Åsksäsongen snart igång på allvar!

Detta är ett sidospår från sidans huvudtema, men som astronom har jag relativt lite att göra under sommarhalvåret. På somrarna fyller jag min tid med tre huvudintressen, odling, fladdermöss och åska. I och med att jag också kommer hålla föredrag i bl.a. Skövde på temat åska så tänkte jag att det kan vara intressant för fler…

Åska är i korthet ett hastigt utjämnande av separerade laddningar genom en elektrisk gnista (blixt) varvid luften upphettas så att den plötsligt expanderar (knall/muller).

Men, för att åstadkomma en sådan gnista krävs c:a 10 000 V/m (Volt per meter). Låt oss se hur vi kan uppnå denna extrema statiska laddning. Vi börjar med “Vackert väder-laddningen”. Vid normal väderlek finns en grundläggande förskjutning i laddningarna som gör att jorden i snitt är mer minusladdad och luften mer positiv med en spänning på c:a 100 V/m. Det gör att det skiljer c:a 200 V mellan huvudet och tårna när du står upp. Det må låta mycket, men det är en statisk laddning som i sig inte kan utjämnas eftersom det elektriska fältet upprätthålls permanent genom processer som man inte helt förstår.

Det är denna permanenta laddning som gör det möjligt att bygga upp de extrema laddningar som behövs för ett åskväder. När ett vanligt regnmoln utvecklas är det varm och fuktig luft som stiger. Genom luftens expansion kyls den av och kan således hålla mindre vatten. Då kondenserar vattnet till molndroppar eller is lite beroende på temperatur.

För att uppnå tillräcklig laddningsfördelning i molnet för att bilda åska behöver molnbildningen vara häftigare och molnet måste bygga på höjden. Först när det finns gott om värme och fukt innehåller luften tillräckligt mycket energi för åskbildning. Den avgörande faktorn är fukt. När vatten i gasform övergår i vattendroppar eller is frigörs samma energi som Solen stoppade in i vattnet för att få det att avdunsta. Detta gör att luften värms upp vid kondensationen. På så vis kan den stiga ytterligare. När den stiger lite till kondenserar mer av vattnets ånga och den stiger ännu mer. Det är bara möjligt om luften innehåller tillräckligt mycket fukt.

I samband med stigningen bildas iskristaller/hagelkorn. Det är nästan omöjligt att få en perfekt fördelning av laddningar i kornet därför finns oftast en aningen positiv sida och en aningen negativ sida. (se bild). Eftersom det elektriska fältet är c:a 100 V/m kommer den positiva delen på iskornet att dras emot den negativt laddade markytan och den negativa delen av kornet kommer riktas mot den mer positiva luften.

bygga_aska_IIa
Till vänster; ett stort korn faller snabbare än ett litet,
mitten; det lilla kornets övre del utbyter laddning med
det stora kornets undre del, höger; det stora kornet
tar med sig negativ laddning neråt medan det lilla
kornet följer uppvindarna till molnets övre delar.

Nu är det så att iskornen är av olika storlek. I uppvindarna kommer de alltså att på grund av luftmotståndet försöka falla olika snabbt nedåt. Resultatet är att de stora kornen faller förbi de små. När två korn möts kommer det lilla kornets översida (negativt laddad) träffa det stora kornets undersida (positivt laddad). Dessa två laddningar tar ut varandra. Således kommer nu det lilla kornet ha blivit av med sin minusladdning medan det behåller den positivt laddade undersidan och tvärt om med det stora kornet. Medan de fortsätter falla olika snabbt separeras nu de negativa laddningarna till molnets nedre delar och de positiva laddningarna till molnets övre delar. Nu har en s.k. åskcell uppstått.
bygga_aska
T
ill vänster; en ett cumulusmoln. I det här fallet
ett åskmoln i uppbyggnadsfas, mitten; en färdig
åskcell