Kosicka M. - Piorun NZTZ 7(2)1997, artykuły

[ Pobierz całość w formacie PDF ]

Żywioły Klęski Kataklizmy – NZTZ nr 7 (2) 1997

 

PIORUN

 

Burze, grzmoty, błyskawice, pioru­ny — zjawiska piękne i straszne, choć dla ludzi zamieszkałych w mia­stach straciły już nieco posmak grozy. Pomimo tego, że dzięki powszechnie stosowanym piorunochronom (facho­wo mówiąc ochronie odgromowej) pioruny nie czynią już takiego spustoszenia jak niegdyś, w Polsce ginie rocznie od porażenia piorunem średnio ok. 20 osób, we Francji ok. 10, a w Stanach Zjednoczonych ok. 300

NARZĘDZIE NATURY, BOGA CZY SZATANA ?

             

 

Pioruny powodują też śmierć zwierząt gospodarskich, głównie bydła na pastwi­skach, wzniecają pożary, przede wszystkim w zabudowaniach wiejskich i w lasach, po­wodują zaburzenia w urządzeniach zasila­jących w energię elektryczną, uszkadzają odbiorniki energii elektrycznej. W 1971 r. miał miejsce pożar rafinerii w Czechowi­cach, spowodowany uderzeniem pioruna w zbiornik ropy naftowej, i to pomimo prawidłowego zabezpieczenia.

Czym są naprawdę te do dziś jeszcze groźne zjawiska? W dawnych wierzeniach piorun uważany był za broń bogów, pioru­nami posługiwał się Zeus dla wykazania swej boskiej mocy; stąd jego przydomek „Gromowładny". Historyk grecki Herodot pisał, że Apollo bronił świątyni w Delfach przed Persami, ciskając w nich piorunami. Słowianie czcili boga piorunów - Peruna, a Germanie uważali, że piorun to wynik rzutu młotem boga Thora; według Celtów piorun to zakłócenie kosmiczne, które wy­wołało gniew żywiołów. Mieszkańcy Sybe­rii i Ameryki Płn. wierzyli w ogromnego ptaka; powodował on pioruny uderzając skrzydłami. Dla Chińczyków piorun po­wstawał na skutek ruchów niebiańskiego smoka. Arystoteles próbował naukowo wyjaśnić zjawisko burzy i piorunów twier­dząc, że chmury są emanacją ziemi i z po­wodu zimna na dużych wysokościach kur­czą się, wywołując burzę. W średniowieczu uważano piorun za objaw gniewu boskie­go lub za sprawkę szatana. Jeszcze w 1743 roku w dziele Informacya Matematyczna rozumnie ciekawego Polaka ksiądz Bystrzanowski pisał, że na pioruny pochodzą­ce od biesa chwalebne są krzyżem żegna­nia, wodą święconą kropienia, ziela świę­conego kurzenie, gromnic palenie, dzwo­nienie, modlitw do tego służących mówie­nie, Świętych Pańskich, Aniołów dobrych wzywanie.... Niestety, dzwonienie podczas burzy, poza tym, że było zupełnie niesku­teczne, kosztowało życie wielu osób, bo­wiem dzwonnice jako obiekty wyższe od innych były szczególnie narażone na ude­rzenie pioruna. Ksiądz Bystrzanowski po­nadto traktował piorun, grzmot i błyskawi­cę jako zjawiska niezależne, przy czym piorun jest to exhalacya ziemna, siarczysta, saletrzysta, gorąca i sucha, słońca promie­niem w górę wyciągniona, i z piekła, od te­goż słońca albo powietrza gorącego zapa­lona, która gdy na chmurę wodnistą napadnie, grzmot w niej sprawuje: na podo­bieństwo kamienia rozpalonego w wodę wrzuconego. Błyskawica natomiast to exhalacya ziemna, gorąca i sucha, ale tak od słońca spiekła, która zapalona w wyż­szym nad chmury kraju, prędzej się spali nim do chmury dopadnie na podobień­stwo żywicy na proch startej i zapalonej.

Dziś wiemy, że piorun, grzmot i błyska­wica to elementy tego samego zjawiska, zwanego właśnie piorunem: błyskawica to efekt świetlny, a grzmot - efekt akustycz­ny, towarzyszący wyładowaniu elektrycz­nemu.

