Blesky zohrávajú kľúčovú úlohu pri vývoji života na našej planéte. Elektrický prúd je spôsob, ako sa príroda pokúša neutralizovať oddelenie náboja, ktorý sa vytvoril v oblakoch následkom prudkých pohybov častíc. Pri výbojoch vzniká až 300 000 ampérov a 1 mld. Voltov! Pre zaujímavosť, najdlhší blesk dosiahol dĺžku až 673 km, najintenzívnejší mal dĺžku trvania 13,5 sekundy a najrozsiahlejší blesk zaberal plochu 115 000 km2 (podobne ako rozloha Grécka). Lesné požiare iniciované bleskami hrajú dôležitú úlohu v prirodzenom životnom cykle lesov. Počas výboja vzniká obrovské teplo +33 000°C (5-krát teplejšie ako slnečný povrch). Pri tejto vysokej teplote je stĺpec blesku plazma, plyn s mnohými z jeho atómov rozdelený na elektricky nabité častice, negatívne nabité elektróny a pozitívne nabité ióny. Takýto plyn sa považuje za „ionizovaný“. Elektrický prúd predstavuje pohyb týchto nabitých častíc cez bleskový kanál – predovšetkým pohyb elektrónov.

Obrázok 1 Proces ionizácie a pohyb častíc v oblaku (Zdroj obrázka: Dr. E. Philip Krider z Univerzity v Arizone)

Zrážky medzi časticami vytvárajú elektrický náboj nevyhnutný pre vznik blesku. Ak sú teploty v oblaku chladnejšie ako -15 °C (nad bodkovanou čiarou na obrázku vyššie), krúpy sa záporne nabijú po zrážke so snehovým kryštálom. Snehový kryštál je kladne nabitý a je prenášaný do horného oblaku pomocou výstupných prúdov. Pri teplote teplejšej ako -15 °C (ale stále pod bodom mrazu) sa polarita zmení. V hornej časti búrky sa hromadí veľké množstvo pozitívneho náboja. Uprostred oblaku sa hromadí vrstva záporného náboja (menší objem kladného náboja sa nachádza pod vrstvou záporného náboja).


Obrázok 2 Skutočné rozdelenie náboja v oblaku a jeho tripolárna štruktúra: 1a) hlavné záporné nábojové centrum, 1b) horné kladné nábojové centrum, 1c) dolné kladné nábojové centrum (Zdroj obrázka: Dr. E. Philip Krider z Univerzity v Arizone)

Elektrické pole spôsobí, že okolitý vzduch sa rozdelí na kladné ióny a elektróny – vzduch je ionizovaný. Táto ionizácia znamená, že elektróny a protóny sú od seba vzdialenejšie ako v pôvodnej molekulárnej alebo atómovej štruktúre. Inak povedané, v prirodzenom prostredí majú molekuly rovnaký počet elektrónov aj protónov, v tomto stave je atóm elektroneutrálny. Ak sa tento pomer zmení, vzniká  ionizovaný vzduch, tiež označovaný ako plazma (plazma je vysoko ionizovaný plyn). Plazma je nástroj, ktorý má príroda na neutralizáciu separácie náboja v elektrickom poli. Na proces ionizácie môžeme pozerať ako na vykopanie tunela cez horu, aby prešiel vlak – v našom prípade blesk. Po ionizačnom procese sa začína formovať cesta medzi oblakom a zemou.

Keď sa ionizačný proces začne a tvorí sa plazma, dráha pre blesk sa nevytvorí okamžite. V skutočnosti existuje veľa potenciálnych ciest ionizovaného vzduchu vychádzajúcich z oblaku. Tieto cesty sa zvyčajne označujú ako „step leader“ – kroky lídrov (výbojov). Kroky lídrov sa šíria smerom k Zemi v žiarivých skokoch asi po 50 metroch. Sú tak rýchle, že ich okom vidíme ako lúče. Vzduch nemusí ionizovať rovnako vo všetkých smeroch. Prach alebo nečistoty (akýkoľvek predmet) vo vzduchu môžu spôsobiť ľahší prechod vzduchu v jednom smere, čo dáva väčšiu šancu, že líder dosiahne zem rýchlejšie v tomto smere. Tvar elektrického poľa môže tiež výrazne ovplyvniť ionizačnú cestu. Tento tvar závisí od umiestnenia nabitých častíc, ktoré sú v tomto prípade umiestnené na dne mraku a zemského povrchu. Ak je oblak rovnobežný s povrchom Zeme, budú sa dve nábojové miesta správať ako dve nabité rovnobežné dosky. Siločiary (elektrický tok) generované separáciou náboja budú kolmé na oblak a zem.

