mariuscomper.uk EN

Ce se întâmplă într-un singur fulger

O jumătate de secundă de fulger

Un fulger durează câteva zecimi de secundă, prea puțin ca să vezi altceva decât o pâlpâire. Încetinit, este o succesiune: o scânteie slabă care își caută drumul în jos, o scânteie care urcă în întâmpinarea ei și un val de lumină care merge de la sol spre nor.

Înainte

Un nor încărcat ca o baterie

Într-un nor de furtună, acolo unde aerul urcă repede și temperatura este între −15 și −25 °C, cristalele mici de gheață se ciocnesc cu boabele de măzăriche. Cristalele rămân cu sarcină pozitivă și sunt duse spre vârful norului. Măzărichea păstrează sarcină negativă și rămâne în partea de mijloc și de jos.

Solul de sub furtună se încarcă, drept răspuns, pozitiv. Aerul dintre ele este un izolator. Rezistă până când diferența devine prea mare.

Între 0 și 9 miimi de secundă

O scânteie pleacă din nor

Din baza norului iese un canal subțire de sarcină negativă. Se numește descărcare-lider în trepte și este mult prea slab ca să fie văzut cu ochiul liber. Pe acest ceas, zero este clipa în care pornește.

Se ramifică pe drum, iar fiecare ramură caută o cale în jos.

21 de miimi de secundă

Câte cincizeci de metri

Liderul nu știe unde este solul. Vârful lui simte doar sarcina de pe o rază de vreo 50 de metri, așa că sare cam atât, se oprește și sare din nou în direcția care pare cea mai bună din acel loc. De aceea fulgerul este frânt.

Cu tot cu opriri, coboară cu aproximativ 320.000 de kilometri pe oră. Acesta are de străbătut trei kilometri și jumătate de zigzag și îi ia 39 de miimi de secundă.

Chiar înainte de contact

Solul întinde o mână

Când liderul ajunge la vreo sută de metri de sol, sarcina de sub el este destul de puternică încât să ridice scântei din tot ce este mai înalt: un copac, un stâlp, un acoperiș.

Mai multe obiecte trimit câte una. Doar una va fi întâlnită. Aici, cea a copacului.

39 de miimi de secundă

Contactul

Liderul și scânteia care urcă se întâlnesc la câteva zeci de metri deasupra copacului. Pentru prima dată există un drum neîntrerupt de aer încărcat electric de la nor până la sol.

Tot ce a fost până aici a fost pregătire și nimic nu a fost destul de luminos ca să se vadă.

După 19 milionimi de secundă

Lumina urcă

Sarcina negativă adunată de-a lungul canalului se scurge în sol, începând de jos. Partea de canal care se golește este cea care se aprinde, așa că strălucirea aleargă în sus, de la copac spre nor.

Urcă cu aproximativ 100.000 de kilometri pe secundă, o treime din viteza luminii, și ajunge la nor în vreo 35 de milionimi de secundă. Acesta este fulgerul pe care îl vezi. Ochiului i se pare că vine de sus.

După 56 de milionimi de secundă

De cinci ori mai fierbinte decât Soarele

O primă descărcare obișnuită poartă un curent de aproximativ 30.000 de amperi. În câteva milionimi de secundă, aerul din canal ajunge la aproximativ 28.000 °C, de cinci ori temperatura de la suprafața Soarelui.

Se aprind și ramurile, dar numai de această dată.

59 de miimi de secundă

Aerul nu are timp să se miște

Aerul încălzit atât de repede nu apucă să se dilate, așa că pentru o clipă se află la o presiune uriașă. Izbucnește în afară ca o undă de șoc. După vreo zece metri, unda de șoc a slăbit și a devenit o undă sonoră obișnuită. Acel sunet este tunetul. La 20 de miimi de secundă după fulger, a ajuns la vreo șapte metri de canal.

Fiecare metru de canal îl produce pe al lui. Bubuitul lung pe care îl auzi după aceea este sunetul care sosește de tot mai sus.

79 de miimi de secundă

Din nou întuneric

Lumina se stinge în câteva sutimi de secundă. Canalul rămâne încă o clipă destul de fierbinte ca să conducă electricitatea, iar în nor a rămas, de obicei, sarcină.

98 de miimi de secundă

O a doua scânteie ia același drum

La vreo 60 de miimi de secundă după prima descărcare, o nouă sarcină pornește în jos pe vechiul canal. De data aceasta nu mai sunt trepte și nici ramuri. Drumul este deja făcut, iar scânteia coboară mult mai repede decât prima.

Când ajunge la sol, un al doilea val de lumină urcă pe canal.

220 de miimi de secundă

De ce pâlpâie fulgerul

Un fulger obișnuit are între trei și cinci descărcări pe același canal, la vreo 60 de miimi de secundă una de alta. Acesta are patru. Ochiul nu le poate despărți, dar își dă seama că lumina nu este constantă. Aceasta este pâlpâirea.

Aproximativ patru fulgere din cinci au mai mult de o descărcare. Cele mai multe numărate vreodată într-un singur fulger sunt 26.

260 de miimi de secundă

Un sfert de secundă

De la prima treaptă a liderului până la ultima descărcare, acest fulger a durat aproximativ 220 de miimi de secundă. Cele mai multe fulgere se încheie în câteva zecimi de secundă.

