Pioruny - co to są pioruny, ich podział

Piorun to zjawisko bardzo gwałtowne, bardzo groźne dla istot żywych (w tym i dla człowieka), ale także bardzo piękne. Powstaje podczas burz i może uderzać od chmury w ziemię lub, szczególnie jeśli jest wysoki obiekt lub wzniesienie, od ziemi do chmury. Występują także wyładowania między chmurami i w obrębie jednej chmury, mają one jednak mniejszą energię niż te zwykłe miedzy chmurą a ziemią. Powietrze jest złym przewodnikiem prądu, więc piorun szuka najkrótszej drogi do ziemi, wybiera zatem najwyżej położone punkty i dobre przewodniki (maszty, dzwonnice, samotne drzewa, wieże kościelne, słupy energetyczne itp.). Nie jest to jednak zasada, bo piorun może uderzyć w pozornie bezpieczne miejsce. Zwłaszcza, gdy porusza się pod kątem do powierzchni ziemi (może wtedy porazić nawet podstawę wysokiego masztu). Ten czasem nawet poziomy ruch pioruna tłumaczy się tym, że przskok iskry następuje kanałem najmniejszego oporu elektrycznego, a powietrze nie jest jednorodne i w różnych miejscach przewodzi prąd inaczej (przewodnictwu sprzyjają zanieczyszczenia, pyły, silna struga deszczu). Nieprawdą jest natomiast pogląd, że metale lub wysoko położone punkty ściągają pioruny.
w liczbach...

Zazwyczaj długość pioruna waha się w granicach kilometra, ale spotkano także takie, które miały więcej niż 10 km. Zanotowano iskry o długości 40-50 km, a nawet o długości... 150 kilometrów :) Napięcie między chmurą, a ziemią (dla pioruna ok. kilometrowego) ma wartość kilkuset milionów voltów [V], czyli kilkuset megavoltów [MV] (nie jest to jednak stała wartość, bo zależnie od panujących w danej chwili warunków atmosferycznych [obfitość deszczu, zanieczyszczenie, temperatura i ciśnienie powietrza] może być mniejsza lub większa). Dla porównania w naszych gniazdkach elektrycznych znajduje się 220-230 V, w telefonie ok. 40 V, w sieci tramwajowej 600 V, a w liniach wysokiego napięcia do 4 500 000 V (4,5 MV). Także natężenie prądu pioruna jest astronomiczne - przeciętnie 20 000 A (amperów), ale występują także silniejsze natężenia - do 250 000 A, a nawet do 500 000 A. Mając napięcie i natężenie (odpowiednio: 100 000 000 V i 10 000 A) otrzymujemy średnią moc pioruna - 1 000 000 000 000 W (watów), czyli 1 TW (terawat). Jest to moc niewyobrażalnie wielka, która niszczy wszystko, nawet izolatory w liniach elektrycznych wysokiego napięcia. Piorun jednak niesie zwykle mało energii (jakieś 150 - 200 kWh), a to dlatego, że trwa niezwykle krótko. Każdy piorun produkuje masę potrzebnych florze związków, w tym 100-1500 kg tlenków azotu, co rocznie na całej ziemi daje 100 000 000 000 kg tych substancji. Istnieją miejsca na ziemi (np. wyspa Jawa), które mają średnio 222 dni burzowe w roku, ale występują tam też lata, w których jest ich aż 322. W Polsce rocznie jest do 36, a na wybrzeżu Kalifornii do 8 dni burzowych. Rocznie na świecie porażonych przez pioruny jest kilka tysięcy osób, dziennie kilkudziesięciu. Cały czas nad powierzchnią ziemi szaleje ponad 40 tys. burz. W czasie burzy na naszych terenach pojawia się średnio 65 piorunów na godzinę, a w rejonach tropikalnych nawet 10 000.

Szerokość kanału pioruna zmienia się w czasie i rośnie od kilku milimetrów do 2-3 centymetrów, jego temperatura osiąga 25 000 K (kelvinów), czyli ponad cztery razy więcej niż powierzchnia Słońca.

Podział

Wyodrębnia się jeden podział: na pioruny wielokrotne i na jednokrotne. Wyładowania można także podzielić na burzące i zapalające. Wiadomo, że piorun to nic innego jak tylko krótkotrwały przepływ prądu. Gdy uderza w skałę, mur, czy drzewo tak jak w powietrzu szuka miejsca o jak najmniejszym oporze elektrycznym. Jeśli spłynie po powierzchni skały, muru czy po zewnętrznej części drzewa może to spowodować tylko odłupanie kawałka gruzu lub kory w przypadku drzewa. Ale gdy wniknie do wnętrza skały czy muru spowoduje (choć to jest skała bądź w drugim przypadku murowana ściana) jej odparowanie tak gwałtowne, że zostanie ona rozsadzona; gdy przeniknie do wnętrza drzewa zamieni naturalną wodę w roślinie w parę wodną i tak jak w poprzednim przypadku gaz o ogromnej temperaturze (nawet 25 000oK) i gigantycznym ciśnieniu zacznie się rozprężać, co spowoduje rozsadzenie pnia drzewa. Przy czym drzazgi i kawałki drzewna rozlecą się z wielką szybkością i mogą ranić przebywające w pobliżu osoby lub zwierzęta. Zdarza się, że piorun po uderzeniu pozostawia z małego domu stertę gruzu.

Np. w Columbos w USA zdarzył się kiedyś przypadek zburzenia kamiennego mostu, który wyglądał jak po uderzeniu ciężkiej bomby. Takie skutki są podobne do skutków wybuchu ładunku chemicznego i są charakterystyczne dla wyładowania o ogromnym natężeniu prądu, które określa się jako burzące. Jak łatwo obliczyć, krótkotrwałość i wysokie natężenie oznacza dużą moc pioruna. Natomiast te wyładowania, które mają małą moc (stosunkowo małe natężenie i długotrwałość) to pioruny zapalające. Są przyczyną większości pożarów lasów i domostw oraz szybów naftowych - powodują największe szkody bo działają dłużej.