Burze i pioruny - jak powstają

Burza to gwałtowne zjawisko atmosferyczne związane z chmurą burzową cumulonimbus, któremu towarzyszą wyładowania elektryczne, grzmoty, ulewny deszcz, czasem grad i silny wiatr. Piorun jest wyładowaniem elektrycznym, a grzmot dźwiękiem powstającym po gwałtownym nagrzaniu powietrza. Błyskawicę widać wcześniej, niż słychać grzmot, ponieważ światło rozchodzi się szybciej niż dźwięk. Dlatego burzę można obserwować, rozumiejąc kolejno: chmurę, ładunki elektryczne, błysk i odgłos.

Jak powstaje burza

Burza powstaje wtedy, gdy ciepłe i wilgotne powietrze szybko unosi się ku górze, a następnie silnie się ochładza. W takich warunkach może rozwinąć się chmura cumulonimbus, czyli chmura burzowa. To właśnie ona jest najważniejszym elementem typowej burzy.

Unoszenie powietrza ma duże znaczenie, ponieważ wewnątrz chmury burzowej zachodzą bardzo silne ruchy powietrza. Ciepłe powietrze wędruje w górę, chłodniejsze opada, a w chmurze znajdują się kropelki wody i kryształki lodu. Dzięki temu cumulonimbus nie jest zwykłą, spokojną chmurą na niebie, lecz rozbudowanym pionowo układem, w którym zachodzą gwałtowne procesy atmosferyczne.

Więcej o tym, jak powstają chmury i czym różnią się ich rodzaje, można powiązać z tematem [rodzajów chmur](/rodzaje-chmur-jak-powstaja/). W przypadku burzy najważniejsze jest jednak to, że chmura cumulonimbus może dawać ulewny deszcz, grad, silny wiatr oraz wyładowania elektryczne.

W szkolnym ujęciu szczegółowość omawiania burz może zależeć od planu pracy ustalonego przez szkołę zgodnie z wymaganiami MEN. Najważniejszy mechanizm pozostaje jednak ten sam: burza wiąże się z szybkim unoszeniem ciepłego, wilgotnego powietrza, rozwojem chmury burzowej i gwałtownymi zjawiskami wewnątrz niej.

Skąd biorą się pioruny

Pioruny biorą się z różnicy ładunków elektrycznych, które powstają i rozdzielają się wewnątrz chmury burzowej. W chmurze kropelki wody i kryształki lodu zderzają się ze sobą oraz przemieszczają pod wpływem silnych ruchów powietrza. To prowadzi do rozdzielenia ładunków elektrycznych.

Zwykle dolna część chmury gromadzi ładunek ujemny, a górna część ładunek dodatni. Taki układ sprawia, że między różnymi częściami chmury albo między chmurą a ziemią pojawia się duża różnica ładunków. Gdy staje się wystarczająco duża, dochodzi do gwałtownego wyładowania elektrycznego.

Piorun to właśnie takie wyładowanie elektryczne, które wyrównuje różnice ładunków. Może pojawić się między chmurami albo między chmurą a powierzchnią ziemi. Widoczny kanał wyładowania nazywa się błyskawicą. W potocznym języku słowa „piorun” i „błyskawica” bywają używane zamiennie, ale warto je rozróżniać: piorun oznacza zjawisko wyładowania, a błyskawica jest jego widocznym błyskiem.

Ten proces trwa bardzo krótko, dlatego z ziemi widać nagły jasny rozbłysk. Nie oznacza to jednak, że piorun powstaje bez wcześniejszych warunków. Najpierw musi rozwinąć się chmura burzowa, w której dochodzi do intensywnych zderzeń i przemieszczania kropelek oraz kryształków lodu. Dopiero potem różnice ładunków mogą zostać wyrównane przez wyładowanie.

Dlaczego słychać grzmot

Grzmot słychać dlatego, że kanał pioruna błyskawicznie nagrzewa powietrze do bardzo wysokiej temperatury. Nagrzane powietrze gwałtownie się rozszerza, a to powoduje powstanie fali dźwiękowej. Tą falą jest grzmot.

To ważne rozróżnienie: piorun jest wyładowaniem elektrycznym, błyskawica widocznym błyskiem, a grzmot dźwiękiem. Grzmot nie jest więc osobnym wyładowaniem ani światłem na niebie. Jest skutkiem nagłego ogrzania i rozszerzenia powietrza wzdłuż kanału pioruna.

Błyskawicę widać wcześniej, niż słychać grzmot, ponieważ światło biegnie znacznie szybciej niż dźwięk. Dlatego najpierw dociera do obserwatora obraz błysku, a dopiero po chwili odgłos. Im dalej znajduje się burza, tym dłuższa przerwa między błyskawicą a grzmotem.

Tę różnicę można wykorzystać do prostego oszacowania odległości burzy. Liczy się sekundy od zauważenia błyskawicy do usłyszenia grzmotu. Około 3 sekundy odpowiadają mniej więcej 1 kilometrowi. Jeśli grzmot słychać po 9 sekundach, burza znajduje się w przybliżeniu 3 kilometry od obserwatora. Jest to szacunek, ale dobrze pokazuje zależność między światłem, dźwiękiem i odległością.

Jak zachować się podczas burzy

Podczas burzy najbezpieczniej schronić się w budynku albo samochodzie. Burza jest zjawiskiem naturalnym, ale może być niebezpieczna, zwłaszcza gdy człowiek znajduje się na otwartej przestrzeni, w wodzie, na wzniesieniu albo pod pojedynczym drzewem.

Najważniejsze zasady bezpieczeństwa są proste:

• schronić się w budynku lub samochodzie
• nie stać pod pojedynczym drzewem
• unikać otwartej przestrzeni i wzniesień
• wyjść z wody i oddalić się od brzegu
• nie trzymać długich metalowych przedmiotów.

Pojedyncze drzewo, otwarte pole albo wzgórze są ryzykowne, ponieważ w takich miejscach człowiek może stać się jednym z najwyższych punktów w okolicy. Woda także zwiększa zagrożenie, dlatego podczas burzy nie należy pływać ani pozostawać w jeziorze, rzece czy basenie na zewnątrz.

Samochód daje ochronę wtedy, gdy można w nim bezpiecznie przeczekać burzę. Budynek jest jednak najlepszym miejscem schronienia, szczególnie gdy burzy towarzyszą silny wiatr, ulewny deszcz lub grad. Zasada jest praktyczna: jeśli widać błyskawice i słychać grzmoty, należy ograniczyć przebywanie na zewnątrz.

Często zadawane pytania