lightning discharge
Elektřina výboje blesku
(elektrostatické a elektromagnetické projevy, elektrická energie, vedení ve vzduchu a v půdě)
www.bourky.com - bouřky, blesky, oblačnost RSS feed

 Lepší ječmen, pivovary, slad, pivovarnictví, pivo.

Nikdy nepodceňujme sílu lidské hlouposti. Robert A.Heinlein
Říká se, že manželství je stvrzováno v nebi.  Ale  to samé platí o hromu a blesku. Clint Eastwood
Předměty  je možné  rozdělit  z vědeckého  hlediska  do  tří hlavních kategorií: ty, které nikdy nefungovaly, ty, které se právě porouchaly a ty, které se nám ztratily. Russell Baker

Koncentraci energie výboje lze srovnat se Supernovou

PagPh
Poznámka: jde o prvních 10 vteřin exploze supernovy, kdy je vyzářena prakticky veškerá její energie. To, co se děje potom, je z energetického hlediska už prakticky nezajímavé, přestože dlouho pozorovatelné.

V případě zájmu kontaktujte cropcirclesonline@gmail.com

 

 

 

Další poznámka: analogie se supernovou je uvedena spíš jen jako zajímavost, ale pro porovnání: útvar na snímku napravo pod copyrightem byl utvořen po explozi supernovy (16 let po výbuchu), když rázová vlna dorazila k oblakům plynu, které se uvolnily z mateřské hvězdy před 20000 lety. Ilustrační snímek této stránky zcela nahoře vpravo zaznamenává obrazec, na jehož vzniku se také určitým způsobem podílela rázová vlna utvořená po výboji blesku. Jeho expozice trvala zlomek vteřiny.

 

Poslední úvodní poznámka: snímek pod copyrightem také velmi názorně demonstruje kinetiku exploze (odehrávající se převážně v rovině, tj. 2D, podobně jako na povrchu pole obilí...).

 

Elektrické projevy výboje blesku

Vývoj stránky je teprve na začátku, časem bude jistě podstatně rozšířena.

Problematika je velmi široká, protože během výboje blesku jde vlastně o transfer obrovského množství energie z místa na místo, odehrávající se během velmi krátkého času. Proces je poměrně složitý a lze jej rozdělit na několik dílčích úseků. Vzhledem ke složitosti celé problematiky je mu na tomto webu věnována také celá řada dalších podstránek, včetně této. Hlavní nadřazenou stránkou je fyzika výboje blesku, dál se mu věnují z obecnějšího pohledu například některé podstránky oddílu vědecká realita. Základní souhrn vlastností průměrného výboje je možné najít zde. Tabulka je převzatá z Lightning: Physics and Effects (2007), autoři Dr.V.A.Rakov, Dr.M.Uman, oba z University of Florida, department LIGHTNING RESEARCH GROUP

 

Problematice výbojů blesku je věnována řada odborných knih. Na stránce Books je možné najít řadu odkazů na literaturu o výbojích blesků, z nichž vyniká zejména již zmíněná Lightning: Physics and Effects, V.A.Rakov, M.Uman (2007). Shrnutí obsahu, odkaz na Google books. Jde o jedno z nejrozsáhlejších děl, jaká kdy byla o problematice sepsána (687 stran, přes 6000 referencí). I jakákoliv jiná díla z per obou autorů obsahují kromě jiného rozsáhlý odkazový materiál. Namátkou například The Lightning Discharge, M. Uman (2001) - přes 1200 referencí (odkaz na Google books).

