luni, 10 iunie 2013

Trasnetul si fulgerul

Trasnetul, fulgerul si tunetul care insotesc furtunile si care au ingrozit pe oameni multe secole isi gasesc explicatia stiintifica in existenta electricitatii in atmosfera.
Trsnetul este o descarcare electrica in scanteie care se produce in atmosfera terestra, fie intre doi nori, fie intre un nor si pamant.Norii de furtuna se incarca in partea lor inferioara, in special, cu sarcina negativa, iar aceasta incarca prin influenta suprafata pamantului cu sarcina pozitiva.Cand norul se deplaseaza, zona de sarcina pozitiva de pe pamant il urmareste ca o umbra.Norul si pamantul pot fi considerati drept armaturile unui condensator intre care tensiunea electrica atinge valori de ordinul zecilor si chiar al sutelor de milioane de volti.Daca tensiunea dintre doi nori sau dintre nori si pamant devine suficient de mare apare o descarcare electrica foarete puternica numita trasnet.Exista multe forme (tipuri) de trasnete: trasnetul liniar, superficial, globular, perlat, etc…
Fenomenul luminos care insoteste trasnetul se numeste fulger, iar fenomenul acustic poarta denumirea de tunet.
Lungimile pe care le pot atinge scanteile trasnetului sunt cuprinse intre cateva sute de metrii si cativa km.Diametrul scanteilor este de cativa centimetri (pana la 20 de cm).
In majoritatea cazurilor, scanteia trasnetului, la inceput foarte mica si anemica incepe in dreptul norilor si se alungeste in directia pamantului, aceasta fiind o descarcare preliminara care creaza in aer ceva in genul unui canal bun conducator de electricitate si care se deplaseaza spre pamant circa 50 de m cu o viteza egala cu 50000 kms.Dupa un timp foarte scurt (zeci de milionimi de secunda) de la disparitia primei descarcari apare o alta descarcare preliminara care se apropie si mai mult de pamant si care se intrerupe din nou.Uneori au loc zeci de descarcari preliminare.Dupa ce descarcarea preliminara ajunge la pamant sau la un obiect aflat in legatura electrica cu pamantul, apare o luminozitate foarte puternica a canalului parcurs de scanteie, mai intai in dreptul pamantului apoi din ce in ce mai sus spre nori.Acum a aparut descarcarea principala a trasnetului, care se deplaseaza de la pamant spre nor.Deci au dreptate atat cei care sustin ca trasnetul il loveste pe om de sus, cat si cei care afirma ca il loveste de jos, din pamant.
Trasnetul, fulgerul si tunetul care insotesc furtunile si care au ingrozit pe oameni multe secole isi gasesc explicatia stiintifica in existenta electricitatii in atmosfera.
Trsnetul este o descarcare electrica in scanteie care se produce in atmosfera terestra, fie intre doi nori, fie intre un nor si pamant.Norii de furtuna se incarca in partea lor inferioara, in special, cu sarcina negativa, iar aceasta incarca prin influenta suprafata pamantului cu sarcina pozitiva.Cand norul se deplaseaza, zona de sarcina pozitiva de pe pamant il urmareste ca o umbra.Norul si pamantul pot fi considerati drept armaturile unui condensator intre care tensiunea electrica atinge valori de ordinul zecilor si chiar al sutelor de milioane de volti.Daca tensiunea dintre doi nori sau dintre nori si pamant devine suficient de mare apare o descarcare electrica foarete puternica numita trasnet.Exista multe forme (tipuri) de trasnete: trasnetul liniar, superficial, globular, perlat, etc…
Fenomenul luminos care insoteste trasnetul se numeste fulger, iar fenomenul acustic poarta denumirea de tunet.
Lungimile pe care le pot atinge scanteile trasnetului sunt cuprinse intre cateva sute de metrii si cativa km.Diametrul scanteilor este de cativa centimetri (pana la 20 de cm).
