Fyzika a klasická energetika

Článků v rubrice: 258

Zkamenělý blesk

Zkoumání kamenů zasažených úderem blesku by mohlo odhalit podrobnosti o parametrech tohoto úžasného meteorologického jevu. Když blesk udeří do skály, obrovský ráz elektrického výboje zahřeje materiál, odpaří látky uvnitř a vytvoří sklovitou horninu zvanou fulgurit. Mikrosekundu trvající jev a jeho následky studoval se spolupracovníky Jiangzhi Chen, aplikovaný fyzik na Universitě v Pensylvánii. Analýzou bublin, které se tvoří uvnitř fulguritu, může Chen a jeho kolegové vypočítat původní materiál, jeho zahřátí, a to zase může přesněji odhalit, jak funguje blesk.

Fotogalerie (1)
Fulgurit z Lybie (zdroj: Rama, Wikimedia Commons, Cc-by-sa-2.0-fr)

Blesk přenáší elektrický náboj z mraků na zem (někdy i opačně), osvětluje oblohu a vytváří nebezpečně vysoké napětí. Ale i když je to jeden z nejběžnějších jevů v přírodě, zatím víme jen velmi málo o tom, jak skutečně funguje. Výzkumníci používají k měření energie a proudu generovaného během blesku různé metody. Jednou ze základních je prosté fotografování blesků. Ale protože údery blesku jsou náhodné, může být dost těžké je přistihnout v akci. Naproti tomu čerstvý fulgurit lze snadno získat hned jeden nebo dva dny po úderu blesku. Kámen je snadno rozpoznatelný: má načervenalé skvrny a stopy po popáleninách od úderu blesku. Je také naplněn bublinami, které se tvoří, když se látky jako oxid uhličitý, voda a kyslík v hornině odpařují. 

Zkoumání fulguritu 

Aby Chen a jeho kolegové zjistili, jakých teplot a energetických hladin blesky dosahují, vyzvedli vzorek fulguritové horniny z vrcholu hory Mottarone v Itálii. Horninu pak tence rozkrájeli a pod mikroskopem studovali velikost, rozložení a počet bublin v materiálu.

Základní složení horniny lze určit měřením frekvencí světla, které se od ní odráží. V kombinaci s modelem vzniku bublin při různých teplotách může Chen a jeho kolegové odhadnout, jak horká byla skála během zásahu blesku a jak dlouho pak ještě zůstala horká. I když v tomto odhadu existují určitá omezení, je možné odvodit celkovou energii úderu blesku. „Do skály se ve skutečnosti přenese jen zlomek energie,“ řekl Chen. „Zbytek se rozptýlí elektrizací vzduchu.“

Blesky a eroze hor

Studie zveřejněná v r. 2013 v časopise Geomorphology ukázala, že silné exploze zažehnuté bleskem rozbíjejí vysoké vrcholy hor rychleji než mrazy (mrznoucí voda rozšiřující pukliny v horninách) a vytvářejí hromady hranatých a neuspořádaných skal. „Blesk je velmi významný fenomén pro erozi krajiny a rozbíjení hornin,“ řekl Jasper Knight, hlavní autor studie a geomorfolog na Wits University v Jižní Africe. Jediný blesk může narušit 3 až 10 krychlových metrů skalního podloží. Nemalý počet letních blesků bijících do vrcholků vysokých hor v kombinaci s jejich masivní erozivní silou znamená, že elektrické výboje jsou významnou a zatím přehlíženou silou.

Dynamická síla

Hranaté skalní útvary jsou důkazem zejména eroze způsobené cykly mrazu a tání. Holé vrcholy nad 3 000 metrů mají tendenci se vyhlazovat (snižovat) velmi, velmi pomalu, v průběhu stovek tisíců let. K poklidnému rozpadu dochází především táním a zamrzáním vody uvnitř trhlin, kdy rozpínající se led rozbíjí kameny na kusy. Může přispět i blesk. „Dříve se předpokládalo, že se hory příliš nemění,“ řekl Knight. „Naše studie ukazuje, že můžeme být svědky docela dramatických změn v pozorovatelném časovém měřítku i po jediném úderu blesku. Eroze hor je mnohem dynamičtější, než jsme si mysleli.

Geologové studují horniny zasažené údery blesku již téměř století, důkazy jsou zřejmé: lišejník sežehnutý ze skály, čerstvě rozbité povrchy, balvany odhozené z místa, v některých případech prudké teplo vytváří tenkou, roztavenou vrstvu zvanou fulgurit. Předložená studie je první, která erozi způsobenou bleskem kvantifikuje.

