Το φαινόμενο του κεραυνού

Ο κεραυνός υπήρξε ένα από τα πρώτα φυσικά φαινόμενα που παρατήρησε ο άνθρωπος. Η βίαιη εκδήλωσή του σε συνδυασμό με την άγνοια του τρόπου πρόκλησής του δημιούργησε τεράστιο φόβο στον άνθρωπο που του προσέδωσε θεϊκές ιδιότητες.

Ο Βενιαμίν Φραγκλίνος ανάμεσα στα έτη 1747 και 1749 πειραματιζόμενος με έναν χαρταετό, συσχέτισε για πρώτη φορά το «άγνωστο» φαινόμενο με το ηλεκτρικό ρεύμα και την ηλεκτρική εκκένωση. Από τότε ο Φραγκλίνος -που ταυτίστηκε με αυτή την ανακάλυψη, σε παγκόσμιο επίπεδο, ίσως περισσότερο από κάθε άλλη προσωπικότητα- απέδειξε ότι ο κεραυνός είναι ηλεκτρικό φορτίο και προχώρησε στην αντιμετώπισή του με την δημιουργία του γνωστού ομώνυμου αλεξικέραυνου.

Οι βασικές αρχές που διέπουν τη δημιουργία του κεραυνού καθώς και ο τρόπος αντιμετώπισής του παραμένουν ίδιες μέχρι σήμερα στο χώρο της φυσικής, της μετεωρολογίας και του ευρύτερου εκπαιδευτικού κόσμου.

Οι πρώτες διαπιστώσεις για τις διαδικασίες των κεραυνών έγιναν μετά την ανάπτυξη του καθοδικού παλμογράφου (Norinder, 1925) και της περιστροφικής φωτογραφικής μηχανής (C.V. Boys, 1926).

Ποία είναι τα βασικά στάδια εξέλιξης του κεραυνού?

Ο κεραυνός, εξελίσσεται σε δύο βασικά στάδια, στο στάδιο της προεκκένωσης και στον κυρίως κεραυνό (ή κεραυνό επιστροφής). Η αρχή της σύγχρονης αντικεραυνικής προστασίας, συνίσταται, σε ένα μεγάλο βαθμό, ακριβώς στην συγκράτηση του κεραυνικού φαινομένου στις αρχικές διαδικασίες του.

Κατά το στάδιο της προεκκένωσης, δημιουργείται ο πρόδρομος οχετός, που σχηματίζει τον δίαυλο στον οποίο ρέει στη συνέχεια ο κεραυνός. Στο στάδιο αυτό παρατηρείται πτώση της αντίστασης του αέρα κατά μήκος του οχετού και στη συνέχεια, αύξηση της αγωγιμότητας του πυρακτωμένου και ιονισμένου αέρα που ρέει μέσα από αυτόν.

Η μελέτη των σταδίων του κεραυνού και η ταξινόμησή τους, έγινε από τον K. Berger, ο οποίος έδωσε και τους παρακάτω ορισμούς:

Πολικότητα κεραυνού. “Αρνητικός κεραυνός” είναι εκείνος που μεταφέρει αρνητικά φορτία στη γη, και είναι ο πιο συνήθης. Αντίθετα “θετικός” είναι εκείνος ο κεραυνός που μεταφέρει θετικά φορτία.

Κατεύθυνση οχετού προεκκένωσης και κεραυνού. “Κατερχόμενος” ονομάζεται ο οχετός ή ο κεραυνός που εξελίσσεται από πάνω προς τα κάτω. Στην αντίθετη περίπτωση λέγεται “ανερχόμενος”.

Πολικότητα πεδίου. Θετική είναι η πολικότητα του πεδίου, όταν οι δυναμικές γραμμές του κατευθύνονται προς τα κάτω. (πεδίο καλοκαιρίας = θετικό, πεδίο κακοκαιρίας = αρνητικό)

Ποία είναι τα είδη των Κεραυνών

Τύποι κεραυνών

 

Με βάση τη διεύθυνση της προεκκένωσης και του κυρίως κεραυνού, υπάρχουν 8 τύποι κεραυνών.

 

ΤΥΠΟΣ 1α: Αρνητικός, κατερχόμενος πρόδρομος οχετός που ξεκινά από ένα διπολικά φορτισμένο νέφος και καταλήγει στο έδαφος. Σε περίπτωση που ο οχετός δεν φθάσει στο έδαφος, τότε συμβαίνει “νεφική εκκένωση” (αστραπή) και όχι κεραυνός εδάφους συμβαίνει: Πάνω από ανοιχτές περιοχές χωρίς ψηλά κτίρια.

 

 

ΤΥΠΟΣ 1β: Ανερχόμενος κυρίως κεραυνός μέσα από τον αγώγιμο δίαυλο που δημιούργησε ο οχετός προεκκένωσης. Μεταφέρει το μεγαλύτερο μέρος του διαχωρισμένου αρνητικού φορτίου από το κάτω άκρο ενός νέφους, και ταυτόχρονα τα εναπομείναντα φορτία κατά την προεκκένωση και κατά μήκος του οχετού στο έδαφος. Αυτό συμβαίνει μια φορά ή και περισσότερες οπότε έχουμε ένα πολλαπλό κεραυνικό φαινόμενο με περισσότερους από ένα κεραυνούς.

 

 

ΤΥΠΟΣ 2α: Θετικός, ανερχόμενος πρόδρομος οχετός που ξεκινά από το έδαφος και καταλήγει στην αρνητική βάση ενός διπολικά φορτισμένου νέφους συμβαίνει: Σε περιοχές που υπάρχει ψηλό κτήριο ή ιδιαίτερα ψηλό σημείο του εδάφους.

 

 

 

 

ΤΥΠΟΣ 2β: Η επόμενη φάση του 2α. Αρνητικός κεραυνός, ακολουθώντας τον δίαυλο του πρόδρομου οχετού, κατέρχεται από την βάση του νέφους.

 

 

 

 

 

ΤΥΠΟΣ 3α: Θετικός, κατερχόμενος πρόδρομος οχετός που συνήθως δεν φτάνει στο έδαφος και αποτελεί ένα ενδονεφικό βίαιο διαχωρισμό φορτίων που συνοδεύεται από μια βίαιη ενδονεφική “εκκένωση”.

 

 

 

 

ΤΥΠΟΣ 3β: Εάν η προηγούμενη εκκένωση φτάσει στο έδαφος πυροδοτεί την έναρξη ενός θετικού ανερχόμενου κεραυνού, περίπτωση εξαιρετικά σπάνια.

 

 

 

 

 

ΤΥΠΟΣ 4α: Αρνητικός, ανερχόμενος πρόδρομος οχετός, που ξεκινά από ένα ψηλό κτίριο προς τη θετική βάση ενός νέφους. Το φορτίο που μεταφέρεται στο έδαφος είναι θετικό και το αντίστοιχο ρεύμα έχει μεγάλη διάρκεια και συνεχή ένταση.

 

 

 

 

ΤΥΠΟΣ 4β: Προέρχεται από κεραυνό τύπου 4α, έχει γιγαντιαία ενέργεια και δύναμη καταστροφής.

 

 

 

 

 

Οι τύποι 1α & 1β είναι οι συχνότεροι. Οι τύποι 2α & 2β πιο πιθανά συμβαίνουν στην περίπτωση ύπαρξης υψηλού κτιρίου ή κορυφής υψηλού αντικειμένου.