Vetenskap
Hur fungerar en blixt?
En blixt är en massiv urladdning av statisk elektricitet: från moln till mark, moln till moln, eller inom samma moln. Hela processen tar bara några hundra millisekunder men innefattar fysik på extrema skalor.
Laddningsuppbyggnad i molnet
Inuti ett åskmoln (cumulonimbus) kolliderar iskristaller och graupelkorn, det vill säga iskorn belagda med fryst vatten. Vid kollisionerna sker en laddningsöverföring: lätta positiva kristaller stiger med uppvindar till molnets topp medan tunga negativa graupelkorn sjunker till basen. Resultatet är ett moln med stark negativ laddning nedtill och positiv laddning upptill.
Markladdning och elektriskt fält
Den negativa laddningen i molnbasen driver bort elektroner i marken under molnet och skapar en positiv laddningszon på markytan. Det elektriska fältet mellan moln och mark kan nå upp till 100 000 volt per meter, ungefär 300 gånger mer än vad som behövs för att jonisera luft.
Ledarslaget, en osynlig föregångare
När fältet är tillräckligt starkt sänds ett svagt ledarslag (stepped leader) ned från molnet i ryckiga steg om ungefär 50 meter. Det är osynligt för blotta ögat och rör sig med ungefär 200 000 m/s. Samtidigt stiger positiva streamer upp från höga objekt på marken: träd, master och byggnader.
Kontakt och returslag
När ledarslaget möter en streamer sluts kretsen. Returslaget (return stroke) rasar uppåt längs den joniserade kanalen med upp till 100 000 km/s, en tredjedel av ljusets hastighet. Det är returslaget vi ser som blixt. Temperaturen i kanalen når ungefär 30 000 °C, fem gånger varmare än solens yta.
Åskan: ljudet av blixten
Den extrema värmen expanderar luften explosivt och skapar en chockvåg. Nära blixtkanalen hörs ett skarpt knall; på avstånd rör sig ljudet längs hela kanalens längd och ger det karakteristiska mullret. Ljud reser ungefär 330 m/s, tre sekunder per kilometer.
Siffror och fakta
~30 000 °C
Temperatur i kanalen
~100 000 km/s
Returslaget hastighet
0,1–0,3 ms
Varaktighet, returslag
20 000–30 000 A
Typisk ström
~8 miljoner
Blixtar globalt per dag
~400 000–700 000
Blixtar i Sverige per år
Hur detekteras blixtar på kartan?
Returslaget avger en stark elektromagnetisk puls i frekvensområdet 1–300 kHz. Blitzortungs nätverk av tusentals amatörsensorer fångar pulsen och stämplar ankomsttiden exakt. Genom att jämföra tidsstämplarna från minst tre sensorer kan systemet beräkna nedslagets position med en noggrannhet på några hundra meter, och visa det på kartan inom 1–3 sekunder.
Källor
- Rakov, V.A. & Uman, M.A. (2003). Lightning: Physics and Effects. Cambridge University Press. Temperatur, ström och returslaget hastighet.
- NOAA / National Severe Storms Laboratory (NSSL): blixtar globalt per dag (~8 miljoner), blixtnedslagens fysik.
- Blitzortung.org: antal blixtar i Sverige per år, detekteringsmetod och sensorernas precision.