obrázek z archivu ireceptar.cz

Hromy a blesky, jak vzniká bouře, kdo vynalezl bleskosvod

Většina lidí má z bouřky a blesků radost. Pokud jsou ovšem schovaní doma za oknem... Pokaždé je to však událost, která nás i zvířata nutí jednat instinktivně − schovat se. Jak blesk vzniká, jak je horký a kde se vůbec bere?

Přírodní jev, nic víc

Už Aristoteles se ve 4. století před naším letopočtem domníval, že všechno, co se ze země vypaří, se v oblacích srazí a vzplane, což vnímáme jako blesky. Epikuros o století později teorii rozšířil tvrzením, že bleskům stačí, když se o sebe mraky jen otřou, nemusejí nutně hořet.

Také Jan Ámos Komenský v polovině 17. století vyvracel božskou podstatu blesků. Ve svém díle Orbis pictus píše: „Ze sirné páry pochází hrom, jenž z oblaků vynikaje s bleskem hřmí a bije.“

blesky, bouřkablesky, bouřkaAutor: Archiv ireceptar.cz

Domněnku, že blesk je elektrický jev, však jako první vyslovil až Američan James Wall v roce 1708. Jeho vysvětlení, že „blesk s hromobitím je ve velkém to, co malá jiskra s praskotem,“ znamenalo průlom správným směrem.

Jak bouře vzniká?

Na počátku je bouřkový mrak. V létě se asi tři až čtyři kilometry nad zemským povrchem teplota udržuje na bodu mrazu. Teplý a vlhký vzduch stoupá nad tuto hranici, přechladí se, vodní páry zkapalní a promění se v ledové krupky. Mrak se zvětšuje. Vyroste mnohdy až do desetikilometrové výšky, jeho spodní okraj může být někdy těsně u země, jindy o pět set nebo tisíc metrů výše. U kapek vody a krupek ledu se objevují elektrické náboje.

Kde se tam berou?

Teorií existuje několik, připomeňme si dvě z nich, které byly potvrzeny i měřením. Jedna hovoří o tom, že se kapky elektrizují vlivem rychlého proudění teplého vzduchu, o který se třou jako liščí ohon o ebonitovou tyč. Druhá se přiklání k názoru, že elektrický náboj vzniká v horní vrstvě mraků vlivem ultrafialového slunečního záření.

obrázek z archivu ireceptar.czobrázek z archivu ireceptar.czAutor: Archiv ireceptar.cz

Výboje do kosmu

Díky snímkům z družic vědci objevili zatím nevysvětlený jev − bouřkový mrak vysílá výboje i do vesmíru. Děje se tak ve výškách 40 až 90 kilometrů, čili na samé hranici kosmu. Záblesky jsou velmi krátké, rychlé a mají modrou, respektive červenou barvu.

Ať tak či onak, mrak je nabit. A to zpravidla u základny záporně a ve svém vrcholku kladně. Elektrické náboje se indikují rovněž při zemi, v tomto případě kladné. Takže pak už nic nebrání tomu, aby se nashromážděná elektřina podle obvyklých zákonů zneutralizovala. Prostě přeskočí jiskra. Co na tom, že má několik set metrů délky a proud o hodnotě od dvaceti do šedesáti tisíc ampérů běžně a dvou set tisíc výjimečně. A napětí? Asi sto milionů voltů!

Umět tak spoutat tuhle energii, zejména když víme, že už necelý jeden ampér hravě rozsvítí žárovku. Záblesk je však tak krátký, že by nás získaná energie přišla pěkně draho.

bleskybleskyAutor: Archiv ireceptar.cz

Výbojů je víc, vidíme až ten hlavní

Ačkoliv známe několik druhů blesků, zůstaňme i nadále u čárového, který vyšle svislý výboj z mraků do země a naopak. Toho se totiž asi bojíme nejvíc. Lidské oko se mýlí, když zachytí blesk jako jeden jediný výboj. Je jich vždy mnohem víc a nemusí zasahovat pokaždé do téhož místa. Tohle ostatně poměrně snadno dokázal rozbor fotografií získaných vysokorychlostní kamerou. Jev je složitější, pro názornost stačí vědět, že nejdříve mrak vyšle proud rychlých elektronů a vytvoří se tak vodivé kanály, které se postupně dostávají až k zemi.

obrázek z archivu ireceptar.czobrázek z archivu ireceptar.czAutor: Archiv ireceptar.cz

Co je okamžik?