Geomorfolog Bob Anderson uvádí, že při pěší turistice v pohoří Colorado Front Range v roce 1969 viděl, jak blesk vyryl do půdy příkop dlouhý 50 metrů a hluboký 10 centimetrů, zabil 11 ovcí a vyhodil je 2 m do vzduchu. „Na jednom vrcholku jsem viděl balvan, jehož původní místo bylo metr daleko od místa, kde nyní na plochém skalním povrchu spočívá. Neexistuje žádný jiný povrchový proces, o kterém bychom věděli, že to dokáže, než blesk. Pokud najdete něco podobně ‚odstřeleného‘ uprostřed skalního výchozu, je to docela diagnostické,“ řekl Anderson.

Úder blesku trvá méně než sekundu. V létě, kdy se v horách každé odpoledne valí bouřky, se může podle údajů ze satelitního sledování někde odehrát i více než 30 zásahů blesku na jeden kilometr čtvereční.

Vysoká teplota blesku, kolem 30 000 °C, může resetovat magnetické minerály horniny. Když se hornina v pravěku vytvořila, magnetické minerály v ní obsažené se vyrovnaly směrem k tehdejšímu magnetickému severu. Blesk způsobí přeorientování zrn směrem k aktuálnímu pólu. (Magnetický pól se v průběhu věků přesouvá, toulá, či dokonce se přepólovává sever a jih. Z geologického hlediska poměrně často.)

Stopování blesků

Knight a jeho kolega z University Stefan Grab se vydali do pohoří Drakensberg v Lesothu, nejvyšších hor jižní Afriky, aby vystopovali skály rozbité bleskem. Spoléhali na své oči a kompasy. Jsou zde čedičové skály vytvořené lávou, která vychladla před 180 miliony let, když se Afrika odtrhla od superkontinentu Gondwana. Starobylé magnetické zarovnání čediče je zcela odlišné od nového způsobeného údery blesku. Dvojice tak pomocí kompasu mapovala údery blesku a odhadovala objem trosek vytvořených údery. „Když se přiblížíme k přesné poloze úderu blesku, náš kompas se začne pohybovat,“ řekl Knight, „někdy se velmi rychle přetočí o celých 360 stupňů.“

Navzdory popisovaným velkolepým efektům je role blesku při ničení hor pravděpodobně omezena jen na holé skalní prostředí na vysokých vrcholcích. V nižších nadmořských výškách pohlcují energii stromy a půda (nebo ovce).

Udělali jsme dobrý první krok k důkazu, že existují určité druhy geomorfních struktur, na jejichž vzniku se mohl významně podílet blesk,“ řekl Anderson, který si myslí, že právě blesk je faktorem při vytváření žulových skal, tzv. torů (velkých, samostatně stojících skalních útvarů) v pohoří Colorado Front Range a Wind Rivers. (U nás jsou takovými tory např. Dívčí kameny, Mužské kameny a Harrachovy kameny v Krkonoších.) „Lidé by se měli rozhlédnout a všímat si podobných útvarů, a ne jen věřit, že všechny rozpraskané skály na vysokých plochách jsou způsobené mrazem,“ řekl. 

Zdroje:

http://www.livescience.com/57237-petrified-lightning-reveals-energy-of-strikes.html?utm_source=ls-newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=20161216-ls-test

 Electrocution: New Way to Erode Mountains | Live Science

(red)
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Biotechnologie a umělá inteligence proměňují zdravotnictví

Technologický pokrok přináší revoluci ve zdravotnictví, zlepšuje přístup pacientů k personalizované péči a zajišťuje, aby lékaři dodržovali pokyny založené na důkazech.

Potlesk pro „vynálezce“ tokamaku JET Paul-Henri Rebuta

Vedle „otců“ fúzního zařízení tokamaku Igora Tamma a Andreje Sacharova byl v historii fúze ještě další okamžik, kdy jednomu jedinému člověku mohla být udělena cena za nejlepší ...

Přeměna uhelné elektrárny na nízkoemisní teplárnu

Moravskoslezský kraj je z hlediska energetických záměrů jedním z nejvýznamnějších v Česku. Do roku 2040 plánuje například ČEZ v kraji investovat desítky miliard korun, v první ...

Zdá se, že antigravitace neexistuje

Nový výzkum antihmoty dává Albertu Einsteinovi opět za pravdu. 27. září 2023 oznámil mezinárodní tým fyziků zásadní zjištění: zdá se, že antihmota ...

I antihmota se chová jako částice i vlna

Fyzici již dlouho vědí, že téměř vše – světlo a další formy energie, ale také každý atom ve vašem těle – se chová z klasického hlediska i jako částice, i jako ...

Nejnovější video

Jak funguje PCR test na coronavirus

Krásně a jednoduše vysvětleno se srozumitelnými animacemi. V angličtině.

close
detail