Iako je udar groma veoma česta pojava, nepravilno kretanje munje od oblaka do zemlje oduvijek je bila misterija
Postoji nekoliko udžbenika o munjama, ali nijedan od njih nije objasnio kako nastaje ovo „cik-cak“ nepravilno kretanje i kako munje mogu da putuju kilometrima, piše u članku za „The Conversation“ Džon Louk, profesor fizike sa Univerziteta Južne Australije i dodaje da njegovo novo istraživanje daje objašnjenje.
Intenzivna električna polja u grmljavinskim oblacima pobuđuju elektrone da imaju dovoljno energije da stvore ono što je poznato kao „singlet delta molekuli kiseonika“.
Ovi molekuli i elektroni se akumuliraju da bi stvorili kratak korak visoke provodljivosti, koji intenzivno svijetli milioniti deo sekunde. Na kraju koraka, postoji pauza dok se nakupljanje ponovo dešava, praćeno još jednim svijetlim, blistavim šiljkom. Proces se ponavlja iznova i iznova, objašnjava Louke.
Zaštita od groma postaje sve važnija zbog porasta ekstremnih vremenskih pojava, a znati kako nastaje udar groma znači pronaći bolje načine zaštite objekata, letjelica i ljudi.
Šta uzrokuje udar groma?
Do udara groma dolazi kada se grmljavinski oblaci sa električnim potencijalom od miliona volti povežu sa zemljom. Između zemlje i neba tada će teći struja od hiljada ampera i temperatura od nekoliko desetina hiljada stepeni, objašnjava Louke.
Fotografije munja otkrivaju i mnoge detalje koji se ne mogu vidjeti golim okom. Obično ima četiri-pet slabih „vođa“ koji dolaze iz oblaka. Oni su razgranati i kreću se nepravilnom, cik-cak putanjom prema zemlji.
„Prvi od ovih lidera koji su stigli do Zemlje zapravo inicira udar groma. Drugi lideri su se tada zatvorili“, piše Louke.
Prije pedeset godina, brza fotografija je otkrila još više složenosti. Lideri napreduju iz oblaka u „koracima“ dugim oko 50 metara. Svaki korak svijetli milioniti dio sekunde, ali tada nastaje skoro potpuni mrak. Posle daljih 50 milionitih dijelova sekunde formira se još jedan korak, na kraju prethodnog koraka, ali prethodni koraci ostaju tamni, objašnjava australijski profesor.
Ali zašto postoje takvi koraci i šta se dešava u mračnim periodima između koraka? Kako se te stepenice mogu električno povezati sa oblakom bez vidljive veze? Odgovori na ta pitanja leže u razumijevanju šta se dešava kada energetski elektron udari u molekul kiseonika, kaže Louke.
„Ako elektron ima dovoljno energije, on pobuđuje molekul u singlet delta stanje. To je „metastabilno“ stanje, što znači da nije savršeno stabilno, ali obično ne pada u stanje niže energije oko 45 minuta. Kiseonik u ovom singlet delta stanju odvaja elektrone (neophodne za protok električne energije) od negativnih jona kiseonika. Ovi joni se tada skoro odmah zamjenjuju elektronima (koji nose negativno naelektrisanje) koji se ponovo vezuju za molekule kiseonika. Kada je više od 1 odsto kiseonika u vazduhu u metastabilnom stanju, vazduh može da sprovede elektricitet“, objašnjava australijski profesor.
Drugim riječima, koraci munje se javljaju kada se stvori dovoljno metastabilnih stanja da se odvoji značajan broj elektrona. Tokom tamnog dijela koraka, s druge strane, povećava se gustina metastabilnih stanja i elektrona. Nakon 50 milionitih dijelova sekunde, dodaje Louke, stepenica je u stanju da sprovede električnu energiju, a električni potencijal na vrhu stepenika se povećava na otprilike i proizvodi još jedan korak.
Pobuđeni molekuli stvoreni u prethodnim koracima formiraju kolonu sve do oblaka. Cijela kolona je tada električno provodljiva, bez potrebe za električnim poljem i malom emisijom svjetlosti, piše Lovke.
Bolja zaštita od udara groma
„Iako se rijetko dešava da ljudi budu pogođeni gromom, grom mnogo puta udara u predmete, posebno visoke i izolovane. Kada grom udari u drvo, na primjer, sok unutar drveta proključa, a nastala para stvara pritisak, što uzrokuje pucanje stabla“, objašnjava Louke.
„Slično je kada grom udari u ugao zgrade, kišnica koja je prodrla u beton proključa. Pritisak detonira cijeli ugao zgrade, stvarajući opasnost od smrtonosnog urušavanja“, dodaje ovaj fizičar.
Gromobran je izumio Benjamin Frenklin davne 1752. godine, a on je u osnovi debela žica pričvršćena za vrh zgrade i povezana sa zemljom. Dizajniran je da privuče munje i uzemlji njegov električni naboj. Usmjeravanjem struje kroz žicu objekat je zaštićen od oštećenja.
