Víme, jak blesk vzniká, i to, že jde o elektrický výboj. Už od 18. století také máme návod, jak se před bleskem chránit. Ale proč se tak klikatí? Proč se neuzemní nejkratší možnou trasou, a místo toho vytváří na obloze složité obrazce?
Heuréka z Austrálie
John Lowke je fyzik plazmatu z australské Univerzity v Adelaide, který se zaměřuje na vztah mezi elektřinou a okolním prostředím při elektrických výbojích. V roce 2022 publikoval v magazínu Journal of Physics D: Applied Physics výzkum, který nám svítící klikaté čáry osvětlil.
Dosud odborníci věděli, že klikatá čára je způsobena rozdílným složením atmosféry v různých vrstvách. A měli pravdu. Jenže nikdo to nikdy nezmapoval a nepřešel od dohadů až k solidnímu výzkumu. Až nyní John Lowke.
Blesk postupuje po přibližně padesátimetrových úsecích. Pak musí čekat, než si připraví kyslík na další dráhu výboje.
Abychom problém vysvětlili, je třeba na úvod zmínit, že člověk má potíž se svými smysly. Konkrétně lidské oko nezvládne zachytit výboj, protože ten postupuje tak rychle a s takovou kontrastní intenzitou, že se mu oko nedokáže přizpůsobit, a mozek tedy nemůže tyto informace zpracovat.
Pokud bychom se podívali na blesky sestupující z mraků rychlosnímkovou kamerou, zjistili bychom, že jde o přerušovaný výboj, který má přibližně padesát metrů na délku a trvá asi 20 až 50 milisekund. Pak se na okamžik zastaví, jako by se rozmýšlel, až se rozeběhne dál. V každém takové úseku jasně zazáří a pak pohasne. Lidskému oku tak připadá, že výboj skutečně sjede plynule z mraků k zemi, ovšem po klikaté čáře, která se větví v mnoho a mnoho postranních proudů.
Singletový kyslík
Zde je nejdříve krátké vysvětlení pro ty, které nebaví technické termíny: elektřina, která sestupuje z mraků, mění charakter kyslíku, k čemuž potřebuje velké množství energie. Příprava ale chvíli trvá, a tak blesk postupuje právě po těch přibližně padesátimetrových úsecích. Pak musí čekat, než si připraví kyslík na další dráhu výboje.
Pochopení toho, co se děje v ovzduší po statickém výboji, nám může pomoci vytvořit před blesky ještě lepší ochranu.
A teď pro ty, které zajímá výsledek výzkumu podrobněji. Když se srážejí molekuly kyslíku s elektrony, vzniká takzvaný singletový kyslík. Jsou to metastabilní molekuly kyslíku, které jsou vodivé. Kyslík jako takový sám vodivý není v dostatečné míře.
Úsek klikatého blesku vznikne tehdy, když se vytvoří určité množství singletového kyslíku a oddělí se dostatečné množství elektronů. To trvá právě těch 20–50 milisekund a po této době se potenciály na čele blesku srovnají s potenciály na čele bouřkového mraku. V té chvíli dojde k výboji v dalším padesátimetrovém úseku.
Proč tolik povyku?
Proč vlastně musíme hledat důvod klikatosti blesku? Vynález hromosvodu je starý už pěkných pár staletí, ale za tu dobu se příliš neposunul. Ochrání nám třeba dům, ale stoprocentní není. A co auta, rozvodny, nebo dokonce letadla? Jistě, člověk je uvnitř letadla díky známé Faradayově kleci chráněn. Jenže ne tolik třeba letecká elektronika. Úder bleskem může způsobit přepětí a vypadnutí systémů, které jsou k letu potřeba. Stává se to. Samozřejmě, že letadla jsou na to připravena a záložní systémy fungují. Naštěstí.
Ale co kdybychom pochopením toho, co se děje v ovzduší po statickém výboji, dokázali vytvořit před blesky ještě lepší ochranu? Třeba takovou, že bychom blesk nezachytávali na hromosvodech, ale odpudili bychom jej tak, aby náš dům, letadlo nebo rozvodnu vůbec nemohl trefit. Necítili byste se bezpečněji?
Reklama
foto: Shutterstock, zdroj: Autorský článek
