Bouřky nedoprovází jen blesky, ale i mezi veřejností nepříliš známé hrotové výboje
Blesky jsou nejvýraznějším projevem atmosférické elektřiny, nikoliv ale jediným a vlastně ani ne nejvýznamnějším. Samy o sobě by totiž zdaleka nestačily dobíjet tzv. zemský kondenzátor (obr. 1), který tvoří povrch Země na jedné straně a vyšší vrstvy atmosféry na straně druhé (detaily viz článek Proč v atmosféře vznikají blesky?).
Obr. 1: Země jako sférický kondenzátor - mezi těmito vrstvami neustále vznikají blesky a hrotové výboje, zdroj: Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics
Velmi důležité jsou totiž pro dobíjení zmíněného zemského kondenzátoru mezi veřejností mnohem méně známé hrotové výboje. Asi jejich nejznámějším projevem je tzv. oheň svatého Eliáše neboli Eliášův oheň (obr. 2), který se projevuje světélkováním a někdy i zvukově (praskotem). Vzniká nejčastěji pod bouřkovým oblakem cumulonimbem na přirozených nebo umělých hrotech (např. na špičkách věží, na stožárech a komínech lodí) nebo na vrcholcích hor a stromů. Vzácně se stává, že toto světelné záření je viditelné za bouřky okolo naježených vousů a vlasů osob na vrcholcích hor.
Obr. 2: Oheň sv. Eliáše na hoře Sonnblick, zdroj: atoptics.wordpress.com
A jak vlastně tento hrotový výboj vzniká? Důležité je, aby se v atmosféře vyskytoval nějaký „hrot“, což může být například hromosvod, stožár, lodní stěžeň nebo i strom či keř, který je vodivě spojen se zemským povrchem. V silném elektrickém poli, které se pod bouřkovým mrakem vyskytuje, pak dochází v okolí tohoto „hrotu“ k tak výrazné deformaci elektrického pole (obr. 2), že může dojít k tzv. ionizaci nárazem. Zjednodušeně řečeno, jde o to, že vlivem silného elektrického pole získá elektron (tedy záporně nabitá částice) tak velkou energii, že narazí-li na další molekulu, dojde na ní k odtržení elektronu a vzniku iontu. Elektron uvolněný při zmíněném nárazu z původně elektricky neutrální molekuly pak dále působí ionizaci nárazem a počet vzniklých iontů lavinovitě roste.
Jinými slovy, hrotové náboje vlastně představují tok záporného náboje přes onen „hrot“ z dolní části oblaku k zemskému povrchu. A v extrémním případě je pak můžeme pozorovat okem jako onen Eliášův oheň. Většina hrotových výbojů ale není pozorovatelná lidským okem, zejména při slabších elektrických polích pod oblaky, probíhá tedy ve formě tichých výbojů. Hrotové výboje si lze také představit jako jakési „odsávání“ záporného náboje z oblaků k zemi pomocí hrotů. Mimochodem na principu tohoto odsávání elektrického náboje z dolní části cumulonimbů prostřednictvím hrotových výbojů byl založen slavný bleskosvod Prokopa Diviše.
Obr. 3: Elektrické siločáry pod bouřkovým oblakem (horní schéma) a jejich deformace při hrotovém výboji (dolní schéma), zdroj: Bednář, J.: Meteorologie: úvod do studia dějů v zemské atmosféře, Praha, Portál
Z hlediska kvantitativního lze přitom konstatovat, že z dlouhodobého hlediska přenášejí hrotové výboje k zemskému povrchu celkově podstatně více záporného náboje než blesky, jsou tedy pro zachování elektřiny v atmosféře velmi důležité. Při aktuálním výskytu bouřky je ale v dané časově omezené situaci a lokalitě velikost přeneseného záporného náboje blesky větší než hrotovými výboji.
Obr. 1: Země jako sférický kondenzátor - mezi těmito vrstvami neustále vznikají blesky a hrotové výboje, zdroj: Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics
Velmi důležité jsou totiž pro dobíjení zmíněného zemského kondenzátoru mezi veřejností mnohem méně známé hrotové výboje. Asi jejich nejznámějším projevem je tzv. oheň svatého Eliáše neboli Eliášův oheň (obr. 2), který se projevuje světélkováním a někdy i zvukově (praskotem). Vzniká nejčastěji pod bouřkovým oblakem cumulonimbem na přirozených nebo umělých hrotech (např. na špičkách věží, na stožárech a komínech lodí) nebo na vrcholcích hor a stromů. Vzácně se stává, že toto světelné záření je viditelné za bouřky okolo naježených vousů a vlasů osob na vrcholcích hor.
Obr. 2: Oheň sv. Eliáše na hoře Sonnblick, zdroj: atoptics.wordpress.com
A jak vlastně tento hrotový výboj vzniká? Důležité je, aby se v atmosféře vyskytoval nějaký „hrot“, což může být například hromosvod, stožár, lodní stěžeň nebo i strom či keř, který je vodivě spojen se zemským povrchem. V silném elektrickém poli, které se pod bouřkovým mrakem vyskytuje, pak dochází v okolí tohoto „hrotu“ k tak výrazné deformaci elektrického pole (obr. 2), že může dojít k tzv. ionizaci nárazem. Zjednodušeně řečeno, jde o to, že vlivem silného elektrického pole získá elektron (tedy záporně nabitá částice) tak velkou energii, že narazí-li na další molekulu, dojde na ní k odtržení elektronu a vzniku iontu. Elektron uvolněný při zmíněném nárazu z původně elektricky neutrální molekuly pak dále působí ionizaci nárazem a počet vzniklých iontů lavinovitě roste.
Jinými slovy, hrotové náboje vlastně představují tok záporného náboje přes onen „hrot“ z dolní části oblaku k zemskému povrchu. A v extrémním případě je pak můžeme pozorovat okem jako onen Eliášův oheň. Většina hrotových výbojů ale není pozorovatelná lidským okem, zejména při slabších elektrických polích pod oblaky, probíhá tedy ve formě tichých výbojů. Hrotové výboje si lze také představit jako jakési „odsávání“ záporného náboje z oblaků k zemi pomocí hrotů. Mimochodem na principu tohoto odsávání elektrického náboje z dolní části cumulonimbů prostřednictvím hrotových výbojů byl založen slavný bleskosvod Prokopa Diviše.
Obr. 3: Elektrické siločáry pod bouřkovým oblakem (horní schéma) a jejich deformace při hrotovém výboji (dolní schéma), zdroj: Bednář, J.: Meteorologie: úvod do studia dějů v zemské atmosféře, Praha, Portál
Z hlediska kvantitativního lze přitom konstatovat, že z dlouhodobého hlediska přenášejí hrotové výboje k zemskému povrchu celkově podstatně více záporného náboje než blesky, jsou tedy pro zachování elektřiny v atmosféře velmi důležité. Při aktuálním výskytu bouřky je ale v dané časově omezené situaci a lokalitě velikost přeneseného záporného náboje blesky větší než hrotovými výboji.
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.
