McMartn

Bouře, blesky, hromy

prevzato z:bourky.com/teorie.php

Blesk je přírodní úkaz, kterým se lidstvo zabývá od počátku své existence. Jeho název pochází z indogermánského slova bhlei = svítit. Je neoddělitelnou součástí mytologií všech věků a národů, stejně tak, jako je neoddělitelnou součástí úkazů na letní obloze.

Blesk provází lidstvo od nepaměti

Blesk byl odedávna symbol božské síly, ale také božího trestu – antický Zeus zobrazovaný s bleskem v ruce může být chápán jako osvětlující i trestající. Bohyně Afrodité se nahá vynořila z mořské pěny, které se Zeus (jehož jméno znamená ... blesk) dotkl bleskem; proto byla nazývána Anadyomené, "vynořující se". Dále si třeba vezměme severskou mytologii, ve které vystupuje Thór, nejsilnější ze všech lidí i bohů, jako bůh hromu a blesku. V keltské tradici byl dub nejposvátnějším stromem ze všech. Byl často spojován s bohem hromu Taranisem, k dubu má vztah i bohyně Brighit, její křesťanská pokračovatelka sv. Brigita z Kildare údajně sídlila v dubu. Dub skutečně přitahuje blesky, neboť jeho kořeny jdou do stejné hloubky, jakou dosahuje jeho koruna výšky. Přesto jím ani časté údery blesků neotřesou a ohněm poznamenaný roste dál. Také ve slovanské mytologii můžeme chápat Přemysla jako personifikací Peruna a Libuši jako personifikací oblačné děvy, s kterou se Přemysl zasnubuje, zorav zde nebesa svým pluhem - bleskem ...

Co je to blesk?

Blesk je optický jev doprovázející náhlý výboj atmosférické elektřiny. Z fyzikálního hlediska je každý výboj, tedy i blesk, tokem elektrického proudu - elektronů. V přírodě všechno samovolně spěje k rovnováze, čehož se dosahuje, jak se říká, tokem z místa přebytku na místo nedostatku. Tím dojde k vyrovnání (tlaků, nábojů, hmot ...) a děj ustává. Také elektrický proud teče z místa přebytku elektronů na místo jejich nedostatku.

Mračna, bouřky a blesky

Bouřky lze zhruba rozdělit do dvou skupin - bouřky z vedra a bouřky frontální.

• Bouřky z vedra - vznikají za horkých dnů a nepřinášejí změnu počasí. Meteorologické přístroje zaznamenávají přechod bouřky především poklesem teploty, vyvolané srážkami, dále vzrůstem tlaku vzduchu a nárazem větru.
• Bouřky frontální - vznikají na plochách, kde spolu hraničí teplé a studené vzdušné hmoty, tedy na zadní straně cyklóny, a přináší s sebou i změnu počasí.

Mrak je generátor statické elektřiny

Jak v bouřkových mracích vznikají elektrické náboje ? Typický bouřkový mrak má květákový tvar a meteorologové jej nazývají , kumulonimbus. Od země stoupající teplý a vlhký vzduch se ve větší výšce ochlazuje, až je dosaženo teploty rosného bodu, při níž je vodní pára nasycena a dojde k vytvoření vodních kapek. Kondenzací se uvolňuje teplo a vzduch se znovu ohřeje, takže dále stoupá. Dochází k dalšímu ochlazování, až se teplota dostane k nule a dochází k mrznutí vody. Při tom se opět uvolňuje teplo a v důsledku toho se stoupání vzduchu se dále zrychluje. V mraku, kde probíhá takový děj, mohou vznikat tak zvané bouřkové buňky.

Při popisovaném ději dochází k distribuci elektrických nábojů v kapičkách vody a částečkách ledu. Částečky s kladným nábojem (nedostatkem elektronů) jsou "lehčí" než částečky s přebytkem elektronů - záporné. Tím se bouřkový mrak polarizuje a stane se generátorem elektřiny. Každá taková bouřková buňka je údajně schopna vytvářet dva až čtyři blesky za minutu (!!!), přičemž intenzita elektrického pole dosahuje stovek kilovoltů na metr délky (pro srovnání - dálková vedení velmi vysokého napětí obvykle mívají 200 nebo 400 kV).