Istotę zjawiska odkrył dopiero w poło­wie XVIII wieku Amerykanin Beniamin Franklin, używając do swych badań zwykłych latawców. Wykazał on, że piorun to iskra elektryczna przeska­kująca pomiędzy chmurami a ziemią. Jest to bardzo uproszczony opis zjawiska, które w rzeczywistości ma charakter znacznie bardziej złożony.

 

Podajmy trochę liczb, które choć czę­ściowo pokażą, z jak gigantycznym żywio­łem mamy do czynienia. Piorun to wyłado­wanie elektryczne zachodzące podczas bu­rzy, a na ziemi trwa jednocześnie od 2000 do 5000 burz, powodujących co sekundę ok. 100 wyładowań, z czego 1/3 odbywa się pomiędzy chmurami a ziemią, a 2/3 po­między chmurami lub w ich wnętrzu. W całą kulę ziemską trafia ok. miliard pio­runów rocznie.

Podczas burzy ziemia i chmury stają się okładkami ogromnego kondensatora (przypomnijmy, że kondensator to przy­rząd składający się z przewodzących okładzin przedzielonych materiałem nieprzewodzącym, w naszym przypadku powie­trzem), pomiędzy którymi panuje napięcie rzędu dziesiątek, a nawet setek milionów woltów. Aby sobie uzmysłowić, jak ogrom­na jest to liczba, przypomnijmy, że napię­cie w naszej domowej sieci wynosi zaled­wie 220 woltów, a najwyższe napięcie sto­sowane w sieciach przesyłowych wysokie­go napięcia w Polsce - 750 tysięcy woltów. Prąd, jaki przepływa podczas wyładowania piorunowego, mierzy się w tysiącach amperów i może on wynieść nawet 200 000 amperów; i znów dla porównania: przez naszą 100-watową żarówkę płynie prąd zaledwie 1/2 ampera. Czas przepływu prą­du pioruna jest natomiast niezmiernie krótki - mierzy się go w mikrosekundach (milionowych częściach sekundy). I w tak krótkim czasie zachodzą zjawiska mogące zadecydować o życiu ludzkim czy też wy­wołać ogromne straty materialne! Piorun jest zjawiskiem o ogromnej mocy, ale ze względu na tak krótki czas przepływu prą­du dysponuje niewielką energią (rzędu ułamków kilowatogodzin). Spójrzmy przy okazji na nasze rachunki za energię elek­tryczną. Ile jej miesięcznie zużywamy?

Dlaczego więc, pomimo małej energii, piorun wywołuje tak ogromne szkody? Przede wszystkim, w przypadku przepływu prądu przez ciało człowieka najczęściej do­chodzi do porażenia serca lub do poparze­nia ciała. Iskra elektryczna może zapalić materiał łatwopalny, np. suche drewno. Działanie burzące pioruna jest zwykle spo­wodowane przebiegiem iskry w pewnym obszarze zamkniętym, np. wewnątrz drze­wa, co powoduje gwałtowne parowanie wilgoci; zachodzą przy tym pewne procesy biochemiczne powodujące wydzielanie się gazów, które wytwarzają ogromne ciśnie­nie, co doprowadza do rozerwania obiek­tu. W terenie górskim często zdarza się od­rywanie partii skał, co kilkakrotnie miało miejsce w Tatrach. Skutki działania pioruna można porównać do skutków działania bomby lotniczej. Wyładowania elektryczne mają też działanie pozytywne.

Podczas burzy wytwarzają się duże ilości związków azotowych, które wraz z deszczem spadają na ziemię, użyźniając glebę.

Jak wygląda piorun? Trzeba od razu powiedzieć, że kształt pioruna widziany na zdjęciach nie ma nic wspólnego z po­wszechnie znanym symbolem błyskawicy, rysowanym jako zygzak. Kształt ten przy­pomina raczej drzewo z odchodzącymi od pnia gałązkami, a pień ten to wyraźnie wy­odrębniony główny kanał piorunowy. Taki piorun zwany jest piorunem liniowym, w odróżnieniu od piorunów kulistych i pe­rełkowych, o których niżej.

