Kaip atsiranda žaibai ir griaustinis? Paprastas paaiškinimas apie įspūdingiausią audros pusę

Vasaros audros dažnai užklumpa netikėtai: dangų perskrodžia ryški šviesa, po akimirkos sudreba langai ir pasigirsta gilus griausmas. Nors šis vaizdas pažįstamas daugeliui, tai, kas vyksta debesyse prieš žaibo blyksnį, iš arti mato tik mokslininkų prietaisai.

Žaibai ir griaustinis yra tas pats reiškinys, tik skirtingomis formomis: šviesa ir garsu. Suprasti, kaip susidaro žaibai, padeda ne tik patenkinti smalsumą, bet ir geriau saugotis per audras.

Kas vyksta audros debesyje?

Stiprios perkūnijos dažniausiai susiformuoja dideliuose kamuoliniuose lietaus debesyse, vadinamuose kamuoliniais lietaus debesimis. Tokie debesys gali iškilti iki 10 ar net 15 kilometrų aukščio, todėl viršuje temperatūra būna gerokai žemiau nulio.

Debesyje nuolat juda oro srautai: šiltas oras kyla aukštyn, šaltesnis leidžiasi žemyn. Kartu su jais skraido vandens lašeliai, ledo kruopelės ir krušos gabalėliai, kurie susiduria tarpusavyje ir įsielektrina.

Dėl šių susidūrimų dalis dalelių įgyja teigiamą, kita dalis neigiamą elektros krūvį. Paprastai debesies viršus būna labiau teigiamai įelektrintas, o apačia, arčiau Žemės paviršiaus, sukaupia daugiau neigiamo krūvio.

Žemėje po tokiu debesimi tuo metu vyksta priešingas procesas: paviršius ir ant jo esantys objektai tampa santykinai teigiamai įelektrinti. Taip susidaro natūrali elektrinė įtampa tarp debesies ir Žemės arba tarp skirtingų debesies dalių.

Kaip išsikrauna žaibas?

Kai įtampa tarp įelektrintų sričių tampa per didelė, oras nebepajėgia veikti kaip izoliatorius. Tuomet susiformuoja vadinamas žingsniuojantis lyderis, nematomas elektrinis kanalas, kuris laiptuotai leidžiasi iš debesies link Žemės arba juda debesies viduje.

Šis kanalas juda šuoliais, sustodamas kas keliasdešimt metrų ir vėl judėdamas toliau. Kai lyderis priartėja labai arti paviršiaus, iš žemės aukštyn šokteli jam priešpriešinis išlydis, kuris tarsi „uždaro grandinę“.

Tuomet labai greitai, per keliasdešimt mikrosekundžių, šiuo kanalu iš debesies į Žemę arba tarp debesies sričių nubėga didžiulė elektros srovė. Būtent ši srovė ir sukuria mums matomą žaibo blyksnį.

Per vieną žaibo išlydį srovė gali siekti dešimtis tūkstančių amperų, o temperatūra kanale pakyla iki kelių dešimčių tūkstančių laipsnių. Tai žymiai karščiau nei Saulės paviršius, todėl oras aplink žaibą akimirksniu plečiasi.

Iš kur atsiranda griaustinis?

Staigus oro įkaitimas ir išsiplėtimas sukuria stiprią smūginę bangą, kuri sklisdama per orą virsta garsu. Būtent šią bangą mes girdime kaip griaustinį, o artimesni smūgiai gali sudrebinti net langus ir sienas.

Garsas sklinda lėčiau nei šviesa, todėl žaibo blyksnį matome akimirksniu, o griaustinį išgirstame po kelių sekundžių. Kuo audra toliau, tuo skirtumas tarp šviesos ir garso pastebimesnis.

Paprasta taisyklė leidžia apytikriai įvertinti atstumą iki žaibo: skaičiuojama sekundėmis nuo blyksnio iki griaustinio. Apytiksliai 3 sekundės atitinka 1 kilometrą, nes garsas ore sklinda maždaug 340 metrų per sekundę.