Mrak je nabitý - blesk může přeskočit

Nabitý a polarizovaný mrak tedy nese ve spodní části záporný náboj. K blesku vedoucímu k vyrovnání nábojů pak může dojít buď přímo v mraku, což bývá pozorovatelné jako jeho náhlé "vzplanutí" nebo výbojem mezi mrakem a zemí - ten znáte jako klasický "svislý blesk". Další blesky vznikají mezi dvěma mraky s různými potenciály - to jsou blesky "vodorovné", šlehající po obloze.

Mezi délkou výboje ve vzduchu a k tomu potřebným napětím existuje úměra. Rozhodující je velikost intenzity elektrického pole. U každého materiálu existuje mezní hodnota E (tzv. dielektrická pevnost). Jestliže je překročena, dochází k výboji. U vzduchu to je asi 30 kV/cm To znamená, že napětí 60 kV je schopno prorazit asi 2 cm vzduchu. Dielektrická pevnost ovšem závisí na mnoha parametrech jako jsou teplota, vlhkost, doba vystavení materiálu napětí apod. Takže u vlhkého vzduchu může být dielektrická pevnost třeba jen 10 kV/cm, což znamená, že stejné napětím prorazí trojnásobnou vzdálenost.

Princip vzniku blesku se popisuje například takto: Spodní část mraku s sebou nese negativní náboj. Kladný náboj se může nashromáždit na zemském povrchu, budovách, stožárech, lidech či stromech. Křivolaké záblesky negativního elektrického náboje sbíhají pod mrak. Blesk začíná slabým a slabě viditelným výbojem z mraku k zemi jako kaskáda kličkujících 50 až 200 metrů dlouhých skoků, které si prodírají cestu k zemi. Tyto výboje jsou neviditelné a každý trvá jen několik miliontin vteřiny; jednotlivé skoky jsou proloženy pauzou přibližně 50 miliontin vteřiny. Když se tento negativní výboj dostane do vzdálenosti kolem 50-ti metrů od kladného náboje, tak naproti sestupnému výboji vyráží vstřícný výboj od země směrem nahoru. Oba výboje se s rachotem spojí a vytvořená silně ionizovaný kanál o průměru 5 až 10 (20) centimetrů svádí proudy 20 až 200 000 ampér prostředím, které nazýváme plazmou (viz např. animace na stránce Lightning: An Example Of A Natural Capacitor).

Všimněte si jedné věci, kterou jste asi nevěděli (a já také ne, přiznávám...) - že tvrdit něco o svedení blesku do země je nepřesné, protože vlastní bleskový "kmen" začíná ve velké většině případů směrem vzhůru, od země k mraku. Pokud v této chvíli myslíte na to, jak je to s hromosvodem - je to stejné. Vstřícný výboj stoupá z jímače nebo jímacího vedení a následně svedený bleskový proud je zneškodněn svodem do země.

Blesk letí rychlostí 160 až 1600 km/s a jeho teplota může případně dosáhnout až 30 000 °C, což je teplota šestkrát větší než na povrchu Slunce. Rozžhavený vzduch expanduje a vytváří tlakovou vlnu, která způsobuje onen známý rachot - hrom.

Tvrdí se, že každou hodinu zasáhne zemský povrch na milión blesků, přičemž každý nese tolik energie, kolik by stačilo ke svícení 100 wattové žárovky po dobu tří měsíců…Takto formulováno to vypadá impozantně, ale blesky vlastně nesou relativně nízkou energii, v průměru jen několik kilowatthodin. To, co je na nich nebezpečné je , že během úderu v délce trvání jedné tisíciny sekundy mohou v místě zásahu být velmi vysoká napětí a protékat bleskové proudy vyšší než 200 000 ampér.

