Fenomene ale naturii – fulgerul

Fulgerul este rezultat in urma unui proces de descarcare electrica cauzat de o diferenta de potential electrostatic.
Fulgerul se produce intre nori incarcati cu sarcini electrice diferite, iar descarcarea intre nor si pamant provoaca un arc luminos, numit traznet.
Atunci cand vedem un fulger nu auzim si sunetul produs de descarcare, deoarece viteza sunetului este mai mica fata de cea a luminii. Decalajul se datoreaza diferentei dintre vitezele de propagare ale celor doua unde, cea luminoasa si cea acustica.

In mitologie, fulgerele sunt folosite pentru a exprima mania lui Dumnezeu. Gasim acest fenomen mentionat de mai multe ori, in Moise 9,24, Samuel 22,15, Hiob 37, Psalm 18, la izgonirea din rai a lui Satan (Luca 10,18) etc.
Credintele variau de la o civilizatie la alta. De exemplu, etruscii considerau fulgerele ca un oracol care le prezicea viitorul. Informatiile care descriau indicatiile transmise prin fulgere se numeau libri fungurales.
Vechii germani considerau fulgerele ca fiind un semn al zeului Thor care arunca ciocanul sau spre pamant. Slavii aveau zeul Perun ca zeu al furtunii. La fel Zeus si Jupiter sunt reprezentati insotiti de fulgere.

Cercetarea fulgerelor intr-un mod mai serios a inceput odata cu Benjamin Franklin.
Benjamin Franklin a demonstrat ipoteza ca traznetul este rezultatul tensiunii dintre nori si pamant cu ajutorul unui zmeu de hartie cu care a declansat fulgerul in prezenta norilor de furtuna, in anul 1752.

Desi este un fenomen popular, fulgerele au dat nastere unor controverse cu privire la efectul lor, cat si in modul cum acestea iau nastere.

Formarea fulgerului

Datorita curentilor de aer existenti in nor precum si prin repartizarea inegala de gheata si apa, se formeaza prin frecare, spatii cu incarcatura ionica electrostatica negativa si pozitiva.
In mod normal stratul superior al norului este incarcat pozitiv, iar stratul inferior este incarcat negativ. Zona dintre cele doua straturi incarcate diferit se afla la o inaltime mare unde temperatura variaza intre -10 si -15 grade Celsius.
Aici, picaturile de apa din nor se transforma in cristale de gheata.

Fulgerul este o descarcare electrica, iar atunci cand ia nastere produce un echilibru electric intre straturile norului de furtuna. Pentru a lua nastere un trasnet intre un nor si pamant trebuie sa existe in prealabil tensiuni de cateva zeci de milioane de volti, iar fenomenul, care este o scanteie de descarcare electrica, sa aiba o tensiune de aproximativ 3 milioane de volti / metru. Puterea de strapungere a fulgerului este data si de umiditatea aerului.
Exista premiza ca in prealabil aerul este ionizat de radiatiile cosmice transformand moleculele de aer din atmosfera intr-o lavina electronica rezultand o reactie in lant, care creeaza un canal de aer ionizat pentru fulger. Acest fenomen a fost presupus de cercetatorul Charles Thomson.
Forma in zig zag a fulgerului este produsa prin descarcarea electrica numai prin zonele cu aer ionizat.

Fugerul are in medie, 4 sau 5 descarcari principale ce dureaza 0,01 secunde, iar cea principala numai 0,0004 secunde. Dupa o pauza scurta de 0,03 – 0,05 secunde urmeaza noi descarcari. Au fost observate astfel descarcari atingand un numar de 42 cu o intensitate medie de 20.000 de amperi.
Un fulger atinge in medie lungimea de 1 – 2 km, iar in zonele tropicale unde umiditatea aerului este mai ridicata, fulgerul poate atinge 2 – 3 km lungime. In nori s-au observat fulgere cu o lungime de 5 – 7 km, iar cu ajutorul radarului pentru fulgere, unele ce ating 140 km lungime.

In momentul formarii fulgerului aerul inconjurator din jurul tunelului provocat de acesta atinge temperaturi de 30.000 de grade Celsius. Aceasta supraincalzire brusca a aerului duce la o dilatare masiva asemenea unei explozii cu un zgomot puternic numit tunet.
Datorita diferentei dintre vitezele de propagare a luminii (cca. 300.000 km /s) si a sunetului 332 m / s, va aparea un decalaj de timp intre receptionarea vizuala si cea auditiva a fulgerului. Decalajul dintre fulger si tunet este dat de distanta dintre acesta si observator. Cu cat observatorul este mai departe, cu atat decalajul va fi mai mare.

In linkul de mai jos vedeti o filmare a unui fulger redata in “slow-motion”:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/c/ca/LightningAnimated.gif

Autor: Marius, www.descopera.org