 

Veškerá odborná literatura, která se týká problematiky výbojů blesků  z hlediska charakteristiky, utváření, energie a dalších fyzikálních i jiných vlastností i účinků výboje, je prakticky bez výhrady v cizích jazycích. Jedinou publikací, která se alespoň částečně věnuje z odborného hlediska výbojům blesků, která prozatím existuje v českém jazyce, jsou elektrotechnické normy ČSN - EN62305. Jde ale samozřejmě jen o přeložené evropské normy. Ty se věnují problematice výbojů jen velmi povrchně, jen těm částem procesu, které jsou významné z hlediska ochrany před bleskem - především RS a pokračující proud, indukovaná napětí a přenášená energie. Část odborné terminologie proto bude přejata z angličtiny, například Return Stroke - Hlavní výboj, i se zkratkou RS, protože použití slova hlavní výboj by mohlo být v některých případech matoucí (především v případě následných výbojů). V případě následných výbojů - subsequent, secondary, successive  - strokes, restrikes, discharges  aj. - zde vzhledem ke značné variabilitě bude použit jediný překlad do češtiny, následný výboj - i následný výboj obsahuje RS, proto RS následného výboje. Ona i odborná literatura není v některých případech zcela sjednocena.

 

Bez ohledu na to, co se děje před ním a po něm, je nejdůležitější částí výboje Return Stroke, hlavní výboj. Přestože přenáší největší část energie výboje (99%), zato ale trvá nejkratší dobu (do 10 milióntin vteřiny, aspoň jeho nejpodstatnější část). Z toho důvodu má také velmi výrazné mechanické účinky. V určitých případech může být podstatná částe energie výboje přenesena během procesu, který je nazýván dlouhý pokračující proud (vyskytuje se jen někdy). V určitých ojedinělých případech může trvat až několik vteřin, většinou několik desetin. Proud, který během něho probíhá mezi mrakem a zemí, je přibližně tisíckrát slabší, než RS. Vzhledem k délce trvání může ale i tak přenášet významnou část energie. Díky tomu, že během něho probíhá tak slabý proud - "jen" stovky ampér, proti stovkám tisíc v případě RS, a má nulovou náběžnou hranu, jsou jeho mechanické účinky ve srovnání s RS prakticky nulové, ani nic neindukuje do okolí. Může ale způsobit znatelná poškození tepelnými účinky například na elektroinstalacích nebo letadlech při přímém zásahu. Stejně tak je téměř jisté, že se může podílet na poškození rostlin, ale ne indukcí. Záleží pravděpodobně na tom, kudy proud probíhá a jak je v náhodných cestách rozložen.

 

Díky pokračujícímu proudu dochází občas k velmi dlouhé časové prodlevě mezi některými následnými RS téhož výboje, které mívají průměrný odstup 50-60ms a jen málokdy překročí 250ms. Vzhledem k dynamickým dějům v atmosféře (pohyb ionizovaného kanálu vzduchu po větru) může takový následný výboj dopadat i dál než jen desítky nebo stovky metrů od prvního RS, a prostřednictvím elektronické měřicí techniky používané k vyhodnocování polohy dopadu výbojů blesku nemusí ani být vyhodnoceny jako součást jednoho výboje.

 

 

 

Hromosvody

Hromosvodům v polích je věnována i samostatná stránka - hromosvody

Jde převážně o obrazovou dokumentaci lokalizovaných míst výskytu kruhů v obilí, ale i (především) nepravidelně polehlého, na zemi ležícího obilí (RDF). Vyplývá z nich poměrně názorně, že dobře lokalizovatelné hromosvody, které mohou přivábit výboj blesku podobně, jako vůně piva alkoholika, se na polích nacházejí ve velmi hojné míře. Jedná se převážně o sloupy elektrického vedení, ale často i dráty vysokého napětí, které výboj přilákaly, a ten potom skončil pod nimi. V některých případech jsou sloupy téměř součástí obrazce, a u některých fotografií je opravdu obtížné si představit, že by obrazec vznikl jinak než prostřednictvím přivedeného výboje.

 

 

 

Uzemnění

je nedílnou součástí každého hromosvodu, takže i sloupů elektrického vedení. Slouží k tomu, aby byl proud výboje sveden co nejrychleji do země, a napáchal co nejméně škody. Čím lepší je uzemnění a nižší odpor hromosvodu, tím menší napětí se na něm při průchodu proudu výboje vytvoří a vyzáří méně tepelné energie, která neohrozí bezprostřední okolí v takové míře, jako by tomu bylo v případě vyššího odporu. Problematikou uzemnění se z technického hlediska poměrně podrobně zabývají elektrotechnické normy - ČSN - EN62305. Je naprosto jisté, že každý (funkční) sloup elektrického vedení je v souladu s nimi konstruován a v předepsaných časech kontrolován.