Blesky jsou různé

• Čárový - je dlouhý elektrický výboj (mezi mrakem a zemí nebo mezi dvěma mraky. Začíná vůdčím výbojem, který postupuje z mraku cestou nejmenšího odporu. V určité výšce nad zemí se tento výboj setkává se vstřícným výbojem, vznikajícím a postupujícím ze země. Vzniká kanál, kterým projde hlavní výboj. Blesk bývá barvy bílé, ale také modré, červené nebo podobné (dáno jasem plynu). Je skoro vždy doprovázen hřměním.
• Plošný elektrický výboj vzniká mezi dvěma mraky a poznáte ho podle rozptýleného světelného záblesku. Náhle jakoby vzplanou celé plochy mraků nebo se ostře vyrýsují jejich obrysy. Na rozdíl od blesku čárového neuslyšíte zahřmění. Z fyzikálního hlediska je náboj mezi mraky nedostatečný k vytvoření blesku čárového, takže vznikne jen doutnavý výboj.
• Názvem stuhový se označuje elektrický výboj, u kterého jsou kanály jednotlivých složek výboje posunuty větrem. Z toho asi vznikl ten klasický obrázek blesku, jak jej znáte u elektrických zařízení.
• Růžencový elektrický výboj vzniká jen ojediněle; kanál blesku se rozdělí na světelné úseky připomínající kuličky na šňůrce růžence. Každá kulička vybuchuje sama o sobě, takže zvukový efekt je značný.
• Kulový blesk je vzácnou zvláštní forma elektrického atmosférického jevu. Jeho princip nebyl dosud uspokojivě vysvětlen. Tento blesk se podstatně liší od ostatních blesků; sice vzniká obvykle za bouřky, ale může se objevit i za jasného počasí. Autor tohoto článku se s kulovým bleskem setkal osobně velice zblízka a málem při tom přišel o ponožky ...
• S dalším druhem atmosférického výboje se jistě setkali minimálně čtenáři Verneovek a jiných dobrodružných knih, odehrávajících se na moři. Jde o Eliášův oheň. Předměty vyčnívající nad okolní rovný povrch (což jsou dozajista právě stěžně plachetnice) pozměňují značně normální rozložení elektrického pole ovzduší, čímž u jejich vrcholků nastane trsový nebo doutnavý výboj délky několika centimetrů. Ve výjimečných případech, zejména na horách, se Eliášův oheň objevuje i na lidech, kteří jsou pak prohlašováni za světce.

Blesky lze ještě dále dělit podle polarity, tedy zda pocházejí z kladně nebo záporně nabitého oblaku. V České republice je podle statistiky 92,6 % blesků záporných.

Může uhodit "blesk z čistého nebe"?

Celkem logicky lze odvodit, že jednobuněčné bouřky jsou tvořeny pouze jedinou konvekční buňkou. Tyto bouřky jsou obvykle slabé a trvají jen několik desítek minut dokud trvá samotný vzestupný proud. Jen v krátké době můžou být projevy těchto bouřek silnější, obvykle jde o typické "bouřky z tepla" v teplé polovině roku. Může se při nich vyskytnout i krupobití, ale to spíše ojediněle. Čím jsou ale tyto bouřky typické a proč nahánějí strach, je jejich velice rychlý vývoj. Mezi začátkem vzniku kumulu a začátkem vypadávání slabých srážek může uplynout třeba i jen 15 minut, což má za následek, že se obvykle lidé nestačí před bouřkou ukrýt. Často pak mezi lidmi vznikají otřepané fráze typu "z čista jasna (z čistého nebe) najednou uhodil blesk". Vězte, že z čistého nebe bouřka nikdy nevznikne

Jaké nebezpečí hrozí od blesků člověku?

Nebezpečí pocházející od blesku bychom si mohli rozdělit na technicky podmíněná - selhání bleskem zasažených zařízení, jejichž nefunkčnost potenciálně ohrožuje lidský život, a nebezpečí vyplývající z působení blesku na člověka samotného.

Bezprostřední působení zásahu blesku se netýká jen přímého zásahu člověka výbojem. Může dojít k řadě dalších situací bezprostředně ohrožujících život. To se netýká pouze případu, kdy je člověk zasažen bleskem přímo. Osoby, které se zdržují v bezprostřední blízkosti bleskem zasaženého objektu, mohou být ohroženy přeskokem sekundárních výbojů nebo mohou být poraněny při požáru, explozi nebo třeba pádu stromu. Zvláště jsou tedy ohroženy osoby schované pod korunami stromů, vedle dřevěných stožárů nebo v blízkosti vnějších zdí budov. Velice nebezpečné může být tzv. krokové napětí. Elektrický proud se z místa úderu šíří v půdě paprsčitě všemi směry. Představíte-li si takový paprsek jako čáru směřující vně od místa zásahu bleskem, pak vás jistě nepřekvapí, že na této čáře postupně klesá napětí se čtvercem vzdálenosti. Z toho ale vyplývá, že mezi dvěma body na takové myšlené čáře je rozdíl potenciálů, mezi nimiž vzniká rovněž napětí, takže mezi nohama rozkročeného člověka může protékat proud i smrtelné intenzity (proto krokové napětí). Takto nebezpečná zóna představuje přibližně v kruh o poloměru 20 metrů. Z tohoto důvodu se při bouřkách ve volné přírodě doporučuje stát s nohama těsně u sebe. Krokové napětí může být také příčinou záhadných zabití pasoucích se hospodářských zvířat, jejichž nohy jsou přece jen dále od sebe, zatímco pasákovi se nic nestalo.

