Blesky

Období od pozdního jara do časného podzimu je dobou, kdy se na našem území ve zvýšené míře vyskytují bouřky. Ty jsou doprovázeny celou řadou jevů, z nichž nejznámější je bezpochyby bleskový výboj – blesk.

Obr. 1: Rozložení elektrického náboje v bouřkovém oblaku.

Blesk je silný elektrický výboj vznikající např. mezi částmi oblaku s nestejným potenciálem, či mezi oblakem a zemí. Jako první dokázal elektrickou podstatu blesku americký vědec Benjamin Franklin v roce 1752.

Aby mohlo k blesku vůbec dojít, musí se v bouřkovém oblaku vytvořit elektrická centra. K tomu je zapotřebí oddělit od sebe kladné a záporné náboje. Způsob separace nábojů není však ještě zcela jasný – o vysvětlení se pokouší řada teorií. Zatím je pouze známo, že velké ledové částice a velké dešťové kapky se z nějakého důvodu nabíjejí záporně. Protože mají díky svým větším rozměrům i vyšší hmotnost, propadávají oblakem dolů a vytvářejí v jeho dolní části centrum zápor-ného náboje, zatímco v horní části zůstává náboj kladný. Rozložení elektrického náboje v bouřkovém oblaku tedy odpovídá zhruba dipólu (viz obr.).

Nabitý bouřkový oblak významně ovlivňuje elektrické pole Země. V normálním stavu můžeme Zemi reprezentovat elektrickou plochou nabitou záporně. Pod bouřkovým oblakem však dochází k převrácení polarity, přičemž se také značným způsobem mění intenzita elektrického pole v atmosféře. Zatímco za klidného počasí má toto pole gradient zhruba 130 V na jeden metr výšky, za bouřky dosahuje intenzity až desítek tisíc voltů na metr.

Samotný blesk začíná v okamžiku, kdy je rozdíl potenciálů tak vysoký, že vrstva vzduchu ležící mezi centry nábojů je jako izolant proražena. Nejdříve dochází k přípravné fázi blesku tzv. vůdčímu výboji neboli leaderu. Jedná se o před-výboj blesku, který postupuje stupňovitě, přičemž každý stupeň má průměrnou délku kolem 50 m. Mezi jednotlivými stupni se výboj na velmi krátký okamžik (30 – 100 μs) zastavuje. Čelo vůdčího výboje se pohybuje extrémně rychle – kolem 50 000 km/s (rychlost je závislá na konkrétním typu výboje). Pokud se leader přiblíží k zemi (při blesku mezi oblakem a zemí), z vyšších a dobře uzemněných předmětů na zemském povrchu (či ze země samotné) vychází tzv. vstřícný výboj, který se spojuje s vůdčím výbojem. Výše popsanými ději je vytvořen ionizovaný vodivý kanál, jímž začíná probíhat proud o intenzitě až 250 kA, ovšem velmi krátkého trvání (desítky, max. stovky μs). Vzduch v kanálu blesku se při průtoku takového množství energie zahřívá na teploty kolem 20 000 K a způsobuje světelný jev, který vnímáme jako blesk. Zároveň se tento vzduch explozivně rozpíná a vytváří zvukový doprovod blesku – hrom.

Blesk z oblaku do země však obvykle po prvním výboji nekončí. Často probíhá původním kanálem několik dalších blesků; jde o tzv. vícenásobný výboj. Tento jev je poměrně dobře pozorovatelný jako blikání blesku a může trvat poměrně dlouhou dobu – až kolem jedné sekundy.

Jak již bylo naznačeno výše, blesky můžeme dělit na výboje typu oblak – oblak (anglicky Cloud to Cloud – CC), či oblak – země (Cloud to Ground – CG). Poměr mezi těmito dvěma typy je u nás 5:1 (v tropech 10:1) ve prospěch mezioblakových výbojů.

Aktuální přehled o momentální bouřkové situaci je možné nalézt na internetových stránkách Českého hydrometeorologického ústavu, konkrétně na adrese http://www.chmi.cz/meteo/rad/blesk/. Grafický výstup ze sítě čidel má výše uvedené anglické rozlišení mezi jednotlivými typy výbojů.