Súlyos Időjárás 101
Gyakran ismételt kérdések a villámlással kapcsolatban
Mi a villámlás? A villám egy óriási villamos szikra a légkörben a felhők, a levegő vagy a föld között. A fejlődés korai szakaszában a levegő szigetelőként működik a felhőben lévő pozitív és negatív töltések, valamint a felhő és a föld között. Amikor az ellentétes töltések eléggé felépülnek, a levegőnek ez a szigetelő képessége megszakad, és gyorsan villamosan kisül a villám. (A tényleges lebontási folyamat még mindig rosszul érthető.) A légbontás során olyan ionok és szabad elektronok keletkeznek, amelyek a vezető csatornán haladnak. Ez a jelenlegi áramlás ideiglenesen kiegyenlíti a légkörben lévő töltött régiókat, amíg az ellentétes töltések ismét fel nem épülnek.
A zivatarok villámai a viharfelhőben lévő ellentétes töltések között erős elektromos mezőben kezdődnek, és teljesen a felhőben maradhatnak (felhőn belüli villámok), ha a töltési területek hasonló erősségűek (kiegyensúlyozottak) vagy elérhetik a földet (felhő) földi villámlás), amikor az egyik régió sokkal erősebb, mint a másik (kiegyensúlyozatlan).
A villám az egyik legrégebben megfigyelt természeti jelenség a földön. Látható vulkánkitörésekben, rendkívül intenzív erdőtüzekben (pyrocumulonimbus felhők), felszíni atomrobbantásokban, erős hóviharokban, nagy hurrikánokban és nyilvánvalóan zivatarokban. Mi a felhővillanás? A felhő felvillanása a felhő belsejében fellépő villám, amely a felhő egyik részéből a másikba halad, és egyes csatornák tiszta levegőbe nyúlhatnak. Mi az a “lépcsős vezető”? Lépcsõs vezetõ a lefelé irányuló villámcsatorna fejlesztése. Különösen a negatív töltésû villámcsatornák nem folyamatosan terjednek, hanem viszonylag rövid “lépésekben”, ahol az elõzõ levegõ többszörösen alacsony vezetõképességû “áramlásként” ionizálódik. Egy nagyobb áramot és jobb vezetőképességet fejlesztő adatfolyam lehet a következő lépés, amely csatlakozik a “vezető” csatornához. Lehetséges-e mennydörgés villámlás nélkül? Nem, villámlás nélkül nem lehet mennydörgés. A mennydörgés a robbanásszerűen táguló villámcsatorna lökéshullámaként indul, amikor egy nagy áram gyors felmelegedést okoz. Lehetséges azonban, hogy villámokat lát, és nem hallja a mennydörgést, mert túl messze volt. Néha ezt “hővillámnak” hívják, mert leggyakrabban nyáron fordul elő. A villámlást mindig zivatar váltja ki? A zivatarban mindig van villám (a mennydörgést villám okozza, és nem lehet zivatar zivatar nélkül!), De zivatar nélkül villámlhat. A villámlás a vulkánkitörésekben felszíni magrobbantásokban és erős hóviharokban (“mennydörgés hó”) is megfigyelhető. Mi okozza a mennydörgést? A mennydörgést a villám okozza. A fent említett visszatérő löket által okozott villámlás erős fénye nagyszerű rengeteg energia. Ez az energia csupán néhány milliomod másodperc alatt felmelegíti a csatorna levegőjét 50 000 ° F fölé! A most ilyen magas hőmérsékletre felmelegített levegőnek nem volt ideje tágulni, ezért most nagyon nagy nyomás. A nagynyomású levegő ezután kifelé tágul a környező levegőbe, összenyomja azt, és olyan zavart okoz, amely minden irányban terjed a lökettől. A zavart az első 10 yard lökéshulláma jelenti, amely után közönséges hanghullám lesz , vagy mennydörgés.
Mi a száraz villám? A száraz villám olyan villám, amely eső nélkül fordul elő a közelben. A NOAA viharjósló központ rutinszerűen készít előrejelzéseket a száraz villámokra vonatkozóan, mert ez a fajta valószínűbb erdőtüzeket okoz. Mi a “kékből való csavar”? A “kékből való csavar” egy felhő-föld villanás, amely általában a zivatarfelhő oldalából jön ki, és viszonylag nagy távolságot, tiszta levegőben halad el a viharfelhőtől , majd lehajlik és földet csap. Ezek a villámlások dokumentálva több mérföldnyire haladtak el a zivatarfelhőtől. Különösen veszélyesek lehetnek, mert úgy tűnik, hogy tiszta kék égből származnak.
