Do projektu Thunderstorm Observation Project se poslední dobou sešlo několik opakujících se dotazů týkajících se blesků. Odpovědi na některé z nich naleznete níže.
Jak je možné, že u déletrvajícího hřmění je někdy slyšet silný zvuk až později než slabý?
Odpověď na tuto otázku není jednoznačná, protože zmíněný efekt může být ovlivněn několika různými faktory. Pravděpodobně nejdůležitější je ten, že intenzita hřmění, coby následku blesku, není stejná podél celé dráhy blesku. Jak je dobře známo z pozorování blesků či případně z jejich snímků, není blesk po celé své délce stejně intenzivní, tj. v některých místech je jasnější než v jiných. Hřmění vzniká tak, že se podél dráhy blesku (tzv. kanálu blesku) následkem rychlého a náhlého ohřátí začne prudce rozpínat okolní vzduch. Toto prudké rozpínání uvádí vzduch do kmitání, které pak slyšíme jako hřmění různé intenzity a různých frekvencí. Obecně se dá říci, že v místě, kde vidíme blesk nejjasnější, je i nejvyšší teplota a tudíž zde dochází k rychlejšímu rozpínání vzduchu a silnějšímu zvukovému efektu. Toto částečně vysvětluje, proč není hřmění po celou dobu stejně hlasité, ale nevysvětluje to ještě zcela to, proč k nám někdy dolehne nejdříve slabší hřmění a teprve později silnější. K tomu budeme potřebovat následující obrázek.
Na obrázku je červenou klikatou čarou znázorněn blesk a písmenem P pozice pozorovatele. A a B jsou určitá místa ve dráze blesku, se kterými budeme počítat a úhly a (úhel CPB) a b (úhel CPA) byly změřeny z obrázku a jejich hodnoty jsou v obrázku uvedeny. Vzdálenost PC (tj. vzdálenost míst A a B od místa P promítnutá do horizontální roviny) byla zvolena na 2 km. Podle elementárních matematických vztahů pak můžeme spočíst vzdálenost míst A a B od pozorovatele následovně:
Stejně lze spočíst i vzdálenost PA, pro niž vyjde hodnota 2,6 km. Pokud vezmeme v úvahu rychlost šíření zvuku ve vzduchu 340 m/s, pak z místa B k nám dolehne hřmění za dobu 6,2 sekundy a z místa A za 7,6 sekundy. Nyní předpokládejme, že v místě A je hřmění například dvakrát intenzivnější než v místě B. Z toho plyne, že k nám nejdříve dolehne hřmění slabší, protože místo B je k nám blíže, a teprve později hřmění silnější. Intenzita silnějšího hřmění, které k nám dolehne z místa A, však nebude dvakrát tak silná jako z místa B, protože intenzita zvuku ubývá s přibližně s druhou mocninou vzdálenosti. Jednoduchým výpočtem lze zjistit, že poměr intenzit bude A:B = 1,3:1. Ale i tak bude stále intenzita hřmění z bodu A silnější než z bodu B. Do hry tady vstupují ještě další faktory jako mírně rozdílné vlastnosti vzduchu podél dráhy šířících se zvukových vln ze zmíněných míst, ale to už by bylo na složitější úvahy.
Podobná situace bude i u větveného blesku. Ten má jeden hlavní kanál a vícero vedlejších kanálů, ve kterých protéká proud o menší intenzitě, což ve výsledku znamená, že intenzita hřmění z těchto postraních kanálů bude menší než z kanálu hlavního. Pakliže jsou k nám tyto postraní kanály blíže než kanál hlavní, pak k nám nejdříve dolehne hřmění slabší a teprve později silnější.
Na zmíněný jev, tedy různou intenzitu hřmění v čase, mají vliv ještě další efekty, například existence akustických stínů apod., ale o tom snad někdy příště.
Může člověk zemřít jen po přímém zásahu bleskem nebo stačí i když blesk uhodí jen v určité vzdálenosti od něj a v případě, že ano, tak jak velká je tato vzdálenost?
Předem je nutné uvést, že ne každý zásah bleskem končí smrtí (ale rozhodně nedoporučuji to zkoušet!!!). Když blesk uhodí na určité místo, vytvoří se kolem místa úderu elektrické pole, jehož napětí slábne úměrně se zvětšující se vzdáleností od místa úderu. V případě, že člověk stojí poblíž tohoto místa, může jej elektrický proud usmrtit (více v následujících odstavcích). Velikost oblasti kolem místa úderu závisí na mnoha okolnostech (parametry blesku, složení okolí místa úderu, ...), ale uvádí se, že jsou to desítky metrů (pravděpodobně ne více než 50 metrů, ale opět doporučuji to nezkoušet).
Co je to krokové napětí?
