Piorun jest jednym z najpiękniejszych przejawów w przyrodzie. Jest to również jedno z najbardziej śmiercionośnych zjawisk naturalnych znanych człowiekowi. Z temperaturą gromu gorętszą niż powierzchnia słońca i falami uderzeniowymi rozchodzącymi się we wszystkich kierunkach, błyskawica jest lekcją fizyki i pokory.

Poza swoim potężnym pięknem, błyskawica przedstawia nauce jedną z jej największych lokalnych tajemnic: Jak to działa? Powszechnie wiadomo, że błyskawice są generowane w elektrycznie naładowanych systemów burzowych, ale metoda ładowania chmur nadal pozostaje nieuchwytny. W tym artykule przyjrzymy się piorunowi od środka, abyś mógł zrozumieć to zjawisko.

Piorun zaczyna się od procesu, który jest mniej tajemniczy: cyklu wodnego. Aby w pełni zrozumieć, jak działa cykl wodny, musimy najpierw zrozumieć zasady parowania i kondensacji.

Parowanie to proces, w którym ciecz pochłania ciepło i zmienia się w parę. Dobrym przykładem jest kałuża wody po opadach deszczu. Dlaczego kałuża wysycha? Woda w kałuży absorbuje ciepło ze słońca i otoczenia i ucieka w postaci pary. „Ucieczka” to dobry termin, którego należy używać przy omawianiu parowania. Kiedy ciecz jest poddawana działaniu ciepła, jej cząsteczki poruszają się szybciej. Niektóre z cząsteczek mogą poruszać się wystarczająco szybko, aby oderwać się od powierzchni cieczy i odprowadzić ciepło w postaci pary lub gazu. Po uwolnieniu z ograniczeń cieczy, para zaczyna wznosić się do atmosfery.

Kondensacja jest procesem, w którym para lub gaz traci ciepło i zamienia się w ciecz. Kiedykolwiek ciepło jest przekazywane, przemieszcza się z wyższej temperatury do niższej. Lodówka wykorzystuje tę koncepcję do chłodzenia żywności i napojów. Zapewnia ona niskotemperaturowe środowisko, które pochłania ciepło z napojów i produktów spożywczych i odprowadza je w tak zwanym cyklu chłodniczym. Pod tym względem atmosfera działa jak ogromna lodówka dla gazów i oparów. W miarę unoszenia się oparów lub gazów, temperatura otaczającego powietrza spada coraz niżej. Wkrótce para, która przeniosła ciepło ze swojej „macierzystej” cieczy, zaczyna tracić ciepło do atmosfery. W miarę jak wznosi się na większe wysokości i niższe temperatury, w końcu traci wystarczająco dużo ciepła, aby spowodować kondensację pary i powrót do stanu ciekłego.

Zastosujmy teraz te dwie koncepcje do cyklu wodnego.

„„

Woda lub wilgoć na Ziemi absorbuje ciepło ze słońca i otoczenia. Kiedy wystarczająco dużo ciepła zostało wchłonięte, niektóre z cząsteczek cieczy może mieć wystarczająco dużo energii, aby uciec z cieczy i zacząć wznosić się do atmosfery jako para. W miarę jak para unosi się coraz wyżej, temperatura otaczającego ją powietrza staje się coraz niższa. Ostatecznie, para traci wystarczająco dużo ciepła do otaczającego powietrza, aby umożliwić jej ponowne przekształcenie się w ciecz. Przyciąganie grawitacyjne Ziemi powoduje wtedy, że ciecz „spada” z powrotem na Ziemię, kończąc w ten sposób cykl. Należy zauważyć, że jeśli temperatury w otaczającym powietrzu są wystarczająco niskie, para może się skroplić, a następnie zamarznąć w śnieg lub śnieg ze śniegiem. Po raz kolejny grawitacja zabierze zamrożone formy i wrócą one na ziemię.

W następnym rozdziale zobaczymy, co powoduje burze elektryczne.

.