Муња

Севање муње

Муња је видљиво пражњење атмосферског електрицитета до којег долази кад одређено подручје атмосфере постане електрички набијено или се појави разлика потенцијала довољна да савлада отпор ваздуха. Најчешће удара из олујних облака кумулонимбуса. Током олује муња се може појавити у облаку, између облака, између облака и ваздуха те између облака и тла.

Невријеме над Београдом преко Дунава ка Фрушкој гори, 18.6.2019. у 21 час и 35 мин. - 4 фотографије истог предјела, снимљене у 3 секунде

Врсте муња

Кугличаста или лоптаста муња облик је муње дугога трајања. Појављује се као трака светлећих одсечака уместо континуираног канала. Појављује се ретко. Узроци настанка су непознати, а предложене су друге теорије: делови канала муње иду укосо према проматрачу или од њега и зато се чине сјајнијим; делови канала су нејасни због кише или облака; неки делови канала су већег пречника, а други мањег, што утиче на облик муње.

Тај се атмосферски феномен појављује у облику покретне светлеће кугле од неколико десетина центиметара у пречнику. Кугласта муња се обично појављује током олуја, и то близу тла, а може бити црвена, наранџаста или жута. Често је праћена пиштећим звуком и необичним мирисом. Траје само неколико секунди те изненада нестаје, тихо или уз експлозију. Кугласте муње понекад могу нанети штету паљењем или каљењем. Њихова веза с обичним муњама није позната, као ни њени узроци. Међу објашњењима се спомиње да је реч о ваздуху или гасу који се понашају неуобичајено; о плазми високе густоће; о ваздушном вртлогу који садржи светлеће гасове; о микроталасној радијацији у оклопу од плазме.

Нове врсте муња

У новије време откривена су три нова типа муња. Оне ударају од врха облака према горе, у стратосферу и пуно су ређе од оних према тлу или између облака. Први тип зову Црвеним вилењаком (ен. Red sprite). Та је муња тамна и црвенкаста, траје неколико хиљадитих делова секунде, а може бити широка километрима. Протеже се 50 до 90 km изнад облака. Други тип назива се Плави млаз (Blue jet). Реч је о плавој, конусној провали енергије пуно сјајнијој од Црвеног вилењака. Плави млаз удара из центра олује брзином од 6.000 km/h и допире 20 до 50 km изнад облака. Ове две врсте муња први је пут снимио амерички физичар Џон Р. Винклајер 1989. у Минесоти. Трећи тип су муње које се простиру од облака до стратосфере. Зову се Патуљци (Elves), а откривене су 1995. године. Имају облик тањира или крофне пречника 400 km, а појављују се око 100 km изнад облака. Сматра се да су зеленкасте, али толико кратко трају (мање од 1/1000 секунде) да им боја још није прецизно одређена.

Настајање

У олујном невремену олујни су облаци напуњени електрицитетом попут великих електричних кондензатора, Горњи део облака набијен је позитивно, а доњи негативно. Научници се још нису усугласили како заправо настаје ово електрично пуњење облака, али претпоставља се да је то један од резултата глобалног кружења воде на Земљи. У основним цртама, кружење воде укључује евапорацију и кондензацију. У процесу евапорације вода испарава с површине Земље и у облику паре подиже се у више слојеве атмосфере. Како температура опада с висином, и како се у вишим слојевима атмосфере налазе тзв. кондензацијске честице (рецимо зрнца прашине), водена пара кондензира, поновно се претвара у капљице воде и пада на Земљу као киша или снег – овисно о температури ваздуха. Дакако, цели је процес кружења воде далеко сложенији.

Електрично пуњење

Кад се влага накупља у атмосфери, настају облаци, који могу носити милионе водених капљица и леда. Како се процеси евапорације и кондензације међусобно испреплићу, кондензиране капљице у облацима непрестано се сударају с воденом паром која стиже с тла. Капљице се с паром сударају и током падавина, јер док се један део влаге враћа на Земљу, други испарава. Управо током ових судара из водене се паре избијају електрони, који тако стварају електрични напон. Како до судара долази у доњем делу облака, избијени електрони овде стварају негативан набој (вишак негативно набијених честица). Влага, која након судара наставља пут према горњим слојевима атмосфере односно облака, на врх облака стиже с позитивним напоном – недостаје јој електрон који је избијен у судару. Тако се на врху облака ствара вишак позитивног набоја. Осим судара, у процесу електричног набијања облака значајну улогу игра и замрзавање. Како се водена пара подиже у хладније слојеве и почиње се замрзавати, део који се замрзне постаје негативно набијен, док незамрзнути део остаје позитивно набијен. Ваздушне струје могу даље однети позитивне честице до врха облака (лакше су!) и тиме додатно убрзати стварање вишка позитивног напона. Избијањем електрона и одвајањем позитивно набијених честица водене паре у облаку настају разлике потенцијала односно ствара се електрично поље – први предуслов за настајање електричног пражњења.

