Bliksem: verschil tussen versies

Intrawolkbliksem is meestal niet direct zichtbaar, maar alleen als het oplichten van de buienwolk, het weerlicht. Dit is de meest voorkomende soort bliksem. Bij wolk-aardebliksem zijn de bliksemschichten echter veel beter zichtbaar en daarmee bekender.

 

 

De laatste jaren is meer bekend geworden over zogenaamde ''[[Sprite (atmosfeer)|sprite]]s'', ontladingen die hoog boven onweerswolken kunnen optreden.

Bliksem is een ontlading waarbij [[elektron]]en van een negatieve lading naar een positieve lading gaan - de stroomrichting is van positief naar negatief. Hierbij hoeft de spanning niet in de buurt te komen van de [[doorslagspanning]]. Hoewel de [[Aardatmosfeer|atmosfeer]] door [[ionisatie]] in enige mate [[Elektrische geleidbaarheid|elektrisch geleidbaar]] is, is de [[Elektrische weerstand (eigenschap)|weerstand]] te hoog om honderden meters te overbruggen. Bliksem bestaat dan ook uit een serie van gedeeltelijke ontladingen. Het begint bij lokale ruimteladingen waarbij de [[Elektrisch veld|veldsterkte]] sterk afwijkt van het gemiddelde veld. Hierdoor kunnen [[elektrostatische ontlading|vonk]]en ontstaan die de lucht ioniseren en daarmee een voorontladingskanaal vormen met dezelfde grote veldsterkte. Dit proces kan zich herhalen met stappen van telkens 50 tot 100 meter met een snelheid van zo'n 150 km/s. Bij de tegengestelde lading kan op dezelfde wijze een vangontladingskanaal ontstaan. Zodra de voorontlading of stapsgewijze voorslag (''stepped leader'') het vangontladingskanaal bereikt, vormt zich de hoofdontlading of hoofdslag (''return stroke'') waarbij de lading zich met een snelheid van zo'n 150.000 km/s door het bliksemkanaal beweegt. Door dit kanaal bewegen zich vervolgens meestal nog meerdere ontladingen (''re-strikes'').

 

[[Bestand:Lightning over Oradea Romania cropped.jpg|miniatuur|Bliksems boven [[Oradea]], [[Roemenië]], 17 augustus 2005]]

Bliksem ontstaat door de verdeling van elektrische lading over een onweerswolk. Wat betreft de processen, die grote delen van de wolk een afwijkende lading kunnen geven, zijn er wel 10 theorieën. De ladingsverdeling hoeft op zichzelf nog niet tot het ontstaan van plotselinge ontladingen, de bliksems, te leiden. Er zijn vele [[Lekstroom|lekstromen]], die de ontstane ladingsverschuiving tegenwerken, zodat bliksems niet strikt noodzakelijk zijn. Evenmin is zonder meer duidelijk, waarom een ontlading tussen de onderzijde van de wolk en de grond zou optreden, dat wil zeggen de blikseminslag. Daarbij geldt nog dat de aarde een goede [[geleider]] is en dat gelijknamige elektrische ladingen elkaar afstoten. Omdat in de meeste gevallen de negatief geladen wolken zich onderaan bevinden, zullen onder de wolk de [[elektron]]en in de aardkorst verdreven worden, zodat de aarde plaatselijk een positieve lading krijgt. Onder de wolk heerst daarom een sterk [[elektrisch veld]], dat omhoog gericht is. De [[elektrische spanning]] in dat veld is echter 100 à 1000 keer te klein om een [[elektrostatische ontlading|ontlading]] mogelijk te maken. De [[doorslagspanning]] van [[lucht]] is namelijk 3 miljoen [[Volt (eenheid)|volt]] per [[meter]]. In zeldzame gevallen treedt ook een omgekeerde ladingsverdeling op, met een positieve lading aan de onderzijde van de bewolking en bijgevolg een negatieve lading aan het aardoppervlak. In dat geval spreekt men van een ''positieve'' bliksem als er ontlading optreedt.

 

Als gevolg van de onregelmatige verdeling van de ladingen in de wolk kan plaatselijk wel enige vonkvorming optreden. Hierdoor vindt dan [[ionisatie]] plaats waardoor de geleiding sterk toeneemt. De hoogste potentiaalverschillen verplaatsen zich daardoor naar de tip van het geleidende kanaal. Daar vormen zich weer vonken en herhaalt zich het proces. Deze [[kettingreactie]] leidt dus tot een zichzelf voortplantend geleidend kanaal, de zogenaamde ''voorontlading''. Overigens heeft dit 'kanaal' een doorsnede van slechts enkele [[centimeter]]s. De voorontlading groeit zo stootsgewijs in stappen van enkele tientallen meters in de richting van de grootste potentiaalverschillen (''stepped leader''). Soms treden bij dit groeien vertakkingen op.

 

Een of meer takken van de voorontlading kunnen dicht bij de grond komen, op 50 tot 100 meter hoogte. Het kanaal heeft dan ongeveer de elektrische spanning van de wolk en de [[veldsterkte]] (volt per meter hoogteverschil) boven de grond loopt dus enorm op. Met name boven spitse punten is er dan geen sprake meer van rustige ionisatie gepaard gaande met [[sint-elmsvuur]], maar eerder van krachtige vonkvorming, die zich in de richting van het naderende voorontladingskanaal spoedt. Men noemt dit om begrijpelijke redenen de ''vangontlading''.

 

Als de vangontlading contact maakt, is er een soort [[kortsluiting]] ontstaan tussen de ladingscentra in wolk en aarde. Te beginnen bij het contactpunt gaan elektronen dan in grote aantallen sneller bewegen. Even later vult deze sterke stroom het hele kanaal. Men noemt dit de ''hoofdontlading'' of soms ook wel de 'terugslag' (''return stroke''). Dit verschijnsel, dat met hevig oplichten gepaard gaat, verplaatst zich met ca. 100.000 tot 150.000 km/s van de [[aarde (planeet)|aarde]] naar de [[wolk]]. In het hier geschetste voorbeeld bewegen de elektronen omlaag en in ons spraakgebruik wordt dan de stroomrichting omhoog gerekend. De [[elektrische stroom]] loopt immers van plus naar min, tegengesteld aan de elektronen.

 

Dit is nog niet alles. Als de bliksem uitdooft, vindt er een snelle herverdeling van lading in de wolk plaats omdat alle bereikbare lading verplaatst is. Het kanaal wordt dan vaak opnieuw gebruikt, allereerst door een nieuwe, snelle, nu onvertakte, voorontlading, en vervolgens door een nieuwe opwaartse hoofdontlading. Niet zelden herhaalt zich dit alles enkele malen. Wat wij dus als een bliksem waarnemen, bestaat dus vaak uit een aantal zogenaamde 'deelbliksems'.