Spectaculaire luchtshows
8.000.000 VOORSTELLINGEN PER DAG
KINDEREN laten in alle veiligheid vliegers op. Benjamin Franklin liet er een op en had wel dood kunnen zijn. De kinderen hebben pret. Franklin bracht zijn leven in gevaar. In 1752 liet hij een zijden vlieger op in een onweersbui en liet vanaf een sleutel vonken overspringen. De onschadelijke vonken hadden een dodelijke bliksemflits kunnen zijn. In plaats daarvan had Franklins vliegeren een gunstige afloop — hij vond de bliksemafleider uit. Maar nog lange tijd daarna bleef de bliksem zelf een raadsel.
Een eeuw geleden begon men er iets van te begrijpen, maar een volledig begrip ontbreekt nog steeds. De bliksem kan zich voordoen in een wolk, tussen twee wolken of tussen de aarde en een wolk. Maar hoe wordt er een positieve en een negatieve elektrische lading opgebouwd waardoor de ontlading begint? Het vermoeden bestaat dat dit plaatsvindt wanneer regendruppels en hagelkorrels in botsing komen met een nevel van waterdruppeltjes en ijskristallen in die spectaculaire donderkoppen — kilometers hoge wolken, in beroering door op- en neerwaartse luchtstromingen en naar boven uitdijend tot ze op reusachtige bloemkolen lijken.
In verband met deze onstuimige activiteiten verklaart een artikel over „De elektrisering van onweersbuien” in Scientific American: „De fundamentele microfysica achter de onweersbuien is tot op de huidige dag een verwaarloosd en onopgelost probleem. Het ontbreken van een microfysische beschrijving van statische elektrisering vormt het ernstigste hiaat in het begrip van de elektriciteit in onweerswolken.” Het artikel geeft echter wel een zeer interessante analogie: „Het onderliggende fysische mechanisme zou wel eens verwant kunnen zijn aan dat wat de statische elektriciteit op schoenen veroorzaakt als men over een tapijt loopt of op een glazen staafje als het met een wollen lap opgewreven wordt.”
Hoewel over het ontstaan van de bliksem in donderkoppen nog steeds gediscussieerd wordt, komt het heel vaak voor. Reader’s Digest merkt in een artikel op: „Op het ogenblik dat u dit leest, woeden er over de hele wereld ongeveer 1800 elektrische stormen. Ze produceren zo’n 600 bliksemflitsen per seconde, waarvan er 100 de aarde treffen. Dat betekent dat elke 24 uur ruwweg 8,5 miljoen bliksemschichten de grond treffen.” Het cijfer dat Scientific American noemt, komt daar nauw mee overeen — 8 miljoen.
De feitelijke bliksemflits komt als een climax van de volgende gebeurtenissen. Een onweerswolk bouwt aan de onderzijde een negatieve lading op, die op het aardoppervlak eronder een positieve lading induceert. Deze positieve lading laat zich onder de wolk meevoeren en gaat omhoog langs bomen, heuvels, hoge gebouwen en zelfs mensen, reikend naar de negatieve onderzijde van de wolk. Wanneer de wolk een spanning van 100 miljoen volt heeft opgebouwd — het kan wel 300 miljoen volt zijn — stroomt haar lading weg in wat een getrapt leiderkanaal genoemd wordt. De gevolgde baan is onregelmatig en vormt op weg naar beneden veel vertakkingen.
De show begint
Geladen met een paar honderd ampère in een netwerk van ’stromers’ die te zwak zijn om door mensen waargenomen te worden, komt het leiderkanaal dicht bij het aardoppervlak — nog geen honderd meter ervandaan. Nu is de positieve lading op aarde eindelijk in staat om de afstand te overbruggen; ze ontmoet het leiderkanaal en schiet, met een enorme explosie van licht, langs de door het leiderkanaal getrokken baan omhoog en bereikt de wolk. Onderweg vult ze vertakkingen en vreemde bochten zodat het felle veelkanalige patroon ontstaat waarmee wij vertrouwd zijn — een bliksemschicht die van een wolk naar de aarde lijkt te lopen maar in feite van de aarde naar een wolk loopt. Onmiddellijk na deze eerste flits echter reizen de bliksem en het leiderkanaal herhaaldelijk heen en weer tussen de wolk en de aarde. Een typerende bliksemflits heeft drie of vier van zulke ontladingen, maar Scientific American maakte melding van een bliksemflits die er 26 had!
Door de bliksem ontstaat de donder, een van de hardste geluiden in de natuur. Maar hoe kan één bliksemflits die één donderslag teweegbrengt en dat in wezen onmiddellijk, de aaneenschakeling van dreunende en rollende, ratelende en rommelende geluiden veroorzaken die nog verscheidene seconden aanhoudt? Dat de bliksem een donderende slag veroorzaakt, is geen raadsel. Lucht heeft elektrische weerstand en wordt dus, net als een metaaldraad, verhit als er een elektrische stroom doorheen gaat. De bliksem verhit de omringende lucht tot 30.000° Celsius, waardoor ze snel uitzet als een massale schokgolf met een druk van 10 tot 100 atmosfeer, die vervolgens al gauw een supersone dreun geeft — de donder. Aangezien het geluid zich zo veel langzamer voortplant dan het licht, is het niet verwonderlijk dat de donder in de regel pas seconden nadat de bliksem is gezien, gehoord wordt.