Електрично пражњење

Што се облаци више пуне напоном, електрично је поље све јаче. У неком трену постаће толико јако да ће се електрони на површини Земље покушати „одмаћи“ – утиснути дубље у Земљу. То је резултат одбијања једнако набијених честица. Како се електрони „повлаче“ у унутрашњост, тло постаје све јаче позитивно набијено. Олуја тако доводи до наглог стварања електричног поља у облаку и између облака и тла. Кад се створи довољан вишак набоја, то јест кад електрично поље постане довољно јако оно ће натјерати околни ваздух да „пукне“. Ово „пуцање“ заправо је раздвајање позитивних и негативних честица у зраку. Тај процес називамо ионизација. Ионизација не означава вишак неког напона, већ стање у којем су напони раздвојени. Другим речима, ваздух не постаје набијен, већ се напони у његовим честицама међусобно размичу. Ионизирани ваздух има знатно већу електричну проводљивост. Како се ваздух не ионизира једнако на свим местима, на деловима где је ионизација интензивнија стварају се „стазе“ – путеви којима муње могу лако „прескакати“. Да би настала муња потребно је да електрична стаза стигне до тла и пронађе „уземљење“ – тачку или предмет на којем ће се зауставити. Кад се то догоди, севнуће муња. Светлост коју видимо заправо је резултат електричног пражњења између облака и земље које следи пут створене електричне стазе. Блесак муње која се простире од облака до тла чине два основна удара (може их бити и више заредом): одводни удар и повратни удар.

Од облака до тла

У одводном удару прво негативни напон путује до тла. Креће се „корацима“ од 50 метара и притом ствара набијено „корито“. Одводни удар није тако сјајан, често је степенаст те има пуно грана које се шире из главног канала. Кад се приближи тлу, побуђује супротни напон који се концентрише у једној тачки. Тако настаје повратни удар који истим коритом носи позитивни набој од тла према облаку. Два удара се срећу на висини од око 50 m изнад тла. На тачки додира долази до кратког споја између облака и тла. То резултује изузетно блештавим ударом високе струје, која истим каналом путује назад до облака.

Муње кроз историју

У средњовјековној Европи због муња је бити звонар у цркви било изузетно опасно. Током олуја с грмљавином био је обичај да се звони што јаче јер се сматрало да ће се тиме спријечити да муње ударе у врх црквеног торња. Веровало се да звоњава растерује зле духове који ватром желе уништити цркву, а мислило се и да бука звоњаве ломи муње. О томе и данас сведоче натписи „Фулгура франго“ (Ја ломим муње) на средњовековним звонима. Од 1753. До 1786. године у Француској су муње 386 пута удариле у црквене торњеве. У наведеном раздобљу у Француској су, настојећи „сломити“ муње звоњавом, настрадала 103 звонара. Значи да је скоро свака трећа муња која је ударила у неку цркву била за некога кобна. Те катастрофалне бројке довеле су до тога да је француска влада 1786. забранила звоњаву током грмљавине.

Занимљивости

• Године 1998. муња је у Конгу побила цијелу фудбалску екипу (11 играча).
• Године 1999. муња је у Колораду повредила целу екипу америчког фудбала.
• У муњи има пуно енергије: око 250 киловатсати. Не звучи пуно, али с том количином енергије можете подићи једнотонац 120 километара увис.
• Николу Теслу звали су и Господар Муња. Сасвим заслужено јер је 1899. године у Колорадо Спрингсу створио најдужу вештачки изазвану муњу. Била је дуга 41 метар.
• Према Гинисовој књизи рекорда, између 1942. и 1983. (када је умро) муња је Роја „Дукса“ Саливана, бившег чувара националног парка, погодила седам пута. Први пут муња је прошла кроз његову ногу и откинула му нокат на ножном палцу. Други пут, 1969. године, муња му је спалила обрве и онесвестила га. Следеће године након удара муње остало му је раме одузето, 1972. муња му је запалила косу па је морао на главу излити канту воде, 1973. муња га је кроз шешир погодила у главу, запалила му косу, избацила га из камионета и скинула му леву ципелу. У шестом удару, 1976. озлеђен му је чланак. Због последње муње која га је погодила 1977. завршио је у болници с опекотинама на прсима и стомаку.

