Přejít na hlavní obsah
AKTUALITA: Ještě dnes teploty často vyšplhají nad 20 °C

Jak se v Česku detekují blesky?

Blesky jsou nejviditelnějším projevem atmosférické elektřiny. Kromě působivé podívané na obloze mají rovněž značný, i když jen lokální ničivý potenciál. Ve snaze zamezit škodám po úderu blesku byl už před 250 lety zkonstruován první bleskosvod, ač se v češtině pro něj vžilo slovo hromosvod. Od té doby technika jejich konstrukce značně pokročila, přesto se úplným škodám nejsme jako lidstvo schopni ubránit. Z tohoto důvodu se začaly ve druhé polovině minulého století vyvíjet systémy umožňující sledovat blesky na dálku. Jejich rozvoj pomohl lépe odhalit děje, které při blesku v bouřkových oblacích probíhají.

Jaký je vlastně princip systémů detekce blesků? Záleží na tom, která metoda se použije – existuje jich totiž několik. Důležité je uvědomit si, že bleskový výboj generuje elektromagnetické pole (při průchodu blesku kanálem totiž dochází k rychlým změnám velikosti proudu), které se ve formě vln šíří z místa vzniku do všech směrů a to rychlostí světla. Nejintenzivnější oblast tohoto elektromagnetického záření je v rozmezí od 5 do 10 kHz. Zpětný výboj při blesku z oblaku do země emituje silnou nízkofrekvenční radiaci (30 kHz až 300 kHz), zatímco vůdčí výboj k zemi a mezioblačné výboje jsou zdrojem signálů o velmi nízké frekvenci (do 30 kHz), viz obr. 1. Právě těchto principů využívají detekční systémy blesků.

Blesk
Obr. 1: Schématické znázornění zdrojů vlnění (LF = nízká frekvence, VHF = vysoká frekvence) při blesku (mezioblačném i mezi oblakem a zemí), zdroj: Eumetsat.int

Nejčastěji využívané metody

Nejčastěji se využívá metoda určování směru zdroje magnetického pole a metoda stanovení času příchodu (viz obr. 2).

V případě metody stanovení času příchodu lze z rozdílu časů v jednotlivých přijímačích určit místo bleskového výboje. Pozice zdroje výboje je pak dána průsečíkem hyperbol pro stejné časové rozdíly. Pro vysoce přesnou synchronizaci přijímacích stanic slouží časová data ze satelitního systému GPS. Potřeba je vždy nejméně 4 přijímacích stanic, abychom jednoznačně určili zdroj výboje, tedy polohu blesku.

U metody určení směru zdroje magnetického pole se využívá Faradayova indukčního zákona magnetického pole. V tomto případě detektor představují dvě navzájem kolmé vodivé smyčky (jedna orientovaná severojižně a druhá západovýchodně). Tyto smyčky mohou díky Faradayově indukčnímu zákonu měřit magnetické pole i směr, odkud přišly, tedy kde se vyskytl bleskový výboj. Napětí indukované na smyčce bleskem je úměrné intenzitě magnetického pole. Abychom odstranili nejednoznačnost v určení polarity bleskového výboje a mohli přesně stanovit místo výboje, je potřeba použít nejméně 3 detekčních stanic.

Blesk - detekce
Obr. 2: Schématické znázornění základních principů detekce blesků: vlevo metoda stanovení času příchodu, vpravo metoda určení směru zdroje magnetické pole (převzato z MacGorman, D. and W. Rust (1998). The Electrical Nature of Storms. Oxford University Press, New York. 442 pp.)

Detekce blesků v Česku

V Česku se můžeme setkat se dvěma systémy detekce blesků. Jedním z nich je CELDN (Central Europe Lightning Detection), který je součástí evropské sítě EUCLID. Jeho data přijímá a následně využívá ČHMÚ a to už zhruba 15 let. Data jsou dostupná na webových stránkách In-počasí nebo ČHMÚ. Tento systém pracuje velice dobře pro detekci blesků mezi oblaky a zemí (účinnost 90 %, přesnost určení do 500 metrů), hůře pro mezioblačné výboje (účinnost detekce jen kolem 30%).

