Žaibas – elektros išlydis perkūnijos metu: kilmė, veikimas ir sauga

Sužinokite, kaip susidaro žaibas, kaip jis veikia ir kaip apsisaugoti — faktai, statistika, įdomybės ir praktiški saugos patarimai nuo žaibų pavojų.

Apie NHL komandą žr. Tampa Bay Lightning

Apie Antrojo pasaulinio karo naikintuvą žr. P-38 Lightning

Žaibas - tai galingas elektros išlydis, atsirandantis perkūnijos metu. Dėl elektros srovės oras labai įkaista. Staiga įkaitęs oras labai greitai plečiasi, todėl įvyksta griaustinis. Kartais žaibas įvyksta tarp debesų. Kartais (lyjant lietui) žaibas pereina iš debesies į žemę. Jei jis nuo debesies pereina į žemę, gali pataikyti į žmogų. Kasmet žaibas nutrenkia apie 2000 žmonių. Kas sekundę į Žemę trenkia apie 50-100 žaibų. Per metus žaibas net 500 kartų trenkė į Empire State Building.

Žaibui trenkus, paviršius trina žaibo elektronus, ir nuo žaibo į paviršių lekia elektros kibirkštis. Per perkūniją žemutiniame debesyje yra net 100 milijonų voltų elektros srovės. Ši elektra išsiskiria arba debesyje, arba į žemę, arba į kitą debesį, arba į orą. Yra žinoma, kad žaibas nuo žemės keliauja aukštyn į debesį. 1993 m. mokslininkai aptiko žaibus, kurie šovė į viršų iš kumuliacinio debesies viršaus.

Žmonės gali pasigaminti ir tyrinėti žaibus naudodami Teslos ritę arba Van de Graafo generatorių.

Kilmė ir mechanizmas

Žaibo susidarymas prasideda debesyje vykstančia elektrinių krūvių atskirtimi. Debesyje susidaro teigiamas krūvis viršuje ir neigiamas apačioje (dažniausiai), kai vandens lašai, ledelis ir kruša trina vienas kitą. Stiprūs vertikalūs vėjai (updraftai ir downdraftai) perpila šiuos daleles, todėl atskirtis sustiprėja. Kai potencialų skirtumas tampa pakankamai didelis, įvyksta greitas iškrovimas — žaibas.

Žaibo savybės

• Temperatūra: žaibo kanalų temperatūra gali siekti apie 20 000–30 000 °C — kelis kartus karščiau už Saulės paviršių.
• Srovė ir įtampa: vietinė srovė gali siekti dešimčių tūkstančių amperų (pvz., tipinis trumpas išlydis apie 30 kA), o įtampa gali būti milijonai ar net dešimtys milijonų voltų.
• Tipai: intra-debesinis (IC), debesies–debesies (CC), debesies–žemės (CG) ir į viršų šaudantys žaibai (upward lightning).
• Garso reiškinys: griaustinis atsiranda dėl greitos oro plėtimosi ir susitraukimo, kai kanale labai greitai pakyla temperatūra.

Dažnis ir mastas

Žaibų dažnis pasaulyje yra didelis — kas sekundę apkraunama daug dešimčių išlydžių. Konkretūs skaičiai priklauso nuo regiono ir metų sezono. Žaibai ypač dažni tropikuose ir visuose intensyvaus konvektyvumo regionuose.

Reikėtų pažymėti, kad žaibas yra rimtas pavojus: jis gali sukelti gaisrus, elektros sistemas pažeidimus, traumas žmonėms ir gyvūnams. Kasmet pasaulyje žaibas nusineša šimtų žmonių gyvybių ir sužeidžia daug daugiau — tikslūs skaičiai priklauso nuo šalies ir prieinamų duomenų.

Pavojai žmonėms ir sauga

Žaibas gali sužaloti žmogų keliais būdais: tiesioginiu smūgiu, elektros impulsu per žemę (ground current), kontaktiniu iškrovimu (kai užsidega daiktai arba meta kibirkštys), arba sprogiminiu bangos poveikiu. Kad sumažintumėte riziką, laikykitės šių taisyklių:

• Jei griaudžia, ieškokite saugios pastogės: užsidarykite pastate arba automobilio viduje su metaliniu kėbulu (langai uždaryti).
• Venkite atvirų vietų: laukų, viršūnių, atvirų vandens telkinių ir atskirų medžių.
• Nusistatykite saugų atstumą nuo metalinių konstrukcijų, tvorų, įrangos ir elektros linijų.
• Nešokite į vandenį ir neišlipkite iš laivo, kol tęsiasi perkūnija.
• Jei esate pavieniui lauke ir negalite patekti į pastogę, susiraskite žemesnį tašką, šiek tiek sulenkite kelius, mažinkite kontaktą su žeme (negulėkite ant žemės), tačiau venkite perdėto rizikingo požiūrio — geriausia kuo greičiau pasislėpti.
• Indoore: neleiskite telefonams su laidais, prijungtiems prie lizdų, ir venkite kontaktuoti su metalu. Įsivesti apsaugos įrenginiai (įžeminimo ir žaibosaugos) padeda apsaugoti pastatus.

Pirmoji pagalba pažeidimams

Jei žmogus nukentėjo nuo žaibo, skubiai kviesti medikus. Žaibo aukos dažnai neturi gyvybės požymių, todėl reikia skubios pagalbos:

• Patikrinkite kvėpavimą ir pulsą; jei jų nėra — pradėkite gaivinimą (CPR).
• Jei yra atviri žaizdos ar nuodėmės, užspauskite, kad stabdytumėte kraujavimą, bet pirmiausia užtikrinkite savo saugumą (įsitikinkite, kad pavojus praėjo).
• Net ir pavieniai sužeidimai gali turėti vėlyvų pasekmių (širdies ar neurologinių sutrikimų), todėl nukentėjusįjį reikia vežti į gydymo įstaigą.

Moksliniai tyrimai ir prietaisai

Žaibų tyrimuose naudojami žaibo stebėjimo tinklai, radarai, palydovai ir fotodetektoriai. Taip pat taikomos vietinės matavimo priemonės, pavyzdžiui, elektromagnetinių laukų jutikliai ir kamera-laser sistemos. Kartais mokslininkai inicijuoja žaibą (triggered lightning) paleisdami raketas su laidais į debesį, kad kontroliuotų ir ištirtų iškrovimo mechanizmą.

Eksperimentams laboratorijose žmonės naudoja prietaisus, kurie gali sukelti aukštą įtampą ir imituoti mažesnės apimties išlydžius — pavyzdžiui, Teslos ritę arba Van de Graafo generatorių. Tokie eksperimentai padeda suprasti izoliacijos pažeidimus, kilmę ir gaisrų prevenciją, tačiau juos atlikti reikia tik specializuotose sąlygose ir laikantis saugumo reikalavimų.

Santrauka: žaibas yra galingas gamtos reiškinys, susijęs su dideliu elektros krūviu ir ekstremaliomis temperatūromis. Jis kelia rimtą pavojų žmonėms ir turtui, bet laikantis paprastų saugos taisyklių ir naudoto mokslinių žinių, riziką galima ženkliai sumažinti.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra žaibas?

K: Kas sukelia griaustinį per perkūniją?

Klausimas: Ar žaibuoja tik tarp debesų?

K: Kiek žmonių kasmet nutrenkia žaibas?

K: Kiek žaibų trenkia į Žemę kas sekundę?

K: Į kurį garsų pastatą žaibas trenkė net 500 kartų per metus?

K: Kaip žmonės gali kurti ir tyrinėti žaibus?

Paieška pagal raidę