Blesky

1. P.Bilik Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská České vysoké učení technické v Praze I. ročník, kroužek 9 • Jak vzniká blesk? • několik teorií ( sluneční vítr, separace iontů - elektrostatická indukce, polarizační mechanizmus ) • zabývejme se tou nejuznávanější : • separace kladných a záporných iontů ve vzduchu nebo mraku, padající krystalky ledu a kapky deště se elektricky polarizují vlivem stálého elektrického pole Země; • kladně nabité krystaly stoupají nahoru a vytvářejí kladný náboj u vrcholu mraku, záporně nabité krystaly a kroupy padají do středních a spodních vrstev mraku = oblast se záporným nábojem; • ionizace vzduchu mezi mraky a zemí • podrobněji viz kladný / záporný blesk • mechanismus stále objektem výzkumu (pozn.: Švédsko čeká!); • Co je to blesk? • silný přírodní elektrostatický výboj produkovaný během bouřky, provázen emisí světla; • elektřina procházející kanály výboje rychle zahřívá okolní vzduch ( cca 30 000 °C, 5x víc než na povrchu Slunce ), který díky expanzi produkuje charakteristický zvuk hromu Blesky Přímo umělecká fotografie dvou blesků. • Příběh ze života – Roy Sullivan • = lesní správce z Virginie, byl 7x zasažen bleskem a přežil • 1942 ( přišel o nehet u palce nohy ) • červenec 1969 ( ztratil obočí ) • červenec 1970 ( popálené levé rameno ) • 16. dubna 1972 ( ohořelé vlasy ) • 7. srpna 1973 ( nově narostlé vlasy znovu spáleny, popálené nohy ) • 5. června 1976 ( poraněný kotník ) • 25. června 1977 ( zasažen při rybolovu, popálený hrudník a žaludek ) • v září 1983 spáchal sebevraždu údajně z nešťastné lásky Historicky první fotografie blesku pořízená roku 1906. • Blesk „mezi nebem a zemí“ • výboj vyrovná náboj mezi mrakem ( + nebo - ) a zemí ( neutrální ) Zřetelné rozvětvení blesků. • Různé druhy blesků: • kladné / záporné; • blesky: mrak – mrak / mrak - země • Blesk uvnitř mraku nebo mezi dvěma mraky • blesk = snaha „vyrovnat“ náboj mezi spodní (-) a horní (+) částí mraku • Kladné blesky • krokový kanál se formuje u kladně nabitého vrcholu mraku • negativně nabitá proudnice je vyslána ze země • vybití pozitivních nábojů do země • jsou 6 – 10 x silnější než negativní blesky • trvají 10x déle • mohou udeřit několik kilometrů od mraku • vzniká velké množství rádiových vln o velmi nízké a extrémně nízké frekvenci • je považován za možnou příčinu mnoha lesních požárů • průměrný výboj ( statistika založená na malém počtu měření ) : • trvá desetiny až setiny milisekund • proud 300 kA • náboj do 300 C • napětí 1 GV • energie na svícení 100 W žárovky po dobu 95 let • Záporné blesky • = vybití negativního náboje z mraku • pozn.: Krokový kanál = proudnice = neviditelný proud nabitých částic, který se postupně zvedá od země / mraku • negativně nabitý impuls z krokového kanálu je vyslán z mraku • pozitivně nabitý krokový kanál je vyslán z kladně nabité země do mraku • tyto dva kanály se střetnou, značně vzroste elektrický proud • oblast vysokého proudu rozšiřuje zpětně pozitivní krokový kanál do mraku, tento zpětný impuls = viditelná část výboje ( = náš blesk ) • = přes 95% blesků • průměrný výboj : • trvá cca ¼ sekundy • proud 30 kA • náboj 5 C • napětí 100 MV • energie na svícení 100 W žárovky na dva měsíce Efektní zásah blesku. • Zajímavosti • pořekadlo „Blesk nikdy neuhodí dvakrát na stejné místo“ je nesmysl, Empire State Building v NYC je zasažena bleskem průměrně stokrát do roka • ustálené slovní spojení „blesk z čistého nebe“ pramení z faktu, že blesk může udeřit až 16 km daleko od vlastní bouřky • do Země každou sekundu uhodí průměrně 100 blesků • nejaktivnější oblastí z hlediska blesků je Singapur • představitel Ježíše z filmu Umučení Krista, Jim Caviezel, byl během natáčení dvakrát zasažen bleskem, stejně jako asistent režie, Jan Michelini • Člověk a blesk • člověk zasažený bleskem bude pro naše účely nazván oběť • asi 2000 lidí za rok je zasaženo bleskem, z toho 25 – 33 % smrtelně • oběť může být zabita samotným elektrickým proudem, vysokou teplotou při výboji i uvolněnou mechanickou energií při expanzi vzduchu • pokud má na sobě oběť málo vodivé oblečení, blesk radši projde rovnou do země, tj. větší šance na přežití • nejnebezpečnější je pro oběť výskyt poblíž místa, kde blesk uhodil ( krokové napětí ) • nejčastější příčinou smrti je zástava srdeční činnosti, poté kolaps krevního oběhu, plic a centrální nervové soustavy • upřeživších se může objevit srdeční arytmie nebo infarkt (to může také později vést k úmrtí ), resp. popáleniny a poškození plic kvůli vysokým teplotám, popříp. zlomeniny (nejčastěji žeber) díky nárazové vlně (bod 3) • oběti často ztrácí vědomí, trpí amnézií a silným zmatením Pozitivní blesk. Při výboji byl zabit fotograf australského původu – Kane Quinnell. Teslova cívka v akci. • Poděkování: • Ing. Vojtěchu Svobodovi CSc., Katedra fyziky, FJFI, ČVUT v Praze – konzultace, technická podpora • Mým blízkým – rodině, přítelkyni – morální podpora, jazykové korektury • Wikipedii, otevřené encyklopedii – hlavní zdroj informací a dalších odkazů • Zdroje: • Lightning - Wikipedia, the free encyclopedia: http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Lightning&oldid=89203270 , 17.10.2006 • Blesk - Wikipedie, otevřená encyklopedie : http://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Blesk&oldid=819873 , 17.10.2006 • Guinnessova kniha rekordů 1996, kolektiv autorů, nakl. Olympia a.s., 1996 • Bert Hickman's TeslaMania Site, Bert Hickman : http://teslamania.delete.org/frames/frameindex.html, 21.11.2006 • Glosary of Meteorology : http://amsglossary.allenpress.com/glossary , 21.11.2006 • Positive streamer -Wikipedia, the free encyclopedia : http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Positive_streamer&oldid=78945628 , 21.11.2006 • Stepped leader -Wikipedia, the free encyclopedia : http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Stepped_leader&oldid=76568081 , 21.11.2006 • Lightning Outline, John P. Stimac : http://www.ux1.eiu.edu/~jpstimac/1400/shockinglecture.html