Blesk - detekce
Obr. 4: Zobrazení bleskových výbojů systému CELDN pro Česko a okolí. Barevně je odlišen čas úderu blesku, tvarem potom typ blesku - znak Plus znázorňuje blesk typu oblak - země s kladnou polaritou, znak Mínus znázorňuje blesk typu oblak - země se zápornou polaritou, znak Rovná čára znázorňuje blesk typu oblak - oblak., zdroj: ČHMÚ

Druhým systémem, který pokrývá území ČR je LINET (Lightning Location Network). Byl vyvinut na Mnichovské univerzitě a využívá opět stejných metod jako CELDN. Jednotlivá čidla (příklad na obr. 5) jsou od sebe vzdálena 200 až 250 km, některá se nacházejí i na území ČR (například na střeše budovy MFF UK v Praze Tróji, kde ji ve spolupráci s Mnichovskou univerzitou provozuje Katedra meteorologie a ochrany prostředí). Přesnost určení místa úderu je zhruba 150 metrů, přesnost pro určení výskytu mezioblačných výbojů dokonce kolem 100 metrů. Účinnost detekce obou typů blesků se udává mezi 60 a 90 procenty. Data z této sítě měření bohužel nejsou volně přístupná uživatelům.

Blesk - detekce
Obr. 5: Detektor sítě LINET na střeše budovy MFF UK v Praze Tróji

Naopak částečně k dispozici jsou data ze sítě Blitzortung.org. Jde o síť detektorů blesků využívajících metody stanovení času příchodu a metody stanovení času příchodu skupiny – v tomto případě se využívá faktu, že u rádiového signálu šířícího se místa z bleskového výboje dochází k disperzi, kdy složky s vyšší frekvencí dorazí dříve než složky s nižší frekvencí. Toto zpoždění mezi jednotlivými složkami této skupiny vln je úměrné vzdálenosti, kterou prošly od místa vzniku k detektoru. Blitzortnung.org je jakási komunita provozovatelů detekčních stanic, kteří vysílají svá data do centrálního serveru, kde pomocí práce programátorů probíhá jejich zpracování a následná vizualizace (viz obr. 6.) Je možné se připojit koupí přijímače (cca 200 Euro) a získat přístup k archivu dat. Síť funguje nejen pro Evropu, ale i severní Ameriku a část Austrálie.

Blesk - detekce
Obr. 6: Příklad detekce blesků ze sítě Blitzortnung.org, zdroj: Blitzortung.org

Je třeba zdůraznit, že metod používaných k detekci blesků je mnohem víc. Zmiňme optické metody, kdy se využívá měření ve viditelné části spektra, přičemž sledování může probíhat jak z pozemních stanic (pomocí vysokorychlostních kamer nebo fotoelektrických detektorů), tak družic, tam jsou ale možnosti detekce zatím omezené. To by se mělo ale brzy zlepšit s nástupem nové generace geostacionárních družic. Konečně, někdy je možné pro sledování blesků využít akustické záření, ale prakticky se využívá jen okrajově, především pro sledování nadoblačných blesků.

Na závěr podotkněme, že dnes není problém si pořídit vlastní detektor blesků, které nabízí za relativně příznivou cenu řada firem. Spolehlivost a možnost takového detektoru je ale samozřejmě výrazně menší ve srovnání s profesionálními systémy detekce blesků. Konečně, mobilními detektory je dnes možné vybavit i menší letadla, u větších letadel už jejich moderní vybavení obvykle zahrnují i detekci blesků pro zvýšení bezpečnosti provozu.
Encyklopedie

Encyklopedie počasí

Přečtěte si další články z naší rozsáhlé encyklopedie počasí, která shrnuje poznatky o meteorologii a počasí. Pochopíte řadu základních meteorologických prvků a způsob vytváření předpovědí počasí.