Jeigu griaustinis pasigirsta beveik iškart po blyksnio, audra yra labai arti ir tokiu metu ypač svarbu laikytis saugumo taisyklių.

Žaibo tipai ir formos

Dažniausias yra žaibas tarp debesies ir Žemės, tačiau nemaža dalis išlydžių vyksta ir pačiame debesyje. Tokie žaibai lieka aukštai danguje, todėl dažnai matome tik blyksintį debesų keteros kraštą.

Kai kartais danguje blykčioja, bet nesigirdi griaustinio, reiškinys vadinamas tolimaisiais žaibais. Tai gali reikšti, kad audra yra už keliolikos ar kelių dešimčių kilometrų, o garsas iki mūsų tiesiog nebeatskamba.

Yra ir rečiau matomų reiškinių, pavyzdžiui, vadinamieji „beždžionių kopėčių“ tipo žaibai, kai elektros išlydis šakojasi į daugybę šakų. Kiti, itin aukštai virš audros debesų pasirodantys vadinamieji elfai ir dvasios, dažniau fiksuojami specialiais prietaisais nei žmogaus akimi.

Vis dėlto kasdienėje patirtyje dažniausiai susiduriame su paprastu, linijiniu žaibu, kuris smogia į aukščiausius objektus aplinkoje: medžius, stulpus, bokštus ar pastatų stogus.

Ar žaibą galima prognozuoti?

Meteorologai gali nuspėti, kada ir kur palankios sąlygos perkūnijai, nes tam reikia šilto ir drėgno oro bei stipraus vertikalaus judėjimo atmosferoje. Tačiau tiksliai pasakyti, kur trenks konkretus žaibas, kol kas neįmanoma.

Šiuolaikiniai žaibų lokalizavimo tinklai seka kiekvieną išlydį ir realiu laiku žymi jų vietas žemėlapiuose. Tai padeda stebėti audrų aktyvumą, įspėti aviacijos ir elektros tinklų operatorius, o taip pat analizuoti ilgalaikius žaibų pasiskirstymo dėsningumus.

Tokie duomenys rodo, kad kai kuriuose regionuose žaibų daugėja kartu su dažnėjančiomis stipriomis audromis ir karščio bangomis. Tai siejama su klimato kaita, kuri keičia drėgmės ir šilumos pasiskirstymą atmosferoje.

Mokslininkai tiria, ar ateityje kai kuriose vietovėse žaibų gali daugėti, pavyzdžiui, virš sausėjančių miškų plotų, kur padidėja gaisrų rizika. Tokios prognozės svarbios planuojant miškų apsaugą ir infrastruktūrą.

Kaip elgtis per perkūniją?

Nors žaibas yra natūralus reiškinys, jo energija žmogui yra pavojinga, todėl svarbu žinoti keletą paprastų taisyklių. Saugiausia vieta per audrą yra automobilyje arba pastate su uždarytais langais ir durimis.

Lauke reikėtų vengti atvirų laukų, kalvų viršūnių ir pavienių aukštų medžių, nes žaibas linkęs rinktis aukščiausius objektus. Vandens telkiniuose ar netoli jų taip pat pavojinga, todėl plaukiojimą ar maudynes būtina nutraukti vos išvydus pirmus blyksnius.

Viduje patariama neliesti metalinių vamzdžių, laidų ir elektros prietaisų, nes žaibo srovė gali patekti į namus per komunikacijų tinklus. Geriau atsisėsti toliau nuo langų ir laukti, kol aktyviausia audros fazė praeis.

Stebėdami žaibus ir griaustinį iš saugios vietos, galime ne tik pasigrožėti įspūdingu gamtos reginiu, bet ir prisiminti, kokie sudėtingi fizikiniai procesai už jo slypi.