Vůdčí výboj letí rychlostí 100 až 1000 kilometrů za sekundu, hlavní výboj desetkrát až dvacetkrát rychleji. Celý blesk pak trvá od 0,01 do 0,5 sekundy.

Odborná literatura tomu říká stupňovitý vůdčí výboj a udává, že zasahuje předměty cestou nejmenšího odporu. Vůdčímu výboji jde naproti vstřícný výboj, setkají se − v nejlepším případě, pravidlem to však nebývá − a spolu vytvoří cestu hlavnímu výboji. Ten je teprve vidět, zasahuje a někdy i zapaluje. Ve stejný okamžik prolétne těchto výbojů několik.

A hrom?

Zase si můžeme z vyslovených a publikovaných teorií vybrat − ani tady není jasno. Nejpochopitelnější je vysvětlení, které vychází z toho, že se při výboji vytvářejí vysoké teploty, při nichž molekuly září. Tohle prudké zahřátí vede ke stejně rychlému a nečekanému zvýšení tlaku vzduchu, ten se šíří do okolí, rozpíná se, doslova exploduje a vytváří vedle tlakové i zvukovou vlnu.

Ovšem samotná by zazněla jako výbuch z děla. Typický bouřkový rachot je dán jednak tím, že výbojů je několik, a pak se také vzduch po projití blesku zase prudce ochlazuje se stejným doprovodným efektem. Jsme-li blízko, slyšíme třesk, jestliže stojíme dál, pak burácení, které je násobeno ozvěnou odraženou od různě teplých vrstev vzduchu.

blesky, bouřkablesky, bouřkaAutor: Archiv ireceptar.cz

 

Diviš, nebo Franklin?

„Dne 15. června 1754 postavil Prokop Diviš první bleskosvod nedaleko fary v Příměticích u Znojma na Moravě, kdežto první bleskosvod podle návrhu B. Franklina, který se obyčejně vůbec za jeho vynálezce považuje, postaven byl v Bostoně r. 1760, o celých 6 let později,“ napsal časopis Zlatá Praha v roce 1896. Měl pravdu?

Americký knihtiskař, státník a přírodovědec Benjamin Franklin (1706-1790) sice publikoval už v roce 1753 myšlenku svádět elektřinu z mraků železnými tyčemi a tím chránit budovy před bleskem, ale hromosvod v té době ještě nesestrojil. Jeho tyče měly být navíc od země izolované.

Kdežto moravský duchovní a doktor filosofie na olomoucké univerzitě Prokop Diviš (1696-1765) svůj hromosvod skutečně postavil, a co je důležité, uzemnil. Nazval ho meteorologický stroj. Svůj úspěšný pokus však nikde nepublikoval, svědectví existuje pouze v rukopisu. Možná proto světové encyklopedie považují za vynálezce hromosvodu Benjamina Franklina.

Kulový blesk

Jestliže u normálního blesku v zásadě víme, o co jde, u kulového to pouze tušíme. Běžné blesky vědci umějí v laboratořích napodobit a zkoumat, kdežto kulové nikoliv. Svědectví těch, kteří se s kulovým bleskem setkali, sice vykazují určité společné rysy, ale daleko víc rozdílností. Některé záznamy jsou až kuriózní.

  • Jistá žena odháněla plácačkou mouchy a náhodou zasáhla kulový blesk, který plácačku roztavil, ale ženě neublížil.
  • Jakýsi reverend pozoroval žhavou kouli velikosti pomeranče, která mu do pokoje vešla skrz okno a záclonu, aniž je poškodila, a zmizela výlevkou v umyvadle.
  • Dítě stojící ve dveřích stáje nakoplo kulový blesk, koule se rozpadla, dítě neutrpělo sebemenší zranění, kdežto dobytek uvnitř stáje zahynul. Kulový blesk skončil v sudu s vodou, kterou okamžitě odpařil...

jak by mohl vypadat kulový bleskjak by mohl vypadat kulový bleskAutor: Archiv ireceptar.cz

Věrohodněji znějí informace o kulovém blesku, který v Kašperských Horách zasáhl věž kostela a sjel do výlohy muzea. Způsobil takové přepětí v elektrické síti, že zničil telefonní ústřednu, pokladnu v obchodě a další přístroje, lidé v okolí měli zmagnetizované obrazovky televizorů a nefungovala počítačová síť