„Kleine donders” maken grote donder
Maar waarom is er zo veel variatie in het geluid van de donder? De bliksem plant zich in een grillige baan voort, maar veel segmenten van uiteenlopende lengte zijn betrekkelijk recht. Elk van deze segmenten wijst in een andere richting, is verschillend van lengte, produceert zijn eigen afzonderlijke geluid en zendt zijn geluid uit in golven die ruwweg parallel lopen met zijn eigen richting. Derhalve maken veel afzonderlijke „kleine donders” van uiteenlopende geluidssterkte en richting met elkaar het totale gedreun, geratel en gerommel dat u hoort in de ene zware, lange donderslag. Alle kleine donders klinken bijna gelijktijdig, maar die welke het dichtst bij de luisteraar zijn, worden het eerst gehoord en donderen het hardst, terwijl andere verder weg in de bliksemschicht hun bijdrage later leveren — hoeveel later hangt af van de afstand. Dus „wat er bij een donderslag wordt gehoord,” zo legt het artikel „Donder” in Scientific American uit, „hangt in grote mate af van de kenmerken van de specifieke bliksemflits die hem heeft voortgebracht”.
Er zijn veel verschillende soorten bliksemflitsen, die uiteenlopende donderslagen voortbrengen, waarvan sommige wel en andere niet door mensen gehoord worden. Er zijn bijvoorbeeld bliksemflitsen die men de parelsnoerbliksem noemt, de lintvormige bliksem, de zigzagbliksem, de bandbliksem, het weerlicht, de bolbliksem en de superbliksem. Bij alledaagse bliksemschichten bedraagt de ontlading ongeveer een miljard watt, maar bij superbliksems, onlangs ontdekte zeldzame bliksemschichten, tussen de honderd miljard en mogelijk tien biljoen watt!
De bliksem richt schade aan. „Alleen al in de Verenigde Staten eist de bliksem ongeveer 150 doden per jaar, richt voor $20 miljoen materiële schade aan en veroorzaakt 10.000 bosbranden, waardoor hout met een marktwaarde van $30 miljoen verloren gaat”, zegt Scientific American.
Superieure meststoffen, universele batterijen
Maar de bliksem doet ook goed. Over de hele wereld rijten acht miljoen bliksemschichten per dag de atmosfeer uiteen, ioniseren de lucht en maken stikstofoxyden aan, die oplossen in regens en als verdund salpeterzuur meegevoerd worden naar de aarde. Daar lost het de mineralen op die planten nodig hebben. Ook maakt het stikstof beschikbaar voor planten. Boeren voegen per jaar tientallen miljoenen tonnen stikstofmest toe — zo veel dat het dodelijk wordt voor bodemorganismen en door afvloeiing vissen en andere dieren doodt in meren, beken en rivieren. Maar het zachte „onweersregenwater” van de bliksem voegt gebonden stikstof in de juiste hoeveelheid toe en heeft in vergelijkende onderzoeken een 50 procent hogere opbrengst teweeggebracht dan met commerciële kunstmest bereikt was. „De bliksem”, zo zegt New Scientist, „neemt volgens twee Amerikaanse scheikundigen misschien wel de helft van de bevoorrading van de wereld met gebonden stikstof voor zijn rekening. Dit is bijna vijfmaal zoveel als vroeger gedacht werd.”
Bovendien vormen onweersbuien de „batterijen” voor het in stand houden van de wereldomvattende stroomkring. Scientific American zegt in verband hiermee: „Tussen het negatief geladen aardoppervlak en de positief geladen atmosfeer bestaat een constant spanningsverschil van om en nabij de 300.000 volt. . . . Er wordt nu algemeen aangenomen dat deze ’ionosferische spanning’ van 300 kilovolt het resultaat is van oplading door onweersbuien, die de ’batterijen’ vormen van de wereldomvattende stroomkring. Elektrische stromen van ongeveer één ampère per bui vloeien opwaarts vanuit de positieve toppen van onweerswolken en keren naar de aarde terug in de regionen van de atmosfeer waar het mooi weer is. . . . [Vervolgens] moet er stroom van één ampère van het aardoppervlak naar de onderzijde van de wolk vloeien. Regenbuien, spitsontlading en de bliksem dragen alle bij tot deze ladingsoverdracht.”
Wat is de uiteindelijke bron van de grootsheid van de onweersbui? Jehovah God is de Schepper van de spectaculaire luchtshows met hun ontzag inboezemende lichtflitsen en dreunende donderslagen. De bijbel spreekt erover als verschijnselen waarvan zijn bemoeienissen met de mensheid vergezeld gingen, als verfraaiingen van zijn hemelse troon, en als aankondigers van zijn naderende oordelen. „Zijn bliksem reikt tot de uiteinden der aarde. Daarachter brult een geluid; hij dondert met het geluid van zijn superioriteit.” — Job 37:3, 4, 11-13; 40:9; Exodus 19:16; 20:18; Psalm 18:13, 14; 29:3-9; Openbaring 11:19.
[Illustraties op blz. 16, 17]
Onweer in de regentijd in Arizona
[Illustraties op blz. 16, 17]
Onder: Twee yucca’s in het felle licht van de bliksem
Hiernaast: Brand ontstaan door blikseminslag
[Verantwoording]
John Kamenchuk
[Illustratieverantwoording op blz. 15]
Tucson (Arizona, VS); foto gemaakt door de Manley Studios