Egy sisakos kerékpáros villámcsapást tapasztalt a fejébe szép időjárási körülmények között, felhőtlen égbolt mellett. Megállapították, hogy a csavar valószínűleg egy olyan zivatarból származott, amely körülbelül 16 km-re (körülbelül tíz mérföldre) volt, és hegyek takarták el. A villám mindig a legmagasabb tárgyat éri? Soha ne mondd mindig! A villám általában a legmagasabb tárgyat éri. Van értelme, hogy a legmagasabb tárgy valószínűleg felfelé tartó szalagokat állít elő, amelyek összekapcsolódnak a lefelé irányuló villámvezetővel.Milyen típusú villám a villám? A villám egy elektrosztatikus kisülés, amelyet a látható fény és más elektromágneses sugárzások sugárzása kísér. Hány volt és watt van villámban? A villám 100–1 milliárd voltos lehet, és milliárd wattot tartalmaz. Miért tekintik a pozitív villámokat veszélyesebbnek, mint a gyakoribb negatív töltésű csavarokat? Te sem akarsz belefutni, de a pozitív villámlás veszélyesebbnek tekinthető, mert a villamos csúcsterülete gyakran erősebb, a vaku időtartama (folytatódik) általában hosszabb, és a csúcstöltése sokkal nagyobb lehet, mint a negatív ütés. Úgy gondolják, hogy a hosszabb ideig tartó áramlás nagyobb valószínűséggel meggyújtja a tüzet is. Villámlik az ég lefelé, vagy a föld felől? A válasz mindkettő. A felhő-föld villámok az égről lefelé jönnek, de a látott rész a földről jön. A tipikus felhő-föld villanás a negatív elektromosság útját (amelyet nem láthatunk) a spurtsorozatban csökkenti a föld felé. A földön lévő tárgyak általában pozitív töltéssel bírnak egy tipikus zivatar alatt. (A Föld felszínének és a rajta lévő tárgyak kis területén felhalmozódó töltést a felette lévő nettó töltés határozza meg, mivel a Föld felszíne viszonylag vezetőképes, és a zivatar hatására képes töltetet mozgatni.) Mivel az ellentétek vonzódnak, egy felfelé irányuló streamet küldenek ki az ütni készülő tárgyról. Amikor ez a két út találkozik, egy visszalökés visszazökken az égre. A visszatérő löket okozza a látható vakut, de mindez olyan gyorsan – néhány ezredmásodperc alatt – megtörténik, így az emberi szem nem látja a löket tényleges kialakulását. A természetes villámok a magasból is felfelé engedhetnek tornyok, mint a sugárzott antennák. Ha többet szeretne tudni a felhő-föld (és más típusú villámok) felkereséséről, látogasson el a Súlyos Időjárás 101: Villámtípusok oldalára. Mennyire okozhatja a villám a levegőt? A villámenergia energiája 18 000 körüli hőmérsékleten melegíti fel a környező levegőt Fahrenheit fok vagy akár 60 000 Fahrenheit fok. Mi okozza a villám színét, nem pedig a szokásos fehér vagy kék színt? A villám sokféle színű lehet, attól függően, hogy a fény milyen úton halad a szeméhez. Hóviharokban, ahol van kissé ritka, a rózsaszín és a zöld gyakran a villám színe. A köd, a por, a nedvesség, az esőcseppek és az atmoszférában lévő egyéb részecskék a fehér szín egy részének elnyelésével vagy diffrakciójával befolyásolják a színt. villám fénye. Hogyan profitál a Föld a villámlásból? A villám több szempontból is hasznot húz a földből. Először is, a zivatarok és a villámok a Föld globális elektromos áramkörének részét képezik. A zivatarok és az elektromos felhők olyanok, mint az akkumulátorok, amelyek a Föld negatív töltését és a légkör pozitív töltését okozzák. Ez fenntartja a szép időjárási villamos teret, amely a felszín közelében körülbelül 100 V / m. Mindig állandó negatív töltésű ionok áramlanak felfelé a Föld teljes felszínéről (és pozitív ionok lefelé a légkörből). A zivatarok segítik a negatív töltések visszavezetését a Földre (a villám általában negatív töltésű). Zivatarok és villámlás nélkül a föld-légkör elektromos egyensúlya 5 perc alatt eltűnik. A villám az ózont termelő vegyszereket is előállítja. Mi történik a földdel, amikor villám csap rá? Ami általában akkor történik, ha a villám földet ér, az az, hogy beolvasztja a szennyeződést és az agyagot a szilícium-dioxidba. Az eredmény gyakran egy tekercselt cső alakú üveges kőzet (úgynevezett fulgurit). A fulguritot az egész világon megtalálták, de viszonylag ritka. A szín a megütött homokban lévő ásványi anyagtól függ. A talaj alakja annak az útnak az alakja, amelyet a villámáram a földben követett. Ezen az úton is gyakran kárt tesznek a füvek.
