Piorun piorunowi nie równy, czyli rodzaje błyskawic

Czym są zatem pioruny? Rozpatrzymy na przykładzie wyładowania doziemnego. Pioruny to wyładowania elektryczne o bardzo dużym natężeniu powstające pomiędzy ujemnie naładowaną podstawą chmury a dodatnio ziemią (wyładowanie doziemne), a także ujemnie naładowaną górną częścią chmury i ujemnie podstawą (wyładowanie chmurowe).

Aby powstało wyładowanie musi powstać odpowiednio duża różnica potencjałów, gdyż powietrze jest izolatorem. Gdy ta różnica zajdzie i powietrze nie będzie już w stanie dłużej utrzymać ładunków w izolacji powstaje strumień ładunków dodatnich (wyładowanie wstępne). Strumień ten wytwarza kanał silnie rozgrzanego, zjonizowanego gazu, który zaczyna świecić, co widzimy jako błyskawicę. Dzięki wysokiej temperaturze  wydzielają się ujemnie naładowane elektrony  i dochodzi do rozwoju wyładowania liderowego (prekursora). Z powierzchni ziemi wybiegają ładunki dodatnie (wyładowanie oddolne) naprzeciw  ujemnym ładunkom z chmury. Gdy dojdzie do zetknięcia się różnych ładunków powstaje przepływ ładunków dodatnich ku chmurze (wyładowanie powrotne). Takich powrotów może być dziesiątki, aż różnica potencjałów nie zostanie zniwelowana. Dzieje się to wszystko bardzo szybko, dlatego widzimy jeden błysk, a czasem kilka wzdłuż jednego kanału wyładowania.  Nagłe rozgrzanie kanału plazmatycznego doprowadza do powstania silnej fali uderzeniowej słyszalnej jako grzmot. Prędkość wyładowania może dochodzić nawet do 10tyś km/h, a temperatura rozgrzanego gazu w kanale może wynieść 25-30tyś stopni Celsjusza!¹

Typy wyładowań:

Doziemne (CG)– zainicjowane w chmurze Cb, wyładowanie docierające do wysokich budowli/powierzchni Ziemi. Najgroźniejsze ze wszystkich wyładowań.
Ziemia-chmura (GC)– jedno z piękniejszych i rzadziej występujących wyładowań. Inicjacja następuje najczęściej na wysokich konstrukcjach (np. iglice). Wyładowanie pilotujące zmierza w kierunku chmury. Podczas  pościgów udało się jednemu z nas złapać te wyjątkowe wyładowanie ( na poniższym zdjęciu pięknie widać jak wyładowanie pośrodku zdjęcia zmierza ku chmurze, gdzie pod podstawą chmury zaczyna się rozgałęziać)

Wewnątrzchmurowe– nie widać błyskawicy tylko jej rozbłysk w chmurze.
Chmura-chmura (CC)–  może występować w obrębie jednej chmury bądź między dwiema komórkami burzowymi. Do tego typu wyładowań należy Anwil Crawler- wyładowanie zapoczątkowane w górnej części chmury, przemieszcza się w kierunku pionowym, by w dolnej części chmury zmienić na kierunek poziomy. Podczas poziomego przemieszczenia wyładowanie rozgałęzia się i przypomina wyglądem pełzającego pająka.

Chmura-powietrze (CA) – wyładowanie zapoczątkowane w górnej części chmury, przemieszcza się w kierunku poziomym. Można je porównać do drzewka wyrastającego z górnej części chmury, które jednak nie sięga ziemi. 

Wyróżnia się wyładowania ze względu na ładunek elektryczny, jaki niosą:

-Ujemne (przypadek opisany wyżej- patrz wyładowanie doziemne), są to najczęściej pojawiające się wyładowania podczas burz. Widzimy je zwykle w strefie opadów burzowych. To są te „zwykłe” pioruny. Niosą one ujemny ładunek z chmury do dodatnio naładowanej Ziemi.

-dodatnie, niosą ze sobą znacznie więcej energii od ujemnych. Do ich inicjacji dochodzi w górnej, dodatnio naładowanej części chmury Cb, uderzając w miejsca na Ziemi naładowane ujemnie. Są stosunkowo rzadkie. To właśnie te wyładowania nazywane są potocznie „gromem z jasnego nieba”. Wyładowania te potrafią uderzać nawet 70km od komórki burzowej! Co także sprawia, że są one najbardziej groźne. Także ich grzmot jest wyjątkowo potężny.

Co sprawia, że w chmurze powstają ładunki elektryczne?

Chmura Cumuonimbus (Cb) jest zbudowana z kropel wody, krup lodowych (krople wody unoszące się za sprawą silnych prądów wstępujących zamieniają się w krupę lodową) oraz kryształków lodowych. Ruch mas powietrza powoduje, że powyższe ciała pocierają się nawzajem i gromadzą ładunki elektryczne. Lżejsze kryształki lodu zostają wzniesione przez prądy wstępujące natomiast krupa lodowa dzięki swojemu ciężarowi znajduje się w dolnej części chmury. Kryształki lodu posiadają ładunek dodatni, natomiast krupy ujemny. Tak powstaje różnica ładunków w chmurze.

Ze względu na kształt błyskawic wyróżniamy:

liniowe– jest to często spotykany rodzaj błyskawic, które występują praktycznie podczas każdej burzy.  Mają postać rozgałęzionych linii, których długość osiąga nawet kilkadziesiąt kilometrów.
płaskie– jeden z najczęściej spotykanych rodzajów błyskawic. Na niebie widoczne są jako  rozbłyski wewnątrz chmurowe, które sprawiają wrażenie „płonącej chmury”. Towarzyszą głównie słabym i umiarkowanym burzom.
wstęgowe– charakteryzują się licznymi rozgałęzieniami podczas  uderzeń  w powierzchnię Ziemi. Rozbłyski występują najczęściej równolegle do siebie. Stąd jednoczesne uderzenie doziemne w kilku miejscach na raz.
paciorkowe- rzadko występująca błyskawica. Cechą charakterystyczną jest podobizna do łańcuszka.  Po wyładowaniu liniowym  utrzymuje się szereg świecących punktów.
błyskawice kuliste– najrzadsze i tajemnicze zjawiska zachodzące podczas burzy. Są w kształcie jasno świecącej kuli o kolorze najczęściej białej lecz może przybierać inne barwy. Nie ma jednej właściwej teorii, która by wyjaśniła powstawanie tego zjawiska. Ciekawostką jest, że świecąca kula potrafi przenikać przez bardzo grube obiekty, np. ściany.  Pojawiły się także przypadki, że kula energii przenikła na pokład samolotu! Najczęściej powtarzającą się teorią jest to, że piorun kulisty powstaje jako odprysk pioruna liniowego.