramy się odpowiedzieć w jak najprostszy sposób na nurtujące Was pytania.

Co to jest piorun i jakie są jego rodzaje?

Najprościej rzecz ujmując piorun jest świecącym wyładowaniem elektrycznym, które występuje w atmosferze ziemskiej. Do piorunów dochodzi pomiędzy naładowaną chmurą i punktem znajdującym się na powierzchni Ziemi, pomiędzy dwoma naładowanymi chmurami, albo pomiędzy przeciwnie naładowanymi warstwami jednej chmury. Najczęściej pioruny towarzyszom burzom.
W chmurach burzowych dochodzi do gromadzenie się ładunków elektrycznych. Powstające różnice potencjałów prowadzą do wyładowań iskrowych zwanych po prostu piorunami.

Pioruny mogą być liniowe, wówczas wybierają one jak najkrótszą drogę do ziemi. Błyskawica najczęściej jest zygzakowata, a ta za sprawą tego, że może ona wędrować różnymi kanałami wyładowania, które zależą od stopnia jonizowania powietrza. Energia wyładowania jest raczej nieduża, pomimo dużych wartości napięcia i prądu, czas jej występowania jest niezwykle krótki. Mimo wszystko piorunom może towarzyszyć temperatura dochodząca do kilku tysięcy stopniu Celsjusza, co może wywołać pożar.
Piorun może także przybrać formę kulistą. Trudno jest wyjaśnić sposób jego powstawania, gdyż nie zostało to do końca zbadane. Może on się poruszać i zatrzymywać nieruchomo nawet na dłuższy czas w jednym miejscu. Pioruny kuliste potrafią nawet przenikać przez szyby, mogą wpaść do mieszkania przez komin, albo otwarte okno. Nie można się przed nim do końca zabezpieczyć, jednak trzeba się ich wystrzegać bo są one bardzo niebezpieczne. Pioruny kuliste całe szczęście występują dość rzadko.

Jak powstaje piorun?

Jeszcze przed pierwszym piorunem i grzmotem, w chmurach burzowych dochodzi do wytworzenia się pola elektrycznego. We wnętrzu chmury elektrony odrywają się od atomów i swobodnie się przemieszczają. Następnie dochodzi do jonizowania neutralnych atomów w cząstkach gazów, przez co wytrącane są z nich elektrony. W taki właśnie sposób dochodzi do wytworzenia się w chmurach „zjonizowanych ścieżek” (z jonami dodatnimi), albo ścieżek posiadających dodatkowe elektrony (jony ujemne). Wspomnianymi ścieżkami biegną właśnie pioruny, czyli wyładowania prądu elektrycznego. Dochodzi do tego z tego względu, że w gazach, czyli również w powietrzu, przepływ prądu polega na niczym innym jak na ruchu jonów.

Widziane przez nas na niebie „błyskawice”, to efekt przeskakujących jasnych iskier elektrycznych biegnących różnymi ścieżkami. Piorun może zmierzać nie tylko w kierunku Ziemi, ale również w kierunku innych chmur, albo porusza się w obrębie jednej chmury. Droga piorunów uzależniona jest od tego, jak przebiegają zjonizowane kanały w powietrzu. Poruszające się iskry poszukują dróg, które będą najbardziej zjonizowane, po drodze mogą one się zatrzymywać na dosłownie ułamki sekund, aby sprawdzić jakie powietrze panuje na drodze iskry. Właśnie w taki sposób dochodzi do powstania skierowanych ku Ziemi rozgałęzionych błyskawic.

Jak powstaje burza? Skąd się bierze burza?

Burza jest zjawiskiem atmosferycznym, któremu często towarzyszą opady deszczu, gradu, silny wiatr, a także wyładowania atmosferyczne, czyli pioruny. To one rozbłyskują się na niebie, przeszywają ciemne chmury i wprawiają w zachwyt niejedną osobę.
Pewnie nie raz zastanawialiście się jak dochodzi do powstania burzy, bo przecież nie każda ciemna chmura musi być zaraz chmurą burzową.

Zacznijmy od tego, że powietrze które znajduje się w górnych warstwach atmosfery jest znacznie zimniejsze niż powietrze znajdujące się przy samej Ziemi. Musicie również wiedzieć, że ciepłe powietrze jest dużo lżejsze od zimnego powietrza. Dlatego też pewnie nie zdziwi Was to, że ciepłe powietrze unosi się w górę, podczas tej drogi dochodzi do jego rozprężania. Podczas tego procesu gazy znajdujące się w powietrzu ulegają szybkiemu i znacznemu ochładzaniu. Powietrze, które się wznosi podczas rozprężania ulega ochłodzeniu, staje się ono chłodniejsze od otoczenia, czyli cięższe i zaczyna opadać.

Proces ten wygląda troszkę inaczej, gdy we wznoszącym się powietrzu znajdują się duże ilości pary wodnej. Wraz z ochładzaniem się powietrza, para wodna zaczyna się kondensować, czyli skraplać. Podczas kondensacji dochodzi do wydzielania dużej ilości ciepła. Uwalniane ciepło sprawia, że wilgotne powietrze stygnie dużo wolniej i jest cieplejsze, przez co też jest lżejsze od otoczenia. To właśnie ten mechanizm sprawia, że w obszarze burzy powietrze gwałtownie się wznosi, osiągając nawet wysokość powyżej 15 000 m. Na tej wysokości temperatura jest bardzo niska, dlatego też kropelki wody zamieniają się w lód. Łączenie się pojedynczych zamrożonych kropli tworzy duże kryształy. Zbyt duże kryształy lodu zaczynają w końcu spadać, a razem z nimi przemieszcza się także zimne powietrze. Podczas opadania dochodzi do topnienia cząsteczek lodu, w efekcie czego z chmur pada deszcz. Zaraz po tym jak chłodne powietrze dotrze do Ziemi zaczyna się rozchodzić na boki. Dlatego też przed burzą bardzo często odczuwalny jest chłodny wiatr.

Powstawanie burzy i towarzyszących jej piorunów może wydawać się dość skomplikowane. Jednak mamy nadzieję, że nasze krótkie wyjaśnienie pomogło Wam uzmysłowić sobie jak przebiega ten proces. Nie musicie być fizykami, aby wiedzieć jak powstają pioruny i burze, piękne a zarazem bardzo niebezpieczne zjawiska atmosferyczne.