Cum se formează fulgerul, trăsnetul şi tunetul. Fenomenul periculos pentru om care provoacă zeci de mii de decese
0Fulgerul, trăsnetul şi tunetul sunt fenomene naturale provocate de furtuni, care pot deveni periculoase pentru om.
Fulgerul este un arc electric luminos rezultat în urma unui proces de descărcare electrică între nori cauzat de o diferenţă de potenţial electrostatic. Acest fenomen meteorologic are loc în natură între nori încărcaţi cu sarcini electrice diferite. Deşi fulgerele sunt diferite de trăsnete în care se creează o legătură intensivă electric între nor şi pământ (în esenţă), toate descărcările electrice sunt la fel. Un canal ionizat prin care se descarcă o cantitate mai mare sau mai mică de electricitate.
Diferenţa dintre fulgere şi trăsnete este că acestea au loc în interiorul unui singur nor de furtuna (nimbus cumulus sau cumulonimbus) sau între doi sau mai mulţi nori, pe când trăsnetul are legătură directă cu pământul şi este responsabil de moartea anuală a multor oameni. Cel mai comun tip de descărcare - cel în interiorul unui singur nor de furtună, care sare între diferite regiuni încărcate din nor. Fie toate părţile canalului fie doar o parte din acestea pot fi ascunse în interiorul norului şi pot sau nu pot fi vizibile pentru observatorul de pe pământ. A nu se confunda cu fulgerele dintre doi sau mai mulţi nori.
Fulgerul între doi sau mai mulţi nori are loc între doi sau mai mulţi nori de furtună complet separaţi, fiind un eveniment relativ rar. Poate avea loc la orice altitudine de formare a fulgerelor în interiorul norului, dacă condiţiile necesare sunt prezente.
Trăsnetul este o descărcare electrică disruptivă care se produce între nor şi pământ şi poate fi negativ sau pozitiv. Protecţia împotriva trăsnetului este dată de paratrăsnet, un dispozitiv inventat la jumătatea secolului al XVIII-lea de către Benjamin Franklin. Majoritatea oamenilor loviţi de trăsnet sunt surprinşi de furtună într-un loc expus sau se află în imediata vecinătate a unui copac lovit de trăsnet. Avioanele sunt protejate cu un dispozitiv numit în engleză ”discharge wicks”. Acestea sunt elemente metalice ascuţite pe aripi care minimizează sarcina statică ce se acumulează pe suprafaţa metalică a avionului în zbor.
Producerea unui trăsnet este însoţită de fulger şi tunet. Decalajul dintre observarea fulgerului şi auzirea tunetului se datorează diferenţei dintre vitezele de propagare ale celor două unde, luminoasă de ca. 300.000 km/s şi acustică (sonoră) de ca. 332 m/s (la 0 °C şi presiunea de 1 atmosferă). Din această cauză există un decalaj de timp între recepţionarea vizuală (fulgerul) şi auditivă (tunetul) a trăsnetului. Acest decalaj creşte cu cât trasnetul este mai departe de observator. Trăsnetul este o descărcare electrică care restabileşte echilibrul electric între nor şi pământ (vedeţi figura). Tensiunea între un nor şi pământ a fost măsurată la câteva zeci de milioane de volţi. Aerul uscat are o putere de străpungere de cca. 3 milioane de volţi/metru care ar duce (considerând lungimea trăsnetului de 1-2 km) la o tensiune mult mai mare decât cea măsurată. La nivel mondial, trăsnetul provoacă zeci de mii de victime umane în fiecare an.
Tunetul este sunetul produs în urma unui proces de descărcare electrică în atmosferă (fulger sau trăsnet). Aerul din jurul canalului în momentul descărcării trăsnetului se încălzeşte brusc ajungând la o temperatură de 28.000 °C (în medie), aproximată a fi de 5 ori temperatura de la suprafaţa soarelui, iniţial producând o expansiune explozivă, rapidă şi violentă a aerului înconjurător rezultând într-o undă de şoc care ulterior după o distanţă de aproximativ 10 metri încetineşte la o viteză mai mică devenind o undă sonoră normală percepută de urechile noastre ca „tunet”.
În momentul descărcării electrice, 90% din energia descărcată este transformată rapid în căldură care încălzeşte rapid aerul din jurul canalului. O creştere rapidă şi bruscă în presiune şi temperatură forţează aerul înconjurător să se extindă rapid şi violent într-o undă de şoc de mare intensitate, similară unui boom sonic. Cu alte cuvinte, tunetul este aerul care explodează de-a lungul întregului canal al trăsnetului. Umiditatea, viteza vântului, inversia temperaturii, proprietăţile geografice (terenului) şi norii pot afecta distanţa pe care un tunet poate fi auzit. Intensitatea auditivă a tunetului poate fi exprimată în decibeli (dB), şi este egală cu 120 de dB pe distanţă apropiată.