Jak powstaje burza,
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Jak powstaje burza?
Joanna Czub IIB
Istnieje kilka rodzajów tego zjawiska atmosferycznego podzielonych głównie ze względu na rodzaj towarzyszących im opadów, jednak najważniejsze cechy charakteryzujące burzę to bez wątpienia wyładowania elektryczne, które możemy oglądać w postaci błyskawic oraz słyszeć towarzyszące im grzmoty. Gdy mamy możliwość tych zjawisk rzadko kiedy zdajemy sobie sprawę z tego, że jesteśmy świadkami gwałtownego przepływu energii elektrycznej i jej uziemienia. Kryje się za tym bardzo skomplikowany proces fizyczny, jednak skupmy się na razie na samym procesie powstawania tego niezwykłego zjawiska, a potem omówimy wszystkie jego niezwykłe cechy.
1.Proces powstawania burzy.
Rozwój burzy wygląda następująco: następuje szybki rozwój ogromnych chmur burzowych (tzw. Cumulonimbusy, osiągające wysokość 10-16 km i szerokość 8km), nadciąga wilgotny, chłodny wiatr i po chwili występują opady (deszcz, śnieg, grad, zależy od części świata i pory roku) oraz wyładowania elektryczne(osiągające niekiedy długość kilkudziesięciu kilometrów). Po 20-30 minutach od uderzenia pioruna w pojedynczej komórce (Chmurze) burzowej zaczyna dominować prąd zstępujący i chmura „wyparowuje”. Na całym świecie w tym samym czasie ma miejsce około 1800 burz i około 100 wyładowań atmosferycznych w ciągu sekundy.
Wszystko przez to, że temperatura powietrza ochładza się wraz ze wzrostem wysokości na całym świecie. Ciepłe powietrze lżejsze od zimnego unosi się do góry, gdzie się ochładza i rozpręża dzięki czemu po dotarciu na górę jest cięższe od otoczenia w związku z czym opada. Ale, gdy w powietrzu unosi się para wodna w czasie wznoszenia pod wpływem obniżenia temperatury skrapla się i kondensuje wydzielając dużo ciepła. Uwalniające się ciepło spowalnia proces stygnięcia, dzięki czemu para wodna dłużej pozostaje lżejsza od otoczenia. Właśnie ten proces powoduje u chmur szybkie osiąganie wysokości przekraczającej 16 km, podczas burzy. Na tej wysokości panuje bardzo niska temperatura (ok. -60°C). Z kolei zimny wiatr powoduje zimne powietrze, które natychmiast po dotarciu do powierzchni ziemi zaczyna rozchodzić się na wszystkie strony.
Pojedyncze komórki burzowe czasami łączą się tworząc multikomórki burzowe, lub układają się w linię szkwału (wzdłuż frontów chłodnych).
Przy odpowiednich warunkach (np. zmiany kierunku lub prędkości wiatru na różnych wysokościach tzw. uskoki wiatru) powodujących odseparowanie prądu wstępującego od zstępującego pojedyncza chmura burzowa może przemienić się w superkomórkę i istnieć przez wiele godzin.
2. Zjawiska towarzyszące burzy:
a) Opady.
Opady to na ogół woda w stanie ciekłym lub stałym, będąca efektem kondensacji pary wodnej spadająca z chmur na powierzchnię
Ziemi unosząca się w powietrzu na
niewielkiej wysokości. Opad który nie Deszcz i mżawka różnią się tylko intensywnością
dociera do ziemi nazywamy virgą.
Opady atmosferyczne dzieli się na:
I. Pionowe:
- deszcz
- mżawkę
- śnieg
- krupy
- grad
II. Poziome(osady atmosferyczne): Śnieg
- ciekłe np. rosa
- stałe np. szadź, szron i gołoledź
Można je też podzielić ze względu na czas trwania. Wtedy wyróżnia się:
I. Opady ciągłe – trwające nieprzerwanie przynajmniej przez godzinę od jednej obserwacji do drugiej. Padają z chmur stratocumulus, altostratus
i nimbostratus pokrywających całe niebo. Krupy są stosunkowo mniejsze od gradu
II. Opady przelotne – charakteryzujące się nagłym wystąpieniem i nagłym zanikiem. Są krótkotrwałe, a w okresach między ich występowaniem pojawia się całkowicie bezchmurne niebo. Padają z chmur cumulus i cumulonimbus.
III. Opady z przerwami – występują gdy niebo zostaje całkowicie lub prawie całkowicie zachmurzone w przerwach między ich występowaniem. Padają z chmur stratocumulus i altostratus.
Rosa
Szadź i gołoledź w zasadzie nie różnią się bardzo od szronu
b) Piorun.
Jest to wyładowanie elektryczne o bardzo dużym natężeniu, które przenosi
z dołu chmury na ziemię ujemne ładunki elektryczne. Przepływ tych ładunków ma miejsce również wewnątrz chmury między jej poszczególnymi warstwami.
Gdy ładunek przewodni zaczyna wędrować ku ziemi(na której znajdują się ładunki dodatnie przyciągające ładunki ujemne), przenosząc ujemny ładunek elektryczny pozostawia za sobą kanał silnie zjonizowanego (naelektryzowanego) powietrza o średnicy 1-5 cm, tworzący po drodze rozgałęzioną ścieżkę, czyli błyskawicę. Ziemi zawsze dosięga jedna, najdłuższa gałąź sprowadzając ładunki ujemne, które wtedy łączą się z ładunkami dodatnimi, za sprawą których zostały sprowadzone na ziemię. Intensywny przepływ ładunków dodatnich trwa zaledwie 0.0001 sekundy, ale i tak jest ponad 1000 razy większy od przepływu domowej sieci energetycznej.
Następnie wyjątkowo jasne wyładowanie biegnie w górę tym samym kanałem przenosząc do chmury cząsteczki zwane powrotnymi. W czasie burzy ma miejsce wiele takich wyładowań Czasem z klasycznych piorunów tworzą się pioruny kuliste wstępnych oraz powrotnych, nieraz poprzez ten sam zjonizowany kanał. Są powtarzane w ciągu ułamka sekundy, dopóki ładunki w chmurze nie zostaną zneutralizowane. Przepływ prądu powoduje bardzo wysoką temperaturę i w konsekwencji świecenie powietrza w miejscu kanału tworzącego błyskawicę. Grzmot, dźwięk towarzyszący błyskawicy jest również skutkiem rozgrzania powietrza. Nagły wzrost temperatury powoduje również nagły wzrost ciśnienia w wyniku którego tworzy się grzmot.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]