A fatörzsön haladó villám gőzzé változtatja a vizet. Ha a kéreg alá kerül a fa felületi nedvességébe, a gyorsan terjedő gőz kéregdarabokat és ágakat robbanthat ki a fáról, és az ösvény mentén lévő fa gyakran elpusztul. A villám által szállított töltet ezután eloszlik. a Föld felszínén. Ha olyan dolog közelében tartózkodik, amelyet villám sújtott, mint például egy fa vagy kerítés, ez a folyamat nagyon veszélyes lehet, mivel ez az áram nem oszlik el azonnal. A villám megüthet egy fát, majd elágazhat és mást érhet, vagy miután az áram áthalad a fatörzsön, áthaladhat a közvetlenül körülvevő területen is, és bárhová vagy bárki másba a közelben. Ez a folyamat azonban meglehetősen gyors, így a talaj vagy bármi, amit elütöttek, nem marad elektromosan veszélyes utólag.
A villámáram még messzebbre juthat a vízen, a fémkerítéseken, az elektromos vezetéken vagy a vízvezetéken. A villámáram bekerülhet egy épületbe, és vezetékeken vagy vízvezetéken keresztül átviheti és károsíthatja az útjában lévő mindent.Hasonlóképpen, a városi területeken is megüt egy oszlopot vagy fát, majd az áram több közeli házhoz és más építményhez vezet, és vezetékekkel vagy vízvezetékekkel jut be azokba. A villám kétszer is eltalálhatja ugyanazt a helyet? A villámok a népi bölcsességgel ellentétben többször érik ugyanazt a helyet (vagy majdnem ugyanazt a helyet). Ez lehet egyszerűen egy statisztikai fluke (azaz a teljes villámlás ellenére a villám rövid időn belül valahol az előző villámcsapás közelében csap le). Az is előfordulhat, hogy a webhely valami miatt valamivel valószínűbb, hogy elütik. Jellemzően, amikor a villám eltalál valamit a földön, az eltalált tárgy halvány csatornát küld felfelé, amely csatlakozik a lefelé fejlődő villanáshoz, és létrehozza a kapcsolatot a talajjal. A magasabb tárgyak nagyobb valószínűséggel produkálják a felfelé irányuló csatornát, mint a rövidebbek. De az is lehetséges, hogy valami, ami lokálisan befolyásolja a talaj villamosenergia-vezetési képességét (például az akkori talaj só- vagy nedvességtartalma, kőzet, állóvíz, csövek vagy más fémtárgyak jelenléte vagy hiánya) talaj), a terep alakja, a levelek vagy gallyak alakja, vagy valami más miatt egy adott hely valószínűbb, mint egy másik közeli helyszín. Mikor és hol üt a villám leggyakrabban? A villám szülői gomolyfelhőből származik. Ezek a zivatarfelhők ott alakulnak ki, ahol elegendő felfelé irányuló légmozgás, konvekciós instabilitás és nedvesség áll rendelkezésre ahhoz, hogy olyan mély felhő keletkezzen, amely eléri a fagyásnál hidegebb szintet is.
Ezek a feltételek leggyakrabban a meleg évszakokban (tavasz, nyár, kora ősz). Általában az amerikai szárazföldön északnyugat felé csökkenő mennyiségű villámlás van. Az egész év során a felhő-föld villámok gyakorisága a legmagasabb Floridában Tampa és Orlando között. Ez annak köszönhető, hogy az év folyamán az atmoszférában alacsony (5000 láb alatti) magas nedvességtartalom, valamint a floridai partvidékeken erős tengeri szellőt okozó magas felszíni hőmérséklet áll rendelkezésre. Az USA nyugati hegyei szintén erősen felfelé mozognak, és hozzájárulnak a felhő-föld közötti gyakori villámláshoz. Magas frekvenciák vannak a Mexikói-öböl partjainál, az Atlanti-óceán partjainál az Egyesült Államok délkeleti részén, valamint az öböl felől a szárazföldön. A Csendes-óceán nyugati partvidékén a legkevesebb felhő-föld villámlás van. Hogyan villamosodnak fel a viharok? A felhők felvillanyozódnak, amikor az erős (a konvektív instabilitás és a nedvesség által táplált) vízfelhők nagyobb jégrészecskék (graupel), apró jégkristályok és túlhűtött folyékony vízcseppek és jégkristályok keverékét hozzák létre fagypontnál alacsonyabb hőmérsékleten (0 ° C). Ebben a környezetben a graupel jégkristályok közötti visszapattanó ütközések miatt a töltet átkerül a részecskék között. Ezt nevezzük neminduktív folyamatnak, mert a részecskék polarizálásához nincs szükség egy már meglévő elektromos mezőre. A pontos fizikai mechanizmusok nem teljesen tisztázottak, de magában foglalja a tömeg egyik részecskéből a másikba történő átvitelét, és a töltés jele függ a hőmérséklettől és a részecskék növekedési sebességétől. A graupel és a kristályok ellentétes töltésjeleket nyernek, majd külön töltési régiókat képeznek, mivel a graupel gyorsabban esik le az emelkedésben.