Na ogół wyobrażamy sobie, że piorun uderza z chmury w ziemię, i zwykle tak się dzieje; zdarzają się jednak pioruny uderza­jące ze szczytów wysokich wież i budyn­ków w chmurę. Badania amerykańskie przeprowadzone na szczycie Empire State Building 400 m nad ziemią wykazały, że niemal wszystkie pioruny były oddolne. Ta­kie pioruny rejestrowano także na Giewon­cie. Istnieją tez wyładowania pomiędzy chmurami lub częściami chmur.

Podczas burz pojawiają się jeszcze inne formy wyładowań, zwane wyładowaniami snopiącymi lub ogniami św. Elma. Nie bardzo wiadomo, co to był za święty; utożsamia się go czasem ze św. Erazmem - patronem żeglarzy. Ognie św. Elma to bardzo cienkie, fioletowobiałe iskierki długości do kilkunastu centymetrów, występujące na krawędziach przedmiotów metalowych i półprzewodzących. Cezar w Commentari de bello Galico wspomina, że pojawiały się one w postaci światełek na ostrzach dzid żołnierzy. Starożytni żeglarze widzieli je na zakończeniach masztów okrętowych i wró­żyli z nich, czy żeglowanie przebiegnie po­myślnie, czy też nie. Ludzie wędrujący po górach widywali wyładowania snopiące na wierzchołkach drzew, na górskich gra­niach, na dachach schronisk; wydobywały się z metalowych głowic czekanów i pod­niesionych do góry kijków narciarskich. Odczuwali też, że włosy na głowie podno­szą się do góry lub czuli ból i swędzenie pleców, słyszeli szmery i trzaski. Samo w sobie zjawisko to nie jest szkodliwe, ale może być zapowiedzią burzy z piorunami, dlatego też należy wtedy jak najszybciej uciekać z grani i wierzchołków górskich.

Tajemniczym, do dziś trudnym do wy­jaśnienia, a zarazem intrygującym zjawi­skiem jest piorun kulisty. Niektórzy na­ukowcy byli wręcz skłonni twierdzić, że jest on legendą lub złudą wynikającą ze stra­chu. Inni natomiast uważają, że przy obec­nym stanie wiedzy nauka nie może wyja­śnić istoty tego zjawiska. W przeciwień­stwie do pioruna liniowego, nie udało się wytworzyć pioruna kulistego w laborato­rium, choć próby w tym kierunku były czynione. Nieliczne też są zdjęcia tego zjawiska. Jego wygląd można odtworzyć tylko na podstawie opisu świadków, a ten, jak wiadomo, bywa subiektywny, tym bardziej, że zjawisko trwa krótko (od ułamków sekund do kilku minut) i jest oglądane przez człowieka zaskoczonego i przestra­szonego. Właściwie każda relacja jest inna.

Piorun kulisty może zachowywać się w sposób nieoczekiwany: potrafi wpaść przez komin, wlecieć przez okno, krążyć po mieszkaniu, rozbić mur, a w końcu pęknąć z hukiem, rozsypując się w pojedyncze iskry.

Pojawiał się w gniazdkach elektrycz­nych czy w zaworze kaloryfera, zdarzało się, że zmieniał kształt z kulistego na nitko­wy przy przechodzeniu przez mały otwór. Niestety, potrafi również zabić człowieka. Ofiarą pioruna kulistego padł w 1753 roku w Petersburgu uczony Georg Richmann, współpracownik Michała Łomonosowa. Miało to miejsce podczas burzy, w trakcie badań nad wyładowaniami elektrycznymi.

Najstarszą zanotowaną relacją o pioru­nie kulistym jest opis procesji podczas po­święcenia kaplicy w Tours w VI wieku. Ognista kula, która pojawiła się wówczas nad wiernymi, została oczywiście uznana za cud.

