Αστραπές ...και βροντές - Του Κωνσταντίνου Δ. Καρπούζα, Καθηγητού Φυσικής-Χημείας

Πιθανόν να βλέπουμε αστραπές και να ακούμε βροντές αλλά στον τόπο που βρισκόμαστε εμείς να μην βρέχει. Αυτό συμβαίνει γιατί κάπου αλλού θα βρέχει.

Η αστραπή είναι ο τεράστιος ηλεκτρικός σπινθήρας που δημιουργείται ανάμεσα σε δύο διαφορετικά σύννεφα ή μεταξύ δύο διαφορετικών τμημάτων του ίδιου του νέφους ή ανάμεσα σε ένα νέφος και στο έδαφος, οπότε και ειδικότερα ονομάζεται κεραυνός.

Η αστραπή αποτελεί μετεωρολογικό φαινόμενο και δημιουργείται όταν υπάρχουν πολλά ηλεκτρικά φορτία στο νέφος. Όταν ο αέρας είναι ξηρός δεν εμφανίζεται. Όταν όμως περιέχει σταγόνες βροχής αναπτύσσεται τάση 10 εκατομμυρίων βολτ (Volt) που προκαλεί ηλεκτρική εκκένωση, δηλαδή δίοδο ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από τον αέρα που συνοδεύεται από μια λάμψη, την αστραπή.

Η αστραπή απελευθερώνει μεγάλη ποσότητα ενέργειας γύρω στα 1000 τζάουλ σε χρόνο μικρότερο από ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου. Το μεγαλύτερο τμήμα της ενέργειας θερμαίνει τον αέρα ως 15.000 βαθμών Κελσίου. Ο πυρακτωμένος αυτός αέρας (και όχι ο ηλεκτρισμός που τον θερμαίνει) είναι αυτό που λέγεται αστραπή. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα οπτικά φαινόμενα προκαλούνται από τις διεγέρσεις και ακολούθως αποδιεγέρσεις των ατόμων του αέρα καθώς συγκρούονται με τα ενεργητικά ηλεκτρόνια που μετακινούνται.

Η ξαφνική αυτή και έντονη θέρμανση διαστέλλει τον αέρα, μεγαλώνει δηλαδή τον όγκο του, και παράγεται ισχυρό ηχητικό κύμα που είναι η βροντή. Μια ηλεκτρική εκκένωση που συμβαίνει πάνω από το σημείο που βρίσκεται ο παρατηρητής ακούγεται ως ένας και μοναδικός εκκωφαντικός κρότος. Όταν όμως η εκκένωση αυτή γίνει μακριά ο ίδιος θόρυβος ακούγεται συνεχόμενος ως «μπουμπουνητό». Αυτό διαρκεί κάποια δευτερόλεπτα και ο ήχος ακούγεται από διάφορες αποστάσεις καθώς ανακλάται από τα σύννεφα, το έδαφος, και από τα κτίρια μέσα σε μία πόλη.

Γιατί όμως πρώτα βλέπουμε την αστραπή και μετά ακούμε την βροντή; Αυτό συμβαίνει γιατί το φως κινείται με πολύ μεγαλύτερη ταχύτητα από τον ήχο και έτσι φθάνει στο χώρο μας πρώτα το φως και μετά φθάνει και ο ήχος που έχει μικρότερη ταχύτητα.

Να θυμηθούμε από τη Φυσική ότι το φως στο κενό και στον αέρα διαδίδεται με ταχύτητα περίπου 300.000 χλμ. το δευτερόλεπτο, που είναι η μεγαλύτερη ταχύτητα στον κόσμο, ενώ ο ήχος στον αέρα περίπου με ταχύτητα 340 μέτρα το δευτερόλεπτο.

Και ενώ το φως φθάνει στα μάτια μας σχεδόν σε χρόνο μηδέν, όταν συμβαίνει η αστραπή, ο ήχος αργεί αφού έχει μικρή ταχύτητα. Όσο πιο μακριά συμβαίνει το φαινόμενο τόσο πιο αργά τον ακούμε.

Κάποιες φορές ακούμε μπουμπουνητά αλλά δεν βλέπουμε αστραπές! Αυτό συμβαίνει γιατί υπάρχουν κάποια εμπόδια στον ουρανό ή στη γη και το φως δεν φαίνεται.

Πολλοί ρωτούν πόσο μακριά μας έπεσε ο κεραυνός. Είναι πολύ εύκολο να το υπολογίσουμε από την χρονική καθυστέρηση άφιξης του ήχου μετά την αστραπή. Θα χρονομετρήσουμε λοιπόν αυτόν τον χρόνο (χρόνος από τότε που είδαμε την αστραπή ως να ακούσουμε τη βροντή) και θα πολλαπλασιάσουμε με το 340 που είναι η ταχύτητα του ήχου σε μέτρα το δευτερόλεπτο. Αν μετρήσουμε παράδειγμα 5 δευτερόλεπτα, 5Χ340=1700 μέτρα είναι περίπου η απόσταση από εμάς που έπεσε ο κεραυνός.

Και όπως αναφέραμε σε άλλη δημοσίευση ...δεν πρέπει να χρησιμοποιούμε μεταλλικά αντικείμενα και τηλέφωνα στο ύπαιθρο όταν βρέχει, να απομακρυνόμαστε από δένδρα, στύλους κλπ και ιδιαίτερη προσοχή όταν βρισκόμαστε στο δάσος. Μακριά από δένδρα και όχι όρθιοι.

ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Δ. ΚΑΡΠΟΥΖΑΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ - ΧΗΜΕΙΑΣ