 

Hromosvody bývají navrhované a konstruované s ohledem na maximální vrcholový proud 200 000 ampér. Takové výboje blesku se už vyskytují opravdu ojediněle, ale existují. Celkem proběhne ročně v atmosféře přibližně ke třem miliardám výbojů blesku, vrcholová hodnota proudové křivky 30 000 ampér je průměrná hodnota většiny z nich. Většina ale nejsou všechny.

 

Kromě toho se ale na polích vyskytuje mnoho "nenormalizovaných" hromosvodů - jednak umělého charakteru, vyrobených lidmi, i když v žádném případě pro účely uzemnění: vodovody, rozvod zavlažování. Nejrůznější inženýrské sítě, které vůbec nezasahují na povrch, jsou uloženy kompletně v podzemí. Charakter rozrušení zeminy během provedené zemní práce, výkopu, položení vedení, ochranných vrstev a opětného zasypání. Stínění, uzemnění a ochrané vrstvy nebo doprovázející vlhkost v případě podzemních trativodů se mohou podílet na zvýšení vodivosti půdy a povrchu země přesně nad nimi až o několik řádů.

 

Dalšími výraznými hromosvody jsou kupky hnoje. Obsahují významné množství rozpustných elektrolytů (močovina, dusičnany, dusitany, produkty rozkladu). Jsou o mnoho řádů vodivější, než běžně v půdě přítomná podpovrchová voda. Kromě toho v nich dochází probíhajícími chemickými pochody k výraznému zahřívání a odpařování proti okolí, takže vzduch je nasycen ionty a výrazně vodivější až do výšky mnoha desítek metrů.  Elektrostatické procesy během Preliminary Breakdown mohou způsobit velmi výrazné vedení proudu nad nimi, tím se ještě zvýší množství vodivých rozštěpených iontů, a může dojít k přednostnímu navedení Stepped Ledera (SL) do takových míst, stejně jako se mnohem snadněji z takového místa zvedne Positive Streamer (PS), který po propojení s SL (Attachment Process) nakonec vytvoří definitivně propojenou vodivou dráhu mezi mrakem a zemí a svedení prvního Return Stroke do země, po němž může následovat s odstupem několik dalších.

 

Další uzemnění, vyrobená lidmi, která se ale na místě nacházejí zcela neúmyslně, jsou části zřícených letadel (především WW2), které se nacházejí v hloubce pod hlubokou orbou, stejně jako se tam mohou nacházet i nejrůznější archeologické pozůstatky (doba železná, bronzová, včetně strusky), nebo i odpadlé a pozapomenuté součástky zemědělského náčiní nebo jakékoliv průmyslové činnosti. V některých případech se takové součástky stávají nedílnou součástí obrazců, jak bude upřesněno zde (archeologie) a zde (odstavec podzemní artefakty). Způsobí totiž v půdě přesně nad nimi lokální zvýšení vodivosti o několik řádů, a rostliny nad nimi v takovém případě nejsou elektřinou jen oslabené, ale totálně zničené a zcela mrtvé (během minut, maximálně hodin po výboji). Vytvoří tak nad podzemním předmětem jeho věrný otisk (razítko).V takovém případě už opravdu nezbývá, než průzkumníky vyzvat - zde kopni, Evžene. Jestli je totiž dosud ještě nikdo nevykopal, odpočívají tam dodnes. (foto, GPS)

 