In majoritatea cazurilor, scanteia trasnetului, la inceput foarte mica si anemica incepe in dreptul norilor si se alungeste in directia pamantului, aceasta fiind o descarcare preliminara care creaza in aer ceva in genul unui canal bun conducator de electricitate si care se deplaseaza spre pamant circa 50 de m cu o viteza egala cu 50000 kms.Dupa un timp foarte scurt (zeci de milionimi de secunda) de la disparitia primei descarcari apare o alta descarcare preliminara care se apropie si mai mult de pamant si care se intrerupe din nou.Uneori au loc zeci de descarcari preliminare.Dupa ce descarcarea preliminara ajunge la pamant sau la un obiect aflat in legatura electrica cu pamantul, apare o luminozitate foarte puternica a canalului parcurs de scanteie, mai intai in dreptul pamantului apoi din ce in ce mai sus spre nori.Acum a aparut descarcarea principala a trasnetului, care se deplaseaza de la pamant spre nor.Deci au dreptate atat cei care sustin ca trasnetul il loveste pe om de sus, cat si cei care afirma ca il loveste de jos, din pamant.


Trăsnetul este o descărcare electrică luminoasă, care se produce în atmosferă, de obicei, dar nu totdeauna, în timpul furtunilor. Datorită acumulării în nor a unei cantităţi importante de sarcini electrice, intensitatea câmpului electric în vecinătatea corpurilor proeminente creşte şi se formează canale de aer ionizat de-a lungul cărora se produce descărcarea.
Există mai multe tipuri de trăsnete, cele care se produc în interiorul aceluiaşi nor, care se produc dinspre nor înspre pământ, care se produc dinspre pământ înspre nor, trăsnete ce au loc în straturile înalte ale atmosferei şi trăsnete sub formă sferică, numite şi fulgere globulare.
Datorită duratei foarte scurte a unui trăsnet, doar câteva microsecunde, intensitatea curentului electric poate atinge sute de mii de amperi iar temperatura în interiorul acestuia poate depăşi 28.000 grade Celsius. Protecţia împotriva consecinţelor dăunătoare ale trăsnetului se realizează cu ajutorul paratrăsnetului, un dispozitiv inventat la jumătatea secolului al 18-lea de către Benjamin Franklin.
În sistemul solar au fost observate trăsnete şi pe alte planete. Cele de pe Venus şi de pe Jupiter sunt cele mai adesea observabile, acestea din urmă, fiind considerate a fi de până la 100 de ori mai puternice, dar de 80 ori mai rare decât cele de pe Pământ.
Fulgerul este un arc luminos rezultat în urma unui proces de descărcare electrică cauzat de o diferenţă de potenţial electrostatic. Acest fenomen meteorologic are loc în natură între nori încărcaţi cu sarcini electrice diferite. Descarcărea între nor şi pământ se numeşte trăsnet. Producerea unui fulger este urmată, la scurt timp, de apariţia tunetului, ce reprezintă sunetul produs de descărcare. Decalajul dintre observarea fulgerului şi receptarea sunetului se datorează diferenţei dintre vitezele de propagare ale celor două unde, luminoasă şi acustică.
Mitologie
In biblie fulgerele şi tunetele sunt o solie, folosite pentru exprimarea mâniei lui Dumnezeu (2.Moise 9,24; 2.Samuel 22,15; Hiob 37; Psalm 18), şi pedeapsa Domnului (Sach 9,14) de exemplu izgonirea din rai a lui satan (Lukas 10,18), sau învierea în prezenţa îngerului (Hes 1,14; Daniel 10,6; Matthäus 28,3).
Etruscii considerau fulgerele ca oracol care le prezicea viitorul. Aşa numitele libri fungurales descriu indicaţiile (informaţiile) transmise prin fulgere. Deja între anii 800–600 î.e.n. au fost fulgerele observate şi categorizate. Vechii germani considerau fulgerele ca semn al zeului Thor care aruncă ciocanul său spre pământ. Slavii aveau zeul Perun ca zeu al furtunii. La fel Zeus şi Jupiter sunt reprezentaţi însoţiţi de fulgere în perioada Renaşterii Zeii furtunii sunt Zeus, Jupiter şi Donar iar saxonii înainte de creştinism considerau stejarul ca arbore sfânt sau zeu al furtunii.
