Feynmanki

e-mail

facebook

Czemu w czasie burzy jest tak głośno?

Dziękujemy Olivii Bardyszewskiej ze Szkoły Podstawowej w Królewie za inspiracje i zapraszamy do lektury.

Czerwony kapturek, jak na bajkę przystało,

Biegła przez las, najszybciej jak się dało.

Tym razem przy kwiatkach i jagódkach nie zwleka,

Tylko bez wahania najzwyczajniej ucieka.

 

Pomyślicie, że to znowu skądś wilka przywiało,

(Jakby po tym wszystkim jeszcze mu było mało)

Ale tym razem dziewczynkę coś innego wzburza

To po prostu nadciąga przeogromna burza.

 

Ledwo wbiegła do chatki i drzwi zatrzasnęła,

Zdyszana w pokoju przez moment przystanęła,

I wtedy łupnęło na zewnątrz przeraźliwie,

Aż domek się cały zatrząsnął chybotliwie.

 

„Przez te chmur kłótnie jeszcze zginiemy marnie”

Mruczy babcia, na łóżko się wdrapując niezdarnie.

Kapturek tylko kręci głową pobłażliwie

„To wcale nie tak” odpowiada cierpliwie.

 

„Pioruny może i tylko na moment powstają,

Ale w środku ogromną temperaturę osiągają.

Nie łatwo uwierzyć w to tak do końca,

Ale nawet większą niż na powierzchni Słońca!

Powietrze wokół pioruna to ciepło przyjmuje,

I przez to coraz więcej miejsca zajmuje.

Bo tak już wszystkie znane gazy mają,

Że gdy jest gorąco to się rozszerzają.

 

Powietrze się rozszerza i przez to oddala

Od błyskawicy, co go tak rozpala.

Daleko od ciepła, gaz się ochładza

I kurczy z powrotem – to się wszystko zgadza.

 

Wtedy się powtarza wszystko w ambarasie

I tak mnóstwo razy, w bardzo krótkim czasie.

Takie bardzo szybkie kurczenie-rozszerzanie,

To przykład wibracji albo prościej – drganie.

 

Więc widzisz, że powietrze wokół pioruna,

Zachowuje się podobnie jak gitary struna!

Potężny słup powietrza z ogromna mocą drży,

A echa tego dźwięku to grzmot podczas burzy.

 

O! Słyszysz ten łoskot, choć wychodzi słońce?

To powietrze wokół błyskawicy drgające.”

Kapturek się odwraca i za głowę łapie.

To nie grzmot, to babcia najzwyczajniej chrapie.

Wyjaśnijmy najpierw, czym są pioruny i grzmoty, skąd się one biorą, żeby lepiej zrozumieć odgłosy burzy. Tak jak w przypadku wielu innych dziedzin nauki, nie wszystko jest do końca wyjaśnione. Do dzisiaj, wielu naukowców pracuje nad dokładnymi zasadami i mechanizmami rządzącymi powstawaniem burz, piorunów i grzmotów. Przedstawimy Wam zatem wyjaśnienie, które jest aktualnie przyjmowane za poprawne.

Pioruny są bardzo podobne do iskier, jakie można zaobserwować, gdy przeskakują na przykład z naszych palców do metalowej klamki drzwi, kiedy nosimy elektryzujący się sweter. Chmury burzowe są atmosferycznym odpowiednikiem takiego naelektryzowanego swetra. Wszystko w przyrodzie dąży do spokojnej równowagi, a takie naelektryzowanie ją zakłóca. Żeby wszystko wróciło do normy, między chmurą a ziemią musi przepłynąć prąd elektryczny. Problem polega na tym, że prąd bardzo niechętnie płynie przez powietrze, więc potrzeba naprawdę mocno naelektryzowanej chmury, żeby go do tego przeskoku zmusić. Kiedy w końcu się to dzieje, powietrze na moment nagrzewa się do bardzo wysokich temperatur (jak mówi Kapturek „Nie łatwo uwierzyć w to tak do końca, Ale nawet większą niż na powierzchni Słońca!” i ma rację). Tak nagrzane powietrze zmienia się w plazmę (bardzo mądrze brzmiące słowo, ale tak naprawdę z plazmą spotykamy się dość często – na przykład w płomieniu świecy). Plazma różni się tym od powietrza, że składa się z naładowanych cząstek. O plazmie pewnie jeszcze opowiemy dokładniej, w tym momencie taka wiedza wystarczy. A czym jest prąd elektryczny? Po prostu uporządkowanym ruchem naładowanych cząstek, których w plazmie jest pod dostatkiem. Prąd będzie zatem dużo łatwiej płynął przez plazmę niż przez powietrze.

No dobrze, ale skąd te efekty dźwiękowe i świetlne? Pewnie wiecie nie od dziś, że gorące rzeczy świecą? Jak napisaliśmy wcześniej, powietrze we wnętrzu pioruna nagrzewa się do ogromnych temperatur, nawet powyżej 30 000 stopni Celsjusza! Porównajmy to do płomienia ogniska, którego temperatura raczej nie przekracza 1000 stopni. Już 1000 stopni wystarczy, żeby ognisko widoczne było z daleka, a co dopiero 30 000!

A dźwięk? – zapytacie. Wierszowy Kapturek ma rację, ale wyjaśnijmy to zjawisko dokładniej. Ogrzewanie gazów (a także większości cieczy i ciał stałych) powoduje ich rozszerzanie, (Dlaczego tak się dzieje? Może spróbujcie sami poszukać odpowiedzi?). Nagłe ogrzanie powietrza do 30 000 stopni powoduje bardzo gwałtowne jego rozszerzenie. Rozszerzające się powietrze uderza w otaczające je chłodniejsze powietrze i wywołuje wibracje. Cząsteczki powietrza przekazują uderzenia kolejnym cząsteczkom i taka fala w końcu dochodzi do ucha i tam uderza w błonę bębenkową. W ten sposób słyszymy dźwięki burzy i nie tylko burzy – każdy dźwięk jest w gruncie rzeczy falą cząsteczek powietrza uderzających o siebie nawzajem. A propos – posłuchajcie w wolnej chwili utworów inspirowanych burzą – na przykład Sonaty Fortepianowej nr 17 „Burza” Ludwika van Beethovena. W czasie burzy możemy usłyszeć dwa rodzaje dźwięków – ostry, trzeszczący dźwięk uderzającego pioruna i przeciągłe, niskie burczenie powstające, gdy ten ostry dźwięk odbija się od budynków, zboczy, ściany lasu tworząc echo.

Mamy nadzieję, że wyjaśnienie pozwoli Wam błyskawicznie (!) zrozumieć skąd biorą się pioruny i grzmoty i że w trakcie następnej burzy sobie o nim przypomnicie. Nie zapominajcie przysyłać kolejnych, nurtujących Was pytań wraz z odpowiedziami do następnych zadań!

Pozdrawiamy,

Zespół Feynmanków

Share Project :