Jde o podobný proces, i když samozřejmě ne identický, jako v případě cropmarks (porostové příznaky), viz archeologie. Proces je ale v tomto případě urychlen průchodem elektřiny a místo týdnů a měsíců trvá hodiny nebo dny. Bývá také mnohem intenzivnější a lépe pozorovatelný. Také jsou prostřednictvím elektřiny vytvořeny druhotné porostové příznaky - secondary cropmarks, které by se bez působení elektřiny vůbec neobjevily. Secondary cropmarks ve většině případů jen kopírují tvar kolejí po traktoru a silněji se projevují tam, kde se jimi přivedené proudy sčítají. Jinde mohou znázorňovat především polohu dopadu blesku. Nakonec v některých případech mohou i kopírovat některé podzemní archeologické (ale i geologické nebo industriální) struktury, které by se jinak bez přispění elektrické energie projevily buď s výrazně nižší intenzitou, jen minimálně a nebo vůbec. Podrobněji se bude záležitosti věnovat stránka archeologie a secondary cropmarks

 

Podobné otisky - razítka vzniknou často přesně nad podzemními vedeními, nejčastěji kanalizace, stoky, vodovody, trativody, ale může se jednat o jakékoliv inženýrské sítě. Mohou se potom stát integrální součástí pravidelného obrazce, pokud je vytvořen. Nebo se stanou jen součástí nepravidelně polehlého obilí, a zůstat proto zcela nepovšimnuty. Je také možné, že se kromě nich (linie polehlého, na zemi ležícího nebo mrtvého obilí) nevytvoří už nic jiného, a zůstanou opět zcela nepovšimnuty. Jsou v takovém případě jen považovány za další kolej po traktoru, přestože vůbec nemusí sledovat jejich směr. Mohou být zaměněny i s cestami skrz polní porost, udržovanými z tradice především v Británii pomocí sekaček na trávu. Popsaným způsobem vzniklé čáry - linie polehlého, na zemi ležícího nebo zcela mrtvého obilí - budou popsány zcela samostatně na stránce čáry v obilí (jedna z podstránek anomálií)

 

Rostliny na takovém místě zežloutnou a zhnědnou daleko dřív než okolní, pouze poškozený porost, a po nějaké době zcela zmizí (protože se rozpadly). Chovají se například jako původní zelený porost po vyorání brambor. Ze zelených, do výšky se tyčících, pevných a zdravých rostlin je ještě tentýž den žlutohnědá, zvadlá, lehce ohebná, měkká a neforemná hmota, a po několika dnech by už nikdo nepoznal, že na poli někdy brambory rostly. (foto experiment vysychání)

 

Ještě je možné se zmínit o uzemnění a hromosvodech přírodního charakteru - stromy, keře, kaluže vody, prameny, geologické zlomy. Mimochodem, všichni proutkaři, kteří musejí v každém filmu nebo dokumentu o kruzích v obilí pobíhat v obrazcích jako zběsilí a jejich proutky se jim v rukách otáčejí jako kola socialismu, si ve svých prostoduchých myslích, stejně jako nikdo z přihlížejících, nedokázali nikdy uvědomit věc nejpodstatnější: To, na co jejich smysly reagují, jsou jen prameny, geologické zlomy, nebo jakékoliv jiné podzemní artefakty, které se významnou měrou podílely na přilákání výboje blesku. Ve stejné míře se na jejich vnímání i pohybu proutků můžou podílet efekty následné, vyvolané dopadem blesku do onoho místa. Magnetismus, zbytky statické elektřiny, nebezpečné chemické látky vytvořené elektrolýzou a pyrolýzou. V neposlední řadě se na pohybu proutků podílí vjemy vizuální a zcela subjektivní - přítomnost obrazce. V žádném podobném dokumentu nikdy nebyl předveden proutkař, který by měl zavázané oči. Na místě, kde se nacházejí kruhy v obilí, se pravděpodobně budou protáčet proutky i cvičené opici, když nebude mít zavázané oči.

