Odakle oblacima elektricitet od kojeg nastaju munje?

 

Većina ljudi o elektricitetu razmišlja kao o nečemu što se proizvodi u hidrocentralama, a ne u paperjastim gomilama vodenih kapljica – oblacima. Ali elektriciteta ima u oblacima. On se nalazi u svemu. Sve oko nas sastoji se od atoma – od oblaka, preko drveća, do ljudi. Svaki atom ima jezgro od pozitivno naelektrisanih protona i neutralnih neutrona (izuzetak je samo vodonik, najjednostavnija vrsta atoma, koji nema neutrone). Oko jezgra obleću negativno naelektrisani elektroni. Pozitivna i negativna naelektrisanja sa privlače, pa zato elektroni kruže oko jezgra. Protoni i elektroni se privlače zbog elektromagnetne sile. Prema tome, elektriciteta ima svuda, kud god da pogledamo, samo je skriven u atomima.

Obično su u svakom atomu pozitivna i negativna naelektrisanja međusobno uravnotežena. Zato tela, koja su sačinjena od atoma, obično nisu naelektrisana ni pozitivno ni negativno. Međutim, ponekad naelektrisanja u nekom predmetu mogu da napuste ravnotežno stanje. Većina ljudi je to već doživela, možda nekog hladnog zimskog dana u svojoj pregrejanoj kući (zbog čega su prostorije veoma suve). Dok čovek hoda po tepihu vukući noge, neki elektroni iz tepiha i iz obuće se, usled trenja, otrgnu od svojih atoma. Sada je čovek naelektrisan – broj elektrona i protona u njemu nije uravnotežen. Ako dodirne metalnu kvaku, između nje i njega poteći će veoma slaba električna struja. Čovek će osetiti peckanje. To se dešava jer se njegovo telo pod uticajem sile između suprotno naelektrisanih čestica uravnotežuje, tako što između njega i kvake teku elektroni. Ako je mračno, mogu se videti i varnice (blesak se javlja jer elektroni koji preskaču rastojanje između kvake i šake odašilju fotone svetlosti). Ako je tiho, može se čuti slabo pucketanje.

Elektricitet je uvek u nama i oko nas, a ni oblaci nisu izuzetak. Kad je topao sunčani dan, oni izgledaju prilično bezopasno. Ali oblak može da se naelektriše, baš kao i čovek u sopstvenoj sobi. Kad oblak vraća svoje atome u ravnotežu, nastaje vatromet, tj. munja. To se događa na sledeći način. U velikim tamnim olujnim oblacima ima jakih vazdušnih struja, zbog kojih se čestice u oblaku (so iz okeana, prašina i razne druge) silovito sudaraju i ispuštaju elektrone. Čestice se pri tom naelektrišu – pozitivno ako izgube elektron, negativno ako ga dobiju. Iz ne sasvim jasnih razloga, teže čestice se češće naelektrišu negativno, a lakše pozitivno. Zato se niži slojevi oblaka, gde padaju teže čestice, naelektrišu negativno. Negativno dno oblaka privlači pozitivno naelektrisane protone i odbija zalutale elektrone na Zemlji ispod. Tako se na tlu ispod oblaka brzo obrazuje pozitivno naelektrisanje. A onda, baš kao što iskra sa čoveka preskače na kvaku, ogromna iskra (udar groma) spaja oblak i tlo. Elektroni se, po izlomljenoj liniji, ogromnom brzinom spuštaju u susret protonima koji su sa tla krenuli naviše. I tada, umesto slabog pucketanja koje se čuje kad šaka dodirne kvaku, provali grmljavina.

Kad bi ovaj proces mogao da se uspori, videlo bi se sledeće. Sa dna oblaka polazi munja tamnog sjaja, koja se zove vođa. Ona se prema tlu kreće izlomljenom linijom – najpre skače 50 m naniže i ulevo, a zatim 50 m udesno (to je izlomljena linija koja se vidi na nebu). Put ove munje do tla traje samo delić sekunde. U ovom trenutku, struja koja kroz nju protiče ima jačinu od 200 ampera (normalna jačina struje u domaćinstvu iznosi od 15 do 20 ampera). Ali kad munja priđe na približno 20 m od tla, iznenada joj sa tla u susret kreće druga iskra. Kad se one spoje, struja se velikom brzinom vraća prema oblaku, rastući pritom na preko 10000 ampera. Iz oblaka zatim plane još jedna munja tamnog sjaja (vođa) i sjuri se niz kanal napravljen udarom usmerenim naviše (temperatura u kanalu može da dostigne 27500 °C). Sledi još jedna iskra koja se vraća prema oblaku. Ono što se vidi kao jedan udar groma u stvari su munje koje u vremenu kraćem od jedne sekunde mnogo puta pređu put od oblaka do tla i nazad. Snaga munje može da dostigne 20000 megavata.