500 de miimi de secundă

O jumătate de secundă

Ceasul a ajuns la o jumătate de secundă. Lumina fulgerului a străbătut tot peisajul dintr-odată. Tunetul, care înaintează cu aproximativ o treime de kilometru pe secundă, a parcurs vreo 160 de metri.

Cineva aflat la un kilometru a văzut tot și nu a auzit nimic. Pentru el, tunetul mai are de mers două secunde și jumătate: trei secunde pentru fiecare kilometru.

În aceeași jumătate de secundă

Acesta a fost un singur fulger. Numărate de pe orbită, fulgerele se produc de aproximativ 44 de ori pe secundă undeva pe Pământ, deci în jumătatea de secundă pe care tocmai ai urmărit-o au fost vreo 22.

Cele mai multe nu ajung la sol: pentru fiecare fulger care lovește pământul sunt între cinci și zece care rămân în nori. Fiecare lumină de aici este un fulger, așezat acolo unde sateliții au numărat fulgere timp de două decenii.

Unde fulgeră cel mai des

Aproape patru fulgere din cinci se produc între 30 de grade latitudine nordică și 30 de grade latitudine sudică, iar deasupra uscatului fulgeră de vreo zece ori mai des decât deasupra mării.

Locul cu cele mai multe fulgere de pe Pământ este lacul Maracaibo, din Venezuela, cu 233 de fulgere pe an deasupra fiecărui kilometru pătrat. Pe locul al doilea, cu 205, este o zonă de lângă Kabare, în estul Republicii Democrate Congo. Dintre cele 500 de locuri cu cele mai multe fulgere, 283 sunt în Africa.

Aproape 1,4 miliarde pe an

Adunate, sunt aproape 1,4 miliarde de fulgere în fiecare an.

Fiecare se încheie în mai puțin de o jumătate de secundă.

Dă mai departe

Dacă știi pe cineva care numără secundele dintre fulger și tunet, trimite-i pagina.

Surse și note

Fulgerul din această scenă nu este o înregistrare. Este un fulger obișnuit, de tipul cel mai frecvent, negativ, de la nor la sol, desenat pe baza valorilor de mai jos: trepte de 50 de metri, un lider care coboară cu aproximativ 320.000 de kilometri pe oră, patru descărcări la 60 de miimi de secundă una de alta. Forma lui vine dintr-o tragere la întâmplare, iar drumul de trei kilometri și jumătate dă cele 39 de miimi de secundă de pe ceas. Fulgerele reale se abat mult de la aceste valori. Copacul, stâlpul și hambarul sunt la scară; linia din colț arată scara. Fulgerele de pe glob sunt așezate la întâmplare, proporțional cu înregistrările sateliților, câte 44 pe secundă, și nu reprezintă fulgere anume.

  1. Serviciul Național de Meteorologie al SUA, „Understanding Lightning”: electrizarea norului (cristale de gheață și măzăriche, între −15 și −25 °C), liderul în trepte (trepte de 50 de metri, 200.000 de mile pe oră), contactul, descărcarea de întoarcere care urcă, liderii-săgeată și pâlpâirea, tunetul (50.000 °F, de cinci ori mai fierbinte decât suprafața Soarelui; vreo cinci secunde pentru o milă).
  2. NOAA National Severe Storms Laboratory, „Severe Weather 101: Lightning”: scânteile care urcă din obiecte când liderul ajunge la vreo sută de iarzi; descărcarea de întoarcere, cu aproximativ 60.000 de mile pe secundă; aerul încălzit în câteva milionimi de secundă; unda de șoc devenită sunet după vreo zece iarzi; între cinci și zece fulgere în nori pentru fiecare fulger care atinge solul; sunetul, cu aproximativ o treime de kilometru pe secundă.
  3. Rakov, V. A. (2007). „Lightning phenomenology and parameters important for lightning protection.” IX International Symposium on Lightning Protection, Foz do Iguaçu. Între trei și cinci descărcări într-un fulger obișnuit, la vreo 60 ms una de alta; aproximativ 80 la sută dintre fulgere cu mai mult de o descărcare; maximum 26; curentul median de 30.000 de amperi al primei descărcări; viteza descărcării de întoarcere, între o treime și două treimi din viteza luminii; durata totală, de câteva sute de milisecunde.
  4. Christian, H. J. et al. (2003). „Global frequency and distribution of lightning as observed from space by the Optical Transient Detector.” Journal of Geophysical Research 108 (D1), 4005. 44 ± 5 fulgere pe secundă, aproape 1,4 miliarde pe an, un raport uscat–ocean de aproximativ zece la unu.
  5. Albrecht, R. I. et al. (2016). „Where are the lightning hotspots on Earth?” Bulletin of the American Meteorological Society 97, 2051–2068. Lacul Maracaibo (233 de fulgere pe km² pe an), Kabare (205), 283 dintre primele 500 de locuri, în Africa.
  6. Cecil, D. J., Buechler, D. E. și Blakeslee, R. J., LIS/OTD 0.5 Degree High Resolution Full Climatology (HRFC), versiunea 2.3.2015, NASA Global Hydrometeorology Resource Center. Pozițiile fulgerelor de pe glob, strălucirea care arată unde fulgeră cel mai des și ponderea dintre 30° nord și 30° sud (78 la sută, calculată din grilă).
  7. Imaginea Pământului: NASA Earth Observatory, Blue Marble Next Generation, cu relief și batimetrie.