Další nebezpečí hrozí člověku v okolí zasažených předmětů, konstrukcí i budov. Proudy mohou předměty rozžhavit či dokonce roztavit, jiné předměty ohřát na zápalnou teplotu a dokonce i dovést k explozi. Napájecí a řídicí a sdělovací komponenty elektronických systémů (třeba v nemocnicích, při řízení letového provozu, průmyslových provozech, v energetických rozvodnách... atd.) jsou propojeny velmi choulostivou výpočetní technikou a mohou být úderem blesku vážně poškozeny, což může vést až ke katastrofám.

Člověk po zásahu bleskem

Lidské tělo klade průchodu proudu poměrně vysoký odpor. Proto při přímém zásahu bleskem může dojít ke klouzavému přeskoku výboje po povrchu lidského těla; tím většina proudu neprojde vnitřními orgány, ale proběhne jako klouzavý elektrický oblouk po povrchu těla. Tomuto vděčí mnozí lidé za to, že přežili i přímý zásah bleskem.

Rozsah zranění a následků způsobených bleskovým proudem záleží především na tom, kam byl člověk zasažen a kudy prošel proud tělem nebo po jeho povrchu. Zřetelná popálená místa - popáleniny prvního až třetího stupně - vznikají na kůži v místech vstupu a výstupu proudu; někdy ale popáleniny mohou úplně scházet. Mokré šaty se roztrhnou a kovové předměty nošené na těle zanechají na kůži zřetelné stopy. Poškození orgánů a centrální nervové soustavy, záleží na tom, kudy elektrický proud prošel. Nervy i svaly jsou podrážděné, může dojít k jejich ochrnutí, vnitřní orgány mohou být přehřáté. Ochrnutí obvykle mizí bez vážnějších následků po několika hodinách až dnech. Nejnebezpečnější je ovšem ochrnutí spojené se zástavou dechu, rozkmitání srdce a ztráta jeho rytmu nebo poškození mozku i centrálního nervového systému v důsledku průchodu proudu mozkem. Sekundárně může dojít k poraněním a zlomeninám po pádech v důsledku selhání svalů.

První pomoci postiženému

Nestává se, že by blesk uhodil znovu do stejného místa. Vzhledem k tomu, že výboj netrvá déle než 1-2 sekundy, není okamžitá pomoc postiženému pro zachránce nebezpečná. Okamžitá první pomoc na místě může zachránit život, protože zástava srdeční činnosti a dechu vede ke zhroucení krevního oběhu; již po 3 - 4 minutách přerušení zásobování mozku kyslíkem nastává jeho trvalé poškození; o tom by mohl mluvit každý nešikovný oběšenec.

Je-li podezření na zástavu srdeční činnosti, je třeba ihned zahájit oživovací pokusy. Postiženého položme na záda, zakloňte mu hlavu a předsuňte bradu. Pak neprodleně začněte s umělým dýcháním a nepřímou masáží srdce. Pokud je to nutné, nejprve uvolněte dýchací cesty.

Postup umělého dýchání je obecně známý, ale raději si ho zopakujme. Stiskneme měkkou část nosu mezi ukazovákem a palcem tak, aby se nos neprodyšně uzavřel. Zajistěte mírné otevření úst. Zhluboka se nadechněte a obemkněte rty těsně ústa postiženého. Plynule vydechujte do jeho úst tak, aby celý úkon trval asi 2 vteřiny (sledujte, zda se zdvihl hrudník). Pak oddalte hlavu, udržujte záklon hlavy postiženého a pozorujte, zda hrudník klesne do výchozího postavení. Celý postup znovu opakujte.

Dále zahajte nepřímou srdeční masáž na obnaženém hrudníku. Ukazovákem a prostředníkem sjeďte po hrudní kosti směrem dolů a zastavte se na jejím dolním konci. Prostředník ponechte na tomto místě a vedle něj na hrudní kost položte ukazovák . Zápěstí druhé ruky položte dolním okrajem dlaně na střed hrudní kosti - těsně vedle ukazováku. Na zápěstí této ruky položte dlaň druhé ruky a zaklesněte prsty obou rukou. Potom s nataženými horními končetinami v loktech stlačujte hrudní kost kolmo proti páteři do hloubky 4 až 5 cm. Po 15 stlačeních proveďte další 2 vdechy, pak se vrťte k masáži srde a to vše stále opakujte v poměru 2 vdechy 15 stlačením. Jsou-li k dispozici dva zachránci, může jeden provádět nepřímou masáž srdce s frekvencí 80 stlačení za minutu a druhý umělé dýchání s frekvencí 10 až 12 vdechů za minutu.