Cercetări
Benjamin Franklin demonstrează ipoteza că fulgerul este rezultatul tensiunii dintre nori şi pământ, cu ajutorul unui zmeu de hârtie cu care a declanşat fulgerul în prezenţa norilor de furtună, în anul 1752. Aceasta a fost un punct deosebit de important în cercetarea fulgerelor.
Incă şi azi sunt controverse cu privire la efectul fulgerului, ca şi a modului în care ia naştere, azi se folosec în locul zmeelor rachete, sau baloane metereologice de cercetare. Părerea cercetătorilor că fulgerul produs şi în laborator este rezultatul unei simple descărcări electrice s-a schimbat la sfârşitul anilor 1990, apărând unele aspecte care nu au putut fi clarificate.
Formare
Incărcătura electrică a unui nor de furtuna
Prin curenţii de aer existenţi în nor precum şi prin repartizarea inegală de gheaţă şi apă se formează prin frecarea straturile norului, spaţii cu încărcătură (ionică) electrosatică negativă şi pozitivă. Stratul superior al norului este în mod normal încărcat pozitiv iar stratul inferior negativ. Zona de trecere dintre sarcinile pozitive şi negative au loc la înălţime mare şi temperaturi între −10°C şi −15°C aici picăturile de apă din nor se transformă în cristale de gheaţă, aceşti nori de furtună fiind numiţi Cumulonimbus (nimbus cumulus) nori în care cu o probabiltate mare vor lua naştere fulgere.
Tensiunile dintr-un nor de furtună
Fulgerul fiind o descărcare electrică produce un echilibru electric între straturile norului de furtună, ca să i-a naştere un trasnet între un nor şi pământ trebuie să existe în prealabil tensiuni de câteva zeci de milioane de volţi, iar fenomenul care este o scânteie de descărcare electrică are o tensiune de ca. 3 milioane de volţi/metru numită puterea de străpungere a fulgerului această penetraţie a aerului creşte în cazul aerului umed, de aceea azi există premiza că în prealabil aerul este ionizat de radiaţiile cosmice transformând moleculele de aer din atmosferă într-o lavină electronică rezultând o reacţie în lanţ, care creează un canal de aer ionizat pentru fulger acest fenomen fiind presupus de cercetătorii Charles Thomson, Charles Thomson 1925. Cauza formei în zig zag a fulgerului este produsă prin descărcarea electrică numai prin zonele cu aer ionizat.
Lungimea şi durata fulgerului
Incindenţa pe zone geografice a fulgerelor
* Fulgerul are, în medie, 4 sau 5 descărcări principale, sau propriu zise, care necesită o descărcare prealabilă, ce durează 0,01 s ,iar cea pricipală numai 0,0004 s, după o pauză scurtă (0,03 s - 0,05 s) urmează descărcări noi. Au fost obsevate astfel de descări atingând un număr de 42 cu o intensitate medie de 20.000 Amperi.
* Un fulger/trăsnet în medie atinge lungimea de 1 - 2 km, iar în zonele tropicale, unde umiditatea aerului e mai ridicată, atinge 2 - 3 km lungime. În nori s-au observat fulgere cu o lungime 5 - 7 km iar cu ajutorul radarului pentru fulgere, unele ce ating 140 km lungime.
Formarea tunetului
In jurul tunelului sau canalului fulgerului aerul înconjurător atinge temperaturi de 30.000 °C care este de 5 ori mai mare ca temperatura de suprafaţă a soarelui. Această supraîncălzire bruscă a aerului duce la o dilatare masivă asemenea unei explozii cu un zgomot puternic numit tunet. Datorită diferenţei dintre vitezele de propagare a luminii (ca. 300.000 km/s) şi a sunetului 332 m/s (la 0 °C) va apare un decalaj de timp între recepţionarea vizuală şi cea auditivă a fulgerului. Acest decalaj creşte cu cât fulgerul este mai departe de observator.
* Formele de fulger acestea pot fi de formă liniară cu ramificaţii şi de formă sferică (globulară).

Un comentariu: