Mažyčiai žaibai tarp mūsų ir dideli virš mūsų: kodėl šiuo metu mus taip dažnai nutrenkia elektra?

Pastarosiomis savaitėmis vis daugiau žmonių, prisilietusių prie įvairių paviršių, patiria netikėtą statinės elektros iškrovą – juos nutrenkia elektra. Dažniausiai taip nutinka, kai liečiame metalinius paviršius – automobilio dureles, durų rankenas, elektroninius prietaisus. Kodėl mus būtent dabar „tranko“ elektra ir ar tokios iškrovos gali pakenkti sveikatai?

Statinė elektros energija susikuria bet kada liečiantis medžiagoms, kurias sudaro atomai. Aplinkoje yra tiek pat teigiamai ir neigiamai įkrautų dalelių (protonų ir elektronų), o šią pusiausvyrą siekiama išlaikyti.

Kalti sausi orai ir sintetiniai batai

Vilniaus Universiteto (VU) profesorius Edmundas Kuokštis, tyrinėjantis elektrą ir magnetizmą, LRT.lt teigė, kad taip nutinka dažnai, o statinės elektros iškrovos labiau jaučiamos, kai sausa. Dažniausiai dėl trinties įsielektrina įvairūs objektai, kuriuos mes liečiame.

Jo teigimu, gali įsielektrinti ir žmogus, jei jis yra su gerai elektrą izoliuojančiais batais.

„Puikiais izoliatoriais laikomos sintetinės medžiagos, iš kurių pagaminti batai, dabar yra labai populiarūs. Automobilis įsielektrina todėl, kad jo ratai yra guminiai, o guma yra puikus izoliatorius. Jeigu vyrauja sausi orai, elektra nepasiekia žemės. Kai daugiau lyja, tada padidėja laidumas, o elektrostatinė elektra išsisklaido. Kai ji sukaupiama ir mes priliečiame tam tikrą paviršių, tie krūviai persistumdo“, – aiškino profesorius.

Paklaustas, ar netikėta elektros iškrova gali turėti neigiamų pasekmių, mokslininkas sakė, jog rimtesnis pavojus sveikatai nekyla, nors gnybtelėjimas kartais gali būti nemalonus: „Juk kartais, kai rengiamės sintetinius drabužius, tai taip pat nutinka. Tamsoje netgi galima matyti mažas kibirkštis. Taip pat krūvis susidaro ir šukuojant plaukus. Šiuolaikiniai elektronikos įrenginiai, kurie yra maži, labai retais atvejais dėl tokios iškrovos gali nukentėti, bet tai tikrai mažai tikėtina.“

Pasak E. Kuokščio, tokiu pat principu formuojasi ir žaibai, tik tokiu atveju krūviai ir energijos kiekiai yra milžiniški.

Kaip formuojasi žaibai?

Žaibai – tai oro pasipriešinimą įveikti ir didelį atstumą nukeliauti galinčios gamtinės elektros iškrovos. Žaibuoja, kai debesies sritį užpildo perteklinis teigiamas ar neigiamas elektrinis krūvis, kuris būna pakankamai galingas, kad įveiktų supančio oro pasipriešinimą. Ši procesą įprastai paskatina išankstinis pasidalijimas debesyje tarp aukštosios teigiamo krūvio srities, didelės centrinės neigiamo krūvio srities ir mažesniosios žemosios teigiamo krūvio srities.

Skirtingi krūviai debesyje susidaro tada, kai jame esantys vandens lašeliai sušąla iki užšalimo temperatūros, o tuomet susiduria su ledo kristalais. Šio proceso metu silpnas teigiamas krūvis perduodamas į mažesniuosius ledo kristalus, o neigiamas krūvis pereina į didesniąsias ledo ir vandens mišinio daleles. Ledo kristalus kylančios oro srovės nuneša aukštyn, o ledo ir vandens dalelės, veikiamos gravitacijos, leidžiasi žemyn. Visa tai lemia laipsnišką krūvių atsiskyrimą apatinėje ir viršutinėje debesies srityse.

Ši krūvių poliarizacija suformuoja iš dalies jonizuoto oro (jonizuotas oras yra toks, kuriame neutralūs atomai ir molekulės yra paverstos turinčiomis krūvį) kanalą (žaibo kanalą), kuriuo žemės link pradeda šakotis pirminis žaibo kirtis, vadinamas lyderiu. Žaibui lyderiui tiesiantis žemės link, jis susiduria su priešingą krūvį turinčiu regionu (debesimi arba žemės paviršiumi). Tokiu būdu užsidarius grandinei, susiformuoja pagrindinė žaibo iškrova, kuri mažiausią pasipriešinimą turinčiu keliu (žaibo kanalu) sugrįžta į debesį ir sukelia ryškų blyksnį danguje. Ši iškrova juda greičiu, prilygstančiu trečdaliui šviesos greičio.

Vieną sužaibavimą gali sudaryti keletas iškrovų: vidutiniškai tai būna trys ar keturi smūgiai, vienas po kito įvykstantys greičiau nei žmogaus akis gali atskirti (tokiu atveju žaibas gali pasirodyti tarsi pulsuojantis). Dėl milžiniško potencialų skirtumo krūvių srityse (pavyzdžiui, apatinėje debesies dalyje ir žemės paviršiuje), galinčio siekti net nuo 10 iki 100 milijonų voltų, pagrindinė žaibo iškrova gali turėti net 30 000 amperų stiprio srovę ir pasiekti 30 000 °C temperatūrą. Įprastai žaibas lyderis žemę pasiekia per 10 milisekundžių, o pagrindinis žaibas į debesį sugrįžta vos per 100 mikrosekundžių (0,1 milisekundės).

Žaibai gali susiformuoti ne tik tarp debesų ir žemės, tačiau ir tarp atskirų debesų ar net vieno debesies viduje. Net 75 procentai visų pasaulyje kylančių žaibų blyksi tarp debesų arba viename debesyje.

Iki šiol mokslininkų mėginimai išnaudoti šių reiškinių galią buvo bevaisiai. Viena iš pagrindinių to priežasčių, kad šiuolaikinės technologijos negali tokio didžiulio energijos kiekio sutalpinti per tokį trumpą laiko tarpą: kiekvienos iškrovos trukmė skaičiuojama milisekundėmis. Be to, iššūkių kelia ir nenuspėjama žaibų prigimtis.

Elfai ir kaukai

Daugiausia žaibų susidaro viršutinėje Žemės atmosferoje, o šie reiškiniai turi unikalius pavadinimus. Elfais vadinami 400 km pločio plokšti šviesos diskai. Elfai susiformuoja virš audrų debesų. Juos lemia atmosferoje vykstančių elektronų susidūrimų sukeltas azoto molekulių sužadinimas.

Kaukais vadinamus reiškinius sukelia teigiamą krūvį turinčio žaibo smūgis į žemę. Kaukai gali būti įvairių spalvų: nuo raudonos iki mėlynos. Savo išvaizda jie gali priminti didžiules medūzas.