Másodlagos folyamat léphet fel, amikor az elektromos mezők megnőnek, és a cseppek polarizálódni fognak (az ionok a cseppekben az elektromos mező a csepp oldalaival szemben). Ha a csepp egy része jégrészecskére fagy, és a többi elszakad, akkor a jég meg tudja ragadni a csepp valamilyen nettó iontartalmát. Ezt induktív folyamatnak nevezik, mivel érezhetõ elektromos tér kialakulásához szükséges. Villámlik a tél folyamán? A villámlás télen ritkábban fordul elő, mert a légkörben nincs annyi instabilitás és nedvesség, mint nyáron. Ez a két összetevő együttesen olyan konvektív viharokat hoz létre, amelyek villámot képesek produkálni. Stabilitás és nedvesség nélkül nem valószínű az erős zivatar.
Télen a földfelület hűvösebb, mert a nap nem fűt annyi meleget. Meleg felszíni hőmérséklet nélkül a felszín közelében levő levegő nem emelkedik túl messze a légkörben. Így a nyáron kialakuló mély (8-15 km mély) zivatarok nem alakulnak ki.
A meleg levegő visszatartja több vízgőz. Amikor pedig a vízgőz folyékony vízfelhő-cseppekké kondenzálódik, látens hő szabadul fel, amely táplálja a zivatart. Tehát a felszín közelében lévő meleg, nedves levegő (és a megfelelő körülmények, amelyek sok instabilitást biztosítanak) mély konvekciót eredményezhet, ami villámkibocsátást okozhat. Mi a mennydörgés? Bár télen ritkábban fordul elő zivatar, néha villámlás is előfordulhat hóviharon belül.Hónapnak hívják, hogy a felszín felett, például a meleg front felett viszonylag erős instabilitás és bőséges nedvesség található, nem pedig azon a felszínen, ahol fagypont alatt lehet. Thundersnow néha megfigyelhető a Nagy Sós-tó és a Nagy-tavak alatt a tó hatású hóviharok idején is. Hány villanás van egy évben? A szomszédos 48 államban évente átlagosan 20 000 000 felhő-föld villanást észleltek, mióta a villámészlelő hálózat (NLDN) 1989-ben az egész kontinentális USA-t lefedte. Ezenkívül az összes villanás körülbelül felének egynél több földi sztrájkpont, így az Egyesült Államokban évente átlagosan legalább 30 millió pontot érnek el a földön. A felhő-föld villanások mellett nagyjából 5-10-szer annyi felhő villan, mint a földi villanás. Hogyan tudok biztonságban maradni a villámoktól? A NOAA Országos Meteorológiai Szolgálata kiváló információforrás a beltéri és kültéri villámbiztonságról és a villámlás kockázatairól. Milyen esélye van a villámcsapásoknak? Az NWS szerint annak esélye, hogy az Egyesült Államokban egy adott személyt elütnek egy adott Az év egy millió az 1,2 millióból. Az esélye annak, hogy életében (80 évre becsüljük) eltalálja az 1-et 15 300-ból. További információkat olvashat arról, hogy ezek a számok honnan származnak az Országos Meteorológiai Szolgálat webhelyén. Nagyon sok függ az expozíciótól Ugyanakkor csökkentheti a villámcsapás kockázatát, ha elmegy egy jó menedékházba, például egy zárt épületbe (lásd a fenti linket), ha zivatar van a közelében! A vihar legveszélyesebb időpontja lehet a kezdet és a vég villámgyártás. Ha az első vaku egy CG, akkor az a korábbi mennydörgés figyelmeztetése nélkül érkezik. A vihar utolsó villanása sok perccel a legutóbbi vaku után következhet be, ezért fontos feltételek biztonságosak legyenek újra. Hol szerezhetek információkat a környéken előforduló villámcsapásokról? Számos vállalat gyűjti és archiválja ezeket az adatokat, köztük a Vaisala és a Earth Networks, amelyek hálózatokat működtetnek az Egyesült Államokban. Valójában magunk vásárolunk villámadatokat (nincs pénzünk a saját hálózatunk fenntartására), és szigorú szabályaink vannak arra vonatkozóan, hogy miként használhatjuk fel azokat.