Дрвеће и муње

Зелено стабло које је ударила муња

Стабла су чести електрични проводници за муње, проводећи их до тла. Будући да је биљни сок слаб електрични проводник, његов електрични отпор узрокује снажно загрејавање, претварање у пару и експлозивно избацивање коре са стабла. Понекад се могу опоравити од удара муње. У ретко насељеним подручјима, као што је Далеки исток и Сибир, муње су главни извор шумских пожара.

Два су најчешћа стабла у које удара муња: храст и брест. Борови, јеле, смреке су исто често изложени удару муња, посебно због своје висине. За разлику од храста који има доста плитки корен, црногорична стабла имају дубоке корене, који често иду испод слојева воде. Уколико се налазе уз куће и надвисују кровове, таква стабла могу заштити кућу од удара муње.

Будући да јачина струје врло брзо расте код муња, око 40 000 Ампера у секунди, онда долази до појаве „ефекта коже”, па електрична струја путује више спољашњим деловима стабла.

Окамењена муња

Уколико муња удари у песковито тло, поготово где има кварца, јављају се фулгурити или окамењена муња.

Литература

• Раков, Владимир А.; Уман, Мартин А. (2003). Лигхтнинг: Пхyсицс анд еффецтс. Цамбридге, Енгланд: Цамбридге Университy Пресс. ИСБН 978-0521583275. 
• Уман, Мартин А. (1986). Алл Абоут Лигхтнинг. Довер Публицатионс, Инц. стр. 103–110. ИСБН 978-0-486-25237-7. 
• Алеx Ларсен (1905). „Пхотограпхинг Лигхтнинг Wитх а Мовинг Цамера”. Аннуал Репорт Смитхсониан Институтион. 60 (1): 119—127. 
• Андрé Андерс (2003). „Трацкинг Доwн тхе Оригин оф Арц Пласма Сциенце I. Еарлy Пулсед анд Осциллатинг Дисцхаргес”. ИЕЕЕ Трансацтионс он Пласма Сциенце. 31 (4): 1052—1059. Бибцоде:2003ИТПС...31.1052А. дои:10.1109/ТПС.2003.815476.  Тхис ис алсо аваилабле ат Андерс, А. (2003). „Енергy Цитатионс Датабасе (ЕЦД)” (ПДФ). ИЕЕЕ Трансацтионс он Пласма Сциенце. 31 (5): 1052—1059. дои:10.1109/ТПС.2003.815476. Приступљено 5. 9. 2008. 
• Анна Гослине (мај 2005). „Тхундерболтс фром спаце”. Неw Сциентист. 186 (2498): 30—34.  Сампле, ин .ПДФ форм, цонсистинг оф тхе боок тхроугх паге 20.
• Тхе Миррор оф Литературе, Амусемент, анд Инструцтион, Вол. 12, Иссуе 323, Јулy 19, 1828 Тхе Пројецт Гутенберг еБоок (еарлy лигхтнинг ресеарцх)
• П.Р. Фиелд; W.Х. Ханд; Г. Цаппеллути; et al. (новембар 2010). „Хаил Тхреат Стандардисатион” (ПДФ). Еуропеан Авиатион Сафетy Агенцy. РП ЕАСА.2008/5. Архивирано из оригинала (ПДФ) 7. 12. 2013. г. 
• Цоораy, Вернон (2014). Ан Интродуцтион то Лигхтнинг. Спрингер Верлаг. ИСБН 978-94-017-8937-0. дои:10.1007/978-94-017-8938-7. 

Спољашње везе

• The Mirror of Literature, Amusement, and Instruction, Vol. 12, Issue 323, Јулy 19, 1828 The Project Gutenberg eBook (early lightning research)
• Lightning Information Facts and Safety, Skidaway Island Weather Center (2009)
• „Лигхтнинг”. Encyclopædia Britannica (на језику: енглески). 16 (11 изд.). 1911. стр. 673. 
• Хоw Лигхтнинг Wоркс ат ХоwСтуффWоркс
• Тхундерстормс анд Лигхтнинг на сајту Curlie
• НОАА Лигхтнинг ресеарцх
• Еуропеан Цооператион фор Лигхтнинг Детецтион
• WWЛЛН Wорлд Wиде Лигхтнинг Лоцатион Нетwорк
• Библиограпхy оф Фулгуритес
• Имаге оф лигхтнинг wитхин а волцаниц асх цлоуд