Salama on yksi luonnon kauneimmista näytöksistä. Se on myös yksi tappavimmista ihmisen tuntemista luonnonilmiöistä. Kun salaman pultin lämpötila on kuumempi kuin auringon pinnan lämpötila ja iskuaallot säteilevät kaikkiin suuntiin, salama on oppitunti fysiikasta ja nöyryydestä.
Voimakkaan kauneutensa lisäksi salama tarjoaa tieteelle yhden sen suurimmista paikallisista mysteereistä: Miten se toimii? On yleisesti tiedossa, että salamat syntyvät sähköisesti varautuneissa myrskyjärjestelmissä, mutta pilvien latautumismenetelmä on edelleen hämärän peitossa. Tässä artikkelissa tarkastelemme salamaa sisältä päin, jotta voisit ymmärtää tätä ilmiötä.
Mainos
Salama lähtee liikkeelle vähemmän salaperäisestä prosessista: veden kiertokulusta. Ymmärtääksemme täysin, miten veden kiertokulku toimii, meidän on ensin ymmärrettävä haihtumisen ja tiivistymisen periaatteet.
Haihtuminen on prosessi, jossa neste absorboi lämpöä ja muuttuu höyryksi. Hyvä esimerkki on vesilammikko sateen jälkeen. Miksi lätäkkö kuivuu? Lätäkössä oleva vesi imee lämpöä auringosta ja ympäristöstä ja poistuu höyrynä. ”Pakeneminen” on hyvä termi, kun puhutaan haihtumisesta. Kun nesteeseen kohdistuu lämpöä, sen molekyylit liikkuvat nopeammin. Osa molekyyleistä voi liikkua tarpeeksi nopeasti irrottautuakseen nesteen pinnasta ja viedäkseen lämpöä pois höyryn tai kaasun muodossa. Vapauduttuaan nesteen rajoitteista höyry alkaa nousta ilmakehään.
Kondensaatio on prosessi, jossa höyry tai kaasu menettää lämpöä ja muuttuu nesteeksi. Aina kun lämpö siirtyy, se siirtyy korkeammasta lämpötilasta matalampaan lämpötilaan. Jääkaappi käyttää tätä käsitettä ruoan ja juomien jäähdyttämiseen. Se tarjoaa matalalämpöisen ympäristön, joka imee lämpöä juomistasi ja elintarvikkeistasi ja siirtää lämmön pois niin sanotussa jäähdytyskierrossa. Tässä suhteessa ilmakehä toimii kuin valtava jääkaappi kaasuille ja höyryille. Kun höyryt tai kaasut nousevat, ympäröivän ilman lämpötila laskee yhä alemmaksi. Pian höyry, joka on siirtänyt lämpöä pois ”emonesteestään”, alkaa menettää lämpöä ilmakehään. Kun lämpöä on imeytynyt tarpeeksi, osa nesteen molekyyleistä voi saada tarpeeksi energiaa karatakseen nesteestä ja alkaa nousta höyrynä ilmakehään. Kun höyry nousee yhä korkeammalle, ympäröivän ilman lämpötila laskee ja laskee. Lopulta höyry menettää riittävästi lämpöä ympäröivään ilmaan, jotta se voi muuttua takaisin nesteeksi. Maan vetovoima saa nesteen ”putoamaan” takaisin maahan, jolloin kiertokulku päättyy. On huomattava, että jos ympäröivän ilman lämpötila on riittävän alhainen, höyry voi tiivistyä ja jäätyä lumeksi tai räntäsateeksi. Jälleen kerran painovoima ottaa jäätyneet muodot haltuunsa, ja ne palaavat takaisin maahan.
Seuraavassa jaksossa katsotaan, mistä sähkömyrskyt johtuvat.