Blesk
Blesk je mohutný jiskrový výboj. Přesný počet pochopitelně nikdo nezjistí, ale odhaduje se, že na naší zeměkouli se rozpoutá přibližně 15 000 000 bouří ročně. Blesky, které při bouřích vznikají pozoroval člověk odnepaměti.
Zatímco magnety dokážou udržet i těžké kusy kovu, elektrický náboj je schopen přitáhnout jen velmi lehké předměty. Není tedy divu, že po tisíciletí byla elektřina na okraji zájmu a pokusy s elektrickými jevy sloužily spíše pro pobavení:agnety naproti tomu našly uplatnění mj. v kompasech.
Dojít k poznání, že blesk je jiskrový výboj, kterým se vyrovnávají elektrickénáboje nahromaděné v mrecích se podařilo až v roce 1750. Byl to Benjamin Franklin (1706-1790), spisovatel a amatérský fyzik, který urychlil vývoj bádaní tohoto jevu. Ukázal, že blesk je způsobován prudkým střetem dvou typů elektrických nábojů, které označil jako kladné a záporné. Provedl nebezpečný pokus, při němž do bouřkového mraku vypustil papírového draka. Pokus ukázal, že příčinou blesku je tatáž síla, jaká vzniká při tření jantaru.
Bouřová činnost je častá v horkém počasí, kdy dochází ke vzniku vzestupných vzdušných proudl, jež vysokou rychlostí vynášejí kapičky do oblak vířením. Kapičky a ledové krystalky získávají elektrický náboj. Nepatrné kladně nabité krystalky ledu jsou vynášeny vzhůru, záporné kroupy klesají dolů.
Za určitých podmínek se tedy v mraku vytvoří kladný nebo záporný elektrický náboj. Přiblíží-li se kladně nabitý mrak k záporně nabitému, vznikne mezi nimi elektrické napětí, které může dosáhnout takové mohutnosti, že se náboje vyrovnají jiskrovým výbojem-bleskem. Přiblíží-li se kladně nebo záporně nabitý mrak k zemi, vytvoří se elektrickou indukcí na povrchu opačný elektrický náboj a podobně jako mezi mraky, může dojít k jiskrovému výboji směrem od mraku k zemi nebo od země k mraku. Známe i mraky, v nichž se vytvoří opačné náboje na jeho protilehlých okrajích, které se mohou vyrovnat bleskem i uvnitř mraku.
Blesk má délku v průměru 2-3 km a trvá přibližně 0,001 sekundy i méně.
Vyboj prudce zahřeje okolní vzduch. Teplota v dráze blesku dosahuje průměrně 20 000 °C, v určitých místech až 35 000 °C. Rozpínání vzduchu se projeví zvukem hromu. Zvuk se však šíří mnohem pomaleji než světlo, takže mezi bleskem a hromem je časová prodleva. Napětí mezi nabitými mraky nebo mezi nabitým mrakem a zemí se odhaduje na desítky až stovky milionů voltů. Proud, který vzniká při blesku se odhaduje v průměru na 2 000 ampérů, byly však naměřeny hodnoty až 20 000 ampérů. Bylo by využití blesku ekonomické? Snadno si můžeme odpovědět, užijeme-li znalostí o výpočtu elektrické energie. Předpokládejme tedy blesk 10 000 000 V, 20 000 A , který trvá 0,001 s. *. Po výpočtu tedy je hodnota elektrické energie/práce překvapivě malá. Může vzniknout otázka, jak je možné, že poměrně malá energie má tak vysoké ničivé účinky, že blesk dokáže rozpoltit silný kmen stromu jako třísku. Pochopení není tak obtížné, uvědomíme-li si rozdíl mezi účinkem 100 litrů vody, která by na nás dopadla při sprchování a účinkem 100 litrú vody, která by na nás dopadla v jednom okamžiku. Záleží totiž nejen na množství energie, ale i na době, za kterou se energie uvolní.
Hromosvod(bleskosvod)
Všeobecně se tvrdí, že blesk zasahuje vždy nejvýše položená místa v terénu, tedy stromy, stožáry, komíny, střechy obydlí apod. V převážné většině je názor správný, ale jsou známy i případy, kdy blesk udeřil do objektů mnohem nižších, než byly objekty ostatní.
K ochraně před účinky blesku používáme hromosvod. Hromosvod je v podstatě kovová tyč, která je svodem vodivě spojena s kovovou deskou zakopanou do vlhké půdy a po této dráze odvedeme elektrický náboj do země. Dříve se používalo hromosvodů vysokých asi 5 metrů, neboť se předpokládalo, že se hrotem vytváří kuželovitý ochranný prostor, který ochrání celou nebo alespoň větší část budovy. Prokázalo se však, že tomu tak není, a proto se používá spolehlivější tzv. hřebenové vedení, které tvoří vetší počet jen asi půlmetrových tyčí a také více svodů vedených po nejvýše položených hranách budovy, na než jsou připojeny další částí střechy(okapy).
* 0,001s - výkon tohoto blesku je ..?
A=(200 000 000 000 . 0,000 000 38) Wh=7600Wh neboli 7,6 kWh
Při ceně 3,50 Kč za 1 kWh je tedy hodnota elektrické energie, kterou by mohl blesk vykonat
23,18 Kč.
Materiály: Elektřina kolem nás - Zdeněk Opava
Fyzika-přehled učiva ZŠ - Jaroslav Vachek
Školní encyklopedie pro mládež LAROUSSE (Fyzika a chemie pro každého)
Školní encyklopedie OXFORD (Věda) - Charles Taylor, Stephen Pople