V cyklu umělého dýchání a nepřímé masáži srdce pokračujte bez přestání i během transportu postiženého, až do doby, dokud postižený nezačne dýchat sám nebo lékař definitivně konstatuje smrt. Pokud zjistíte zástavu dechu, ale srdeční tep je na krční tepně hmatatelný, provádějte pouze umělé dýchání (ale tep neustále kontrolujte).

Pokud je tep hmatatelný a dýchání dostatečné, můžete pokrýt případné spáleniny sterilním obvazem. Zlomené končetiny nenapravujte. V každém případě přivolejte lékařskou pomoc.

Ochrana

Vynálezcem hromosvodu jako zařízení určeného k ochraně budov a jiných objektů před bleskem tím, že jej svádí k zemi, byl americký přírodovědec a diplomat Benjamin Franklin (1706 – 1790), který roku 1750 zkonstruoval hromosvod jako ochranu před bleskem pro domy a lodě. Jeho princip byl jednoduchý: jímače byly určeny pro zachycení blesků, svody pro jejich svedení směrem k zemi a uzemnění k rozptýlení bleskového proudu do země – tedy princip platný dodnes.

Jak se chovat při bouřce

Určitá pravidla chování pomáhají zmenšovat míru ohrožení lidí při bouřce. A i když se nemůžete již bouřce vyhnout, existuje řada ochranných opatření, které působení blesku snižují.

Předzvěstí blížící se bouřky jsou vystupující kupovitá oblačnost, dusno se zvedajícím se větrem, vzdálené hřmění a blýskání. Blíží-li se bouřka, neměli byste se zdržovat venku, ale včas vyhledat chráněná místa. Bezpečnou ochranu před úderem blesku poskytují zásadně budovy s hromosvodem, vozidla (obecně kabiny, tedy třeba i železniční vůz či lanovka) s celokovovou karoserií. Ta vytváří tzv. Faradayovou klec a poskytuje osádce především jistou ochranu před přímým úderem blesku.Jinak je každý (bez ohledu na to, jestli jde pěšky, jede na koni, na kole, motorce, či v otevřeném voze), úderem blesku potenciálně ohrožen.

V novějších budovách s dostatečnou ochranou před bleskem, nepředstavují bouřky v zásadě žádné nebezpečí ani pro člověka, ani pro techniku. Přesto ale:

• Nedotýkejte se kovových rozvodů (např. vodovodního a plynovodního potrubí, rozvodu ústředního topení, elektroinstalací, anténních kabelů, telefonních vedení) zavedených do domu.
• Pokud možno netelefonujte.
• Vytáhněte síťové a anténové zástrčky drahých elektronických přístrojů.
• Nebezpečí nelze vyloučit ani při sprchování nebo koupání.

Ve volné přírodě jste v nebezpečí, je-li prodleva mezi bleskem a odpovídajícím zahřměním kolem 5 vteřin a kratší.

• Snažte se především o to, abyste nebyli nejvyšším bodem v okolní krajině. Jistou ochranu může poskytnout koryto v terénu, hluboká cesta (úvoz), dno kamenolomu nebo pata skalního výběžku. Neshlukujte se ale v těchto místech do skupin.
• Neopírejte se o zdi. Sedněte si s nohama těsně u sebe, obejměte přitom kolena oběma rukama. Nelehejte si na zem s nataženými končetinami. Zachovávejte odstup od jiných osob!
• Ve stodolách, v dřevěných nebo kamenných boudách bez hromosvodu se uchylte doprostřed budovy a sedněte si
• Jinak se vyhýbejte ohroženým místům, jako jsou osaměle stojící stromy a skupiny stromů, vrcholky hor, pahorky, vyhlídkové věže, sloupy nadzemního vedení, antén apod. Udržujte odstup od kovových konstrukcí - například plotů.
• Uprostřed lesa s rovnoměrnou výškou stromů se můžete cítit celkem bezpečně.
• Plavci, vodáci a rybáři by měli už při prvních náznacích blížící se bouřky opustit vodu, přirazit ke břehu, případně se od něj vzdálit a ukrýt se v domech nebo vozidlech.