14 września 1989 roku mój kolega „po fachu", inżynier elektryk, przebywając pod­czas burzy w swoim domu w Zalesiu pod Warszawą usłyszał tak ogromny huk, że aż cały dom się zatrząsł. Po pewnym czasie stwierdził też, że uległ przebiciu kondensa­tor w lampie jarzeniowej oraz że zadziałały bezpieczniki automatyczne w sąsiednim do­mu. Okazało się, że przyczyną tego wszyst­kiego stał się piorun kulisty. Jego drogę i skutki działania odtworzył na podstawie opisu świadków: Piorun, niewielka ognista kula, pojawił się nie wiadomo skąd, przeleciał powoli kilkadziesiąt metrów w kierunku mniej więcej wschodnim, po drodze wyrwał wiadro z ręki przechodzącej kobiety, potem roztrzaskał drewnianą furtkę, zbliżył się do stojącego tam domu, wyżarł kawałek szyby z okna, uszkodził betonowy balkon i wzniósł się w górę, niknąc w koronie dę­bu. Po chwili rozległ się huk i poleciały ka­wałki kory. Jednocześnie w domu zadziała­ły wszystkie bezpieczniki. Huk był tak gło­śny, że z drugiego domu, odległego o ok. 50 m, ludzie zaczęli uciekać

.

Na podstawie dużej liczby opisów świadków ustalono, że piorun kulisty ma najczęściej średnicę ok. 10 do 30 cm, barwę żółtą, pomarańczową lub czerwoną, wydaje dźwięk podobny do syczenia czy szumu i często porusza się przeciwnie do ruchu powietrza.

Niestety, do dziś nie rozpoznano istoty zjawiska. Powstało wiele mniej lub bardziej wiarygodnych hipotez, m.in. że jest to pyt kosmiczny zmieszany z kryształkami śniegu lub, że kawałek pioruna liniowego zwinął się w kulkę i rozpoczął samodzielną wę­drówkę, a nawet, że są to sygnały wysyła­ne z czwartego wymiaru. Najbardziej prawdopodobne hipotezy zakładały, że piorun kulisty utworzony jest z plazmy, tj. mieszaniny jonów (atomów pozbawionych pewnej liczby elektronów) i swobodnych elektronów, lub z obłoku klasterów (jonów otoczonych cząsteczkami wody). Żadna z tych hipotez nie została zweryfikowana i problem zidentyfikowania zjawiska zwa­nego potocznie piorunem kulistym pozo­staje w dalszym ciągu otwarty.

Obserwuje się też zjawiska zwane pio­runami perełkowymi. Na zdjęciach pioruna liniowego widoczne są odcinki jasne, po­przedzielane ciemnymi (coś w rodzaju na­szyjnika), a jedna z hipotez mówi, że pio­run kulisty jest właśnie oderwaną częścią kanału pioruna perełkowego.

Od blisko 250 lat człowiek nauczył się chronić w dość prosty sposób przed pioru­nami. Wiadomo, że piorun „szuka" drogi o              najmniejszej oporności elektrycznej i              choć zdarzają się trudne do wytłumacze­nia niespodzianki, jak ów tragiczny pożar w Czechowicach lub uderzenie pioruna w ozdobę kamienną znajdującą się na da­chu Politechniki Gdańskiej, tuż obok insta­lacji piorunochronowej (lipiec 1961 r.), można założyć, że piorun uderzy w naj­wyższy punkt w okolicy. Analizując zdjęcia zaobserwowano, że piorun „decyduje się", gdzie uderzyć, dopiero kilkadziesiąt me­trów nad ziemią.

Piorunochrony stosowali już 2100 lat p.n.e. Egipcjanie. W świątyni Horusa w Edfu słupy drewniane owinięte były blachą i połączone z ziemią. Działania te opierali Egipcjanie zapewne na wnikliwej obserwa­cji przyrody. Natomiast na dachu Świątyni Jerozolimskiej umieszczono wiele żelaznych kolców. Prawdopodobnie dzięki temu przez wiele wieków jej istnienia nigdy nie doszło do uszkodzenia Świątyni przez piorun.

Za wynalazcę piorunochronu należy jednak uznać wspomnianego już wyżej Be­niamina Franklina. Trzeba zdać sobie spra­wę, że zastosowanie piorunochronu stano­wiło ogromny przewrót w dziejach myśli ludzkiej. Piorunochron nie istnieje po to, aby nie dopuścić do uderzenia pioruna,lecz po to, aby go przyjąć i bezpiecznie odprowadzić prąd piorunowy do ziemi, oszczędzając w ten sposób obiekt, na którym został zamontowany.