Obrázok 3 Šírenie lídra a spätného výboja pred samotným bleskom. (Zdroj obrázka: Dr. E. Philip Krider z Univerzity v Arizone)

Takže teraz máme elektricky nabitý mrak s neustále rastúcimi lídrami, ktorí sa postupne rozťahujú smerom k Zemi. Vyžarujú purpurovú žiaru a môžu generovať ďalších vodcov. Líder má v zásade dve možnosti – pokračovať v raste plazmy alebo trpezlivo čakať v jeho súčasnom stave v plazme, kým iný vedúci nedosiahne cieľ. Líder, ktorý sa dostane na zem ako prvý, poskytuje cestu – prechod elektrického prúdu z oblaku na zem. Toto však ešte nepredstavuje úder blesku.

Keď sa lídri blížia k zemi, objekty na povrchu začnú reagovať na silné elektrické pole. Objekty vysielajú do oblaku „Upward discharge“ – spätný výboj. Tento výboj má tiež purpurovú farbu. Všetky predmety na povrchu zeme vytvárajú v tomto momente pozitívny spätný výboj, pretože sú vystavené silnému vplyvu búrkového oblaku. Akonáhle je výboj vyvinutý, už ďalej nerastie smerom k oblaku. Spätný výboj (Streamer) trpezlivo čaká a natiahne sa nahor, keď sa priblížia lídri. Premostenie je úlohou lídrov, ktorí postupujú dolu z oblaku.

Spätný výboj (Streamer) môže ojedinele spôsobiť smrť, patrí medzi 5 možností usmrtenia bleskom. Viac bude v ďalšom článku nášho seriálu.

Spätný výboj poznáme aj ako Eliášov oheň. Je to optické a akustické , neexplozívne vybíjanie statickej elektriny. Prejavuje sa bzučaním, práskaním, syčaním a za šera alebo tmy vidno na vyčnievajúcich predmetoch modrasté mihotavé plamienky alebo iskry. Ľuďom sa ježia chlpy, vlasy alebo mravenčia prsty. Eliášov oheň je znakom vysokej intenzity elektrického poľa pred búrkou a varovný signál vysokého nebezpečia úderu blesku, preto je nutné ihneď opustiť exponované miesta.

Eliášov oheň na hore Sonnblick

Spojenie medzi lídrom a spätným výbojom vytvára „skrat“ medzi nábojom v mraku a nábojom v zemi. Silný prúd putuje následne späť kanálom zo zeme smerom k oblaku. Toto je prvý prechod elektrického prúdu. Veľké prúdy (typicky 30 000 ampérov v tomto prvom zdvihu) zahrejú vzduch na asi 33 000°C (5-krát teplejšie ako slnečný povrch). V tomto bode končí veľa bleskov typu CG. V približne 50% výbojov z mraku na zem sa sekvencia zdvihu a návratu opakuje viackrát. Nasleduje o niečo menej silný následný ťah, ktorý putuje späť kanálom po oblak. Po tomto druhom ťahu môže nasledovať tretí, štvrtý atď.

Elektrický prúd je spôsob, ako sa príroda pokúša neutralizovať oddelenie náboja. Blesk, ktorý vidíme, nie je úder, je to reakcia okolitého prostredia na elektrický výboj. Pretože pri údere blesku existuje obrovské množstvo prúdu, existuje tiež obrovské množstvo tepla. Teplo je príčinou bielo-modrého blesku, ktorý vidíme. Hrom je rázová vlna, ktorá vyžaruje z celej dráhy blesku, následne sa rozširuje okolitým vzduchom. To neznamená, že hrom je neškodný. Naopak, ak ste dosť blízko, môžete pocítiť rázovú vlnu, ktorá otriasa okolím. Rázová vlna, ktorá v hrome pôsobí môže poškodiť okolie alebo zraniť ľudí.

Ako sa správať v prípade nebezpečenstva blesku, kde sú nebezpečné miesta počas búrok, ako delíme blesky, prípadne čo sú to ionosferické blesky.. To všetko sa dozvieme v ďalšej časti nášho seriálu o extrémnych prejavoch počasia.

Mohlo by Vás zaujímať
Čítať ďalej

Lavínová mapa Malej Fatry

Interaktívna mapa lavínového územia pre pohorie Malá Fatra. Rozdelená je podľa zón odtrhu, transportu a akumulácie lavín. Doplnkom…