Elektrificatie van de bui: bliksem!

We hebben het in de vorige les gehad over de buiencyclus. Je weet nu hoe een bui ontstaat, volwassen wordt en uiteindelijk weer oplost in de atmosfeer. Nu wordt het tijd om de oorzaak te beschrijven van waar wij zo van houden: onweer. In deze les leer je welke soorten bliksem er zijn, hoe deze soorten ontstaan en hoe je aan de hand van de waargenomen soorten bliksem het stadium van de bui kunt inschatten. We houden ons bezig met de vraag: hoe ontstaat bliksem?

« Vorige les: Updraft en downdraft | Lesoverzicht

Laten we eerst een klein overzichtje geven van welke soorten bliksem er allemaal zijn:

• Een intracloud-ontlading
• Een cloud-cloud-ontlading
• Een negatieve cloud-ground-ontlading
• Een positieve cloud-ground-ontlading
• Bolbliksem

De oorzaken van deze bliksems beschrijven we hieronder. Maar om precies uit te kunnen leggen hoe de bliksem ontstaat, moeten we even terug naar de buiencyclus. Want daar begint het allemaal.

Ladingsverschillen in de onweerswolk

Zoals je in de les over updraft en downdraft hebt kunnen lezen kan een bui groeien op het moment dat lucht over het Level of Free Convection (LFC) is getild. De bui kan de beschikbare hoeveelheid onstabiliteit aanspreken. Binnen de wolk vindt botsingscoalescentie plaats, oftewel de vorming van regendruppeltjes uit waterdruppeltjes die zijn gecondenseerd op een condensatiekern (nucleus).

Hoe hoger we komen in de wolk, hoe kouder het wordt. Op een bepaalde hoogte is de temperatuur in de onweerswolk 0 graden Celcius. Dat noemen we het nulgradenniveau. Op dat niveau bevriezen de waterdruppeltjes niet direct, maar raken ze onderkoeld. Onder invloed van een proces (het Wegener-Bergeron-Findeisen-proces) begint vanaf de hoogte rond -13 graden Celcius de aanwezigheid van ijsdeeltjes. Naarmate de hoogte vordert neemt de hoeveelheid ijsdeeltjes toe. Door verschillende botsingen ontstaat korrelhagel.

Verschillende botsingen van deze hagel met andere ijsdeeltjes, zorgen ervoor dat de ijsdeeltjes een lading krijgen. De hagel krijgt een tegenovergestelde lading. Door de updraft en downdraft worden de deeltjes naar ‘gewicht’ door de bui verspreid: ijsdeeltjes worden namelijk veel makkelijker omhoog getild dan hagel. Er ontstaat een uitgebreid ladingsverschil tussen de bovenkant van de wolk en de onderkant ervan.

Dit ladingsverschil is de basis voor bliksemflitsen. Dus nu: hoe ontstaat bliksem?

Intracloud en cloud-to-cloud

We hebben inmiddels een ladingsverschil dat zich heeft gevormd binnen de onweerswolk. De logica van de natuur zegt dat een verschil in lading moet worden opgelost door een elektrische stroom te laten lopen tussen de twee ladingen. Deze stroom kan lopen tussen de verschillende ladingen binnen de onweerswolk, waarna deze voor korte tijd zijn opgelost. Het gaat dan om een intracloud-ontlading (een bliksemflits binnen de onweerswolk) en een cloud-to-cloud-ontlading (ook wel cc-ontlading genoemd, een bliksem van wolk naar wolk).

Spider lightnings zijn een fantastisch mooi voorbeeld van zulke bliksem:

Cloud-ground-ontladingen

Er zijn ook bliksemflitsen die van de wolk naar de grond bewegen; deze worden cloud-ground of ook wel cg genoemd. Dergelijke bliksemflitsen zijn krachtiger dan ic- en cc-ontladingen en zijn gevaarlijk voor ons. Een voorbeeld:

Bolbliksem

Een bolbliksem (zie deze foto op Wikipedia Commons voor een voorbeeld) is een bolvormige bliksemontlading. Zo’n bliksem treedt vaak op na een normale blikseminslag: een bolvormige bliksem wordt dan gezien en kan binnenshuis voorkomen. Als de bliksem ophoudt kan dat op twee manieren gaan: de bliksem gaat als een nachtkaars uit of explodeert.

Deze verschijning houdt ons mensen al honderden jaren bezig. Dat komt doordat het een vrij zeldzaam verschijnsel is: een bolbliksem wordt niet vaak waargenomen. Een groep onderzoekers beweert nu dat bij sommige blikseminslagen metalen ontstaan die draadnetwerken vormen. Deze gloeien vervolgens wat wordt waargenomen als bolbliksem.

De gevaren van bliksem

Negatieve cg-bliksem

We beschrijven de situatie van vakantieganger Simone Lautenbach zoals zij deze aan de Vereniging voor Weerkunde en Klimatologie heeft gemeld:

Ik stond op een oud romeins gebouw in Ostia Antica. Het onweerde en mijn vriend samen met nog een toerist stonden op het dak van een oude romeinse ruine. Toen ik ook het dak bereikt had voelde ik een tinteling door mijn lichaam, een vreemd gevoel op mijn hoofd en zag ik een flits, alsof iemand in het donker met een zaklamp in mijn gezicht scheen.

Mijn vriend draaide zich om en moest hard lachen omdat mijn haren recht overeind stonden. Ik was er even van ondersteboven. Kort hierna hoorde ik de donder. Het gekke is dat mijn vriend en die man helemaal niets hebben gevoeld terwijl we maar op een paar meter afstand van elkaar stonden! Als mijn haren niet recht overeind stonden, had mijn vriend me waarschijnlijk dan ook niet geloofd.

Het gaat hier om een zeer gevaarlijke situatie. Zoals je weet beweegt voorafgaand aan een cg-ontlading een leader van de wolk naar de grond. Als deze de grond of een ander punt aan de grond raakt, kan de hoofdontlading plaatsvinden – dat wat wij zien als bliksem. Maar soms is de leader heel sterk. Als deze vlak bij de grond is, kan de door de lading aan de grond een omhooggaande ‘streamer’ veroorzaken. Die vertrekt van een aantal punten van de grond, en dus ook vanaf Simones hoofd. Als de streamer die bij de leader kwam niet ergens anders vandaan kwam (Simone zag immers een flits), dan was het hoogstwaarschijnlijk fout met haar afgelopen.

Een wijze les: kijk uit met onweer. Meer over de gevaren van bliksem in een volgend artikel!

Je weet nu

• Hoe het ontstaan van buien werkt (uit de les over updraft en downdraft)
• Hoe ladingsverschillen in een wolk ontstaan
• Welke soorten bliksem er zijn
• Hoe de soorten bliksem ontstaan

» Volgende les: CAPE gebruiken om onweersbuien te voorspellen