 

Poslední možný typ uzemnění (vlastně i hromosvodu), o kterém je možné se zmínit, jsou koleje od traktoru. Pohybují se na rozhraní mezi uměle vytvořenými a přírodními. Shromažďuje se a drží v nich voda mnohem déle, než v okolí, proto vedou mnohem lépe elektrický proud. Tisíce fotografií. Jak je zmíněno na mnoha jiných stránkách, také se mohou velmi významně podílet na rozvedení elektřiny po poli do míst, kam výboje blesku vůbec nedopadly. Je jim věnována samostatná stránka Koleje traktoru.

 

V případě zájmu kontaktujte cropcirclesonline@gmail.com

 

Charakteristika výboje blesku (negativní polarita, mrak - zem)

Stupňovitý počáteční výboj (Stepped leader)
Délka kroku 50 m
Časový interval mezi kroky 20 - 50 μs
Proud krokového výboje >1 kA
Náboj osamoceného kroku >1 mC
Průměrná rychlost šíření 200 km / s
Celková doba trvání 35 ms
Průměrný proud 100 - 200 A
Celkový náboj 5 C
Elektrický potenciál ~ 50 MV
Teplota v kanálu výboje ~ 10.000 K
První Return Stroke založeno na měření u základny kanálu blesku.
Špičkový proud 30 kA
Maximální strmost nárůstu proudu >10 - 20kA / μs
Doba nárůstu proudové křivky (10 - 90 %) 5 μs
Doba do poklesu na polovinu maxima 70 - 80 μs
Přenesený náboj 5 C
Rychlost šíření 100 - 200.000 klm / s
Průměr kanálu výboje ~ 1 - 2 cm
Teplota v kanálu výboje ~ 30.000 K
Dart leader
Doba trvání 1 - 2 ms
Náboj 1 C
Proud 1 kA
Napětí ~ 15 MV
Rychlost šíření 10 - 20.000 klm / s
Teplota v kanálu výboje ~ 20.000 K
Dart-stepped leader
Délka kroku  10 m
Časový interval mezi kroky 5 - 10 μs
Průměrná rychlost šíření 1 - 2.000 km / s
Následný Return Stroke založeno na měření u základny kanálu blesku.
Vrcholový proud 10 - 15 kA
Maximální strmost nárůstu proudu 100kA / μs
10-90 % strmost nárůstu proudu 30-50 kA / μs
Doba nárůstu proudové křivky (10-90 %) 0.3 - 0.6 μs
Doba do poklesu na polovinu maxima 30 - 40 μs
Přenesený náboj 1 C
Rychlost šíření 100 - 200.000 km / s
Průměr kanálu výboje ~ 1 - 2 cm
Teplota v kanálu výboje ~ 30.000 K
Pokračující proud (delší ~ 40 ms) Zhruba 30 až 50% blesků obsahuje proudy doby trvání delší než ~ 40 ms.
Proud 100 - 200 A
Doba trvání ~ 100 ms
Přenesený náboj 10 - 20 C
M-component založeno na měření u základny kanálu blesku.
Vrcholový proud  100 - 200 A
Doba nárůstu proudové křivky (10-90 %) 300 - 500 μs
Přenesený náboj 0.1 - 0.2 C
Kompletní výboj blesku
Celková doba trvání 200-300 ms
Počet výbojů v jeho průběhu 3-5 (přibližně 15 až 20 procent blesků se skládá z jediného výboje).
Průměrný interval mezi výboji 60 ms
Celkový přenesený náboj 20 C
Celková přenesená energie 109 - 1010 J

Lepší slad, ječmen, whisky, pivovary, pivo, pivovarnictví.

 

Lepší slad, whisky, pivovary, ječmen, pivovarnictví, pivo.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Stránku pro vás připravil, a veškeré zde uváděné údaje velmi důkladně teoreticky i experimentálně prověřil

 

Jan Ledecký

 

Mnoha zraněním a úmrtím by se dalo předejít díky pochopení nebezpečí elektrického vedení, elektrických spotřebičů, kabelů a výbojů blesku.  R.Neal
Inteligentní peklo by bylo mnohem lepší, než přihlouplý ráj. V.Hugo
Za celý život jsem jediný den neodpracoval. Byla to jenom zábava. T.A.Edison
z