Co tedy vlastně kulový blesk je? Opět několik teorií: Elektrickým výbojem vznikne plazma, v níž se mikročástice hmoty (prach, pyl a podobně) nabijí a začnou se shlukovat. Blesk udeří do země, drobné částice nerostů se přemění v křemík a jeho sloučeniny s kyslíkem a uhlíkem se začnou spojovat, tvořit kouli a pomalu hořet. A protože jsou lehké, vznášejí se vzduchem. Spíše úsměvná je pak teorie o reakci hmoty s antihmotou, nebo tvrzení, že jde o vysoce organizovanou inteligentní hmotu.

Tajemství zůstává

Bleskosvody dnes najdeme téměř na každé stavbě. Instalují se podle dohodnutých norem a podléhají pravidelným kontrolám, aby byla zaručena jejich účinnost. Není nic nebezpečnějšího než přestřihnutý drát hromosvodu. Novinkou posledních desetiletí jsou bleskosvody, které ionizací hrotů blesky doslova přitahují a posléze likvidují, čímž aktivněji chrání daleko větší prostor.

Proti účinkům blesků na elektronická zařízení se instalují různé přepěťové ochrany, případně celé systémy, které hlásí příchod bouřky, podle potřeby přístroje odpojí od sítě a po bouřce zase zapnou. Víme, co můžeme očekávat a jak se při bouřkách chovat, přesto si přiznejme – není v nás někdy malá dušička, když venku zahřmí a z oblohy sjede k zemi první blesk?

bouřkabouřkaAutor: Archiv ireceptar.cz

Bleskové zajímavosti

  • Elektrickými výboji se při bouřce vyrovnává napětí většinou z mraku do mraku. Jen 10 % blesků udeří do země.
  • Podle kalifornské Národní laboratoře Lawrence Livermoora šlehá na celé naší planetě až 70 blesků za sekundu. V zemské atmosféře by se za jediný rok měly vyskytovat asi tři miliardy blesků, ale zcela přesná čísla pochopitelně není možné získat.
  • Sears Tower v Chicagu je 520 m vysoká budova. V průměru do ní udeří blesk pětadvacetkrát za rok.
  • obrázek z archivu ireceptar.czobrázek z archivu ireceptar.czAutor: Archiv ireceptar.cz

    Smrt zvoníků

    Poněkud tragikomicky zní údaj z poloviny osmnáctého století. Ve Francii během třiatřiceti let udeřilo do 386 kostelů a zahynulo při tom 103 zvoníků. Měli totiž za povinnost při bouřkách zvonit.

    Podle Guinnessovy knihy rekordů bylo v Ugandě v průběhu deseti let zaznamenáno v průměru 251 bouřkových dnů ročně.
  • Oxid dusíku mimo jiné přispívá ke skleníkovému efektu na naší planetě. Vědci zaznamenali, že ho produkují i bouřky. V již zmíněné kalifornské laboratoři zjistili, že je to 10 až 15 milionů tun oxidu dusíku ročně. Jen tak pro srovnání − spalováním fosilních paliv a jiných hmot vznikne za stejnou dobu na naší planetě asi 30 milionů tun tohoto oxidu.
  • Ve střední Evropě máme představu, že blesky mohou udeřit jen v létě, a to ještě pouze poté, když se obloha zatáhne černými mraky. Omyl. Také sněhové bouře jsou provázeny blesky, stejně jako erupce sopek či jaderné výbuchy.
  • Dlouhá léta žili lidé v představě, že existují takzvané teplé blesky, které zapalují, a studené, které v nejhorším případě zasažené místo mechanicky poškodí, ale nezapálí.
    • Karel Berger, švýcarský profesor v oboru techniky vysokých napětí, zjistil, že výboj, který působí krátkou dobu (řádově tisícinu až desetitisícinu sekundy), nestačí k tomu, aby se předmět vznítil, byť by byl normálně hořlavý.
    • Ovšem už výboj trvající desetinu sekundy, případně déle, k zapálení stačí. Čili pojmenování studený a teplý není přesné. Samotná teplota blesku, která by měla mít až 30 000 °C, tedy není rozhodující, podstatná je délka trvání výboje.

Akční letáky