V předcházejícím odstavci bylo uvedeno, že v okolí místa úderu blesku se vytváří elektrické pole, které slábne úměrně se vzdalováním od tohoto místa. Vytváří se tzv. ekvipotenciální čáry (= čáry se stejným potenciálem), které jsou přibližně kruhové a jejichž střed leží právě v místě úderu blesku. Každá z těchto ekvipotenciálních čar je charakterizována určitým napětím, například tak, jak je vidět na obrázku, kde písmenem A je označeno místo úderu.
Jen pro upřesnění: Nelze si představovat, že nějaké napětí je jen na zakreslených čarách. Napětí totiž ubývá postupně od místa úderu blesku, jak bylo řečeno výše. Tzn. že na obrázek by se mohly zakreslit i další ekvipotenciální čáry, např. s napětím 31 000 V, 12 125 V atd. Také již bylo řečeno, že čáry nejsou přesně kruhové, ale jsou to více nebo méně zdeformované kružnice díky tomu, že povrch má v různých směrech mírně odlišné vlastnosti. Nyní už se dostáváme k samotné odpovědi na otázku. K lepšímu pochopení nám poslouží další obrázek. Na něm jsou opět zakresleny ekvipotenciální čáry, místo úderu blesku (A) a dva lidé (B, C).
Člověk B stojí tak, že obě dvě jeho nohy (modré kroužky) jsou na jedné ekvipotenciální čáře (stojí s nimi rovnoběžně). Výsledný potenciál je pro něj proto 20 000 V - 20 000 V = 0 V. Ale druhý člověk (C) stojí jednou nohou na ekvipotenciální čáře 15 000 V a druhou nohou na čáře 25 000 V (kolmo na ekvipotenciální čáry). Rozdíl potenciálů je pro něj proto 25 000 V - 15 000 V = 10 000 V. A napětí o velikosti 10 000 V už je schopné zabít člověka. A tak, i když jsou oba lidé ve stejné průměrné vzdálenosti od místa úderu blesku, první může vyváznout bez úhony, zatímco druhý vyvázne jen ztěží. A právě výše popsaný jev se nazývá krokové napětí.
Ale i v případě, že člověk stojí kolmo na ekvipotenciální čáry (tak jako C), může díky vhodnému postavení výsledné napětí značně eliminovat a to tak, že dá nohy těsně k sobě. Jednou nohou tak bude stát například na ekvipotenciále s hodnotou napětí 25 000 V a druhou nohou na ekvipotenciále 24 800 V. Výsledné napětí pak bude 200 V. Proto pokud je člověk v době zuřící bouřky na "nevhodném" místě, je lépe mít nohy co nejtěsněji u sebe. Raději ale nepokoušejte štěstí a nezkoušejte si ověřovat jak funguje krokové napětí v reálu!
Slyšel jsem, že na každou sekundu připadne průměrně 50 blesků. Je to vůbec možné?
Ano, je to možné, ale počet blesků je ještě mnohem vyšší. V naprosté většině publikací se uvádí, že na každou sekundu připadne více než 100 blesků. To znamená, že za rok se na Zemi vyskytne asi 3 miliardy blesků.
Při bouřce jsem viděl, že blesky často poblikávají anebo taky, že jedním místem prošly v rozmezí několika sekund dva nebo tři blesky. Proč tomu tak je?
Poblikávání (mihotání) blesku je způsobeno tím, že vodivým kanálem, kudy prošel hlavní výboj, obvykle projdou v rychlém sledu za sebou další výboje, přičemž časová prodleva mezi jednotlivými výboji se většinou pohybuje v rozmezí 0,1 až 0,01 sekundy. Těchto výbojů může být značný počet a může přesáhnout 50. Díky tomu se nám zdá, že blesk "zabliká" a trvá poměrně dlouho. Kdyby byl tvořen jen jediným výbojem, jeho časové trvání by bylo velice krátké.
I na druhou část otázky je odpověď poměrně snadná. Jak známo, hledá si blesk cestu nejmenšího odporu, tedy nejvíce vodivou cestu. V případě, že určitou drahou projde blesk (respektive série několika výbojů), je zřejmé, že tato cesta bude dobře vodivá a tudíž stejnou cestou může posléze projít další série výbojů.
Použité zdroje:
[1] Hlaváč, Albert: Bojíte se blesku?; Alfa Bratislava 1986
[2] Schmidt, M.: Meteorológia pre každého; Alfa Bratislava 1980
[3] Skřehot, Petr: Stručné základy teorie bouřek; Meteorologická Operativní Rada, Praha 2004
Do projektu Thunderstorm Observation Project se poslední dobou sešlo několik opakujících se dotazů týkajících se blesků. Odpovědi na některé z nich naleznete níže.