Już w 1784 roku pisano w Polsce: Od niejakiego czasu przestano po wielu w Europie miejscach mniemać, jakoby to było przeciwić się sprawiedliwości Boga, piorunami ludzi karzącego, chcieć konduktora­mi oddalić od budynków niebezpieczeń­stwo tychże piorunów. W tym samym roku ukazała się książka księdza Józefa Osińskiego Sposób ubespieczający życie y maiątek od piorunów, będąca pierwszą polską pra­cą z elektrotechniki, w której autor powo­łując się na Franklina pisze: żeby miasta ocalić od piorunów, dosyć jest na dachu domu każdego w smole albo w żywicy ustawić pod pion pręt żelazny, długi, ostro zakończony i od tego pręta drut metalowy puścić do ziemi. Potrzeba zaś drut od da­chu znacznie oddalać. Przez ów pręt i drut materia elektryczna w ziemię popłynie i szkodzić nie będzie.

W końcu XVIII wieku zapanowała moda na piorunochrony. Już w 1111 roku w Warszawie istniało 6 piorunochronów, a w kilkanaście lat później król Stanisław August Poniatowski polecił i sfinansował zainstalowanie piorunochronu na wieży Zamku Królewskiego.

Modne też były piorunochrony „osobi­ste" montowane na kapeluszach lub para­solach, które zresztą nie stanowiły żadnej ochrony.

Jak zachowywać się podczas burzy? Przykazania w tej sprawie są ogólnie zna­ne, ale nie zawadzi przypomnieć. Ksiądz Osiński pisał przed ponad 200 laty: Pod­czas burzy, aby przypadku uniknąć, po­trzeba:

1)        Okna i drzwi zamykać, ponieważ materia piorunowa do izby pędzi wapory, zaczym piorun do niej wpaść może.

2)        Jeżeli kogo w polu burza zaskoczy, niechaj się nie schrania pod drzewa, bo w te materia z chmur spływając może mu szkodzić.

3)         Podczas piorunów od metalów po­trzeba się oddalać.

4)         Podczas grzmotów przytomność jest najpotrzebniejsza, ponieważ wielu lu­dziom przestrach częściej szkodził niż pio­runy.

Nie wiadomo co prawda, co ksiądz Osiński nazywał waporami, ale jego rady nie straciły aktualności. Szczególnie punkt 4. wydaje się słuszny zawsze we wszystkich sytuacjach zagrożenia.

Poza stosowaniem się do powyż­szych wskazań, podczas burzy nie nale­ży pływać (pioruny uderzają często w duże zbiorniki wodne), łowić ryb (wędki należy położyć płasko), praco­wać przy liniach energetycznych czy na dachach domów, dotykać obiektów me­talowych i drzew, telefonować, grać w golfa. W górach należy zejść ze szczy­tów i turni. Grupy powinny się rozpro­szyć i zachować odległość kilku metrów pomiędzy sobą. Żeglując po rzece czy je­ziorze należy jak najszybciej dobić do brzegu lub schronić się pod mostem. Je­śli to możliwe, dobrze jest schronić się w budynku, ale nie w namiocie. Bez­piecznym miejscem jest samochód, tramwaj, a także samolot.

Przebywanie pojedynczego człowie­ka na odkrytej przestrzeni może także okazać się tragiczne w skutkach, bo­wiem staje się on wówczas najwyższym punktem w okolicy.

Niebezpieczne może być tak zwane napięcie krokowe, tj. napięcie pomiędzy stopami człowieka, powstające na po­wierzchni ziemi na skutek przepływu przez nią prądu pioruna. Napięcie to jest co prawda groźniejsze dla zwierząt niż dla ludzi, ale lepiej podczas burzy stać ze złączonymi nogami lub biec. Nie wol­no kłaść się na ziemi.

Może warto zapamiętać sobie te rady, bowiem współczesny człowiek, szczegól­nie ten wychowany w mieście, często nie zdaje sobie sprawy, jak groźna i nieprzewi­dywalna potrafi być przyroda. Podziwiajmy zatem piękno burzy, grzmotów i błyska­wic, ale zachowujmy się wobec natury z należną jej pokorą.Maria Kosicka

... [ Pobierz całość w formacie PDF ]
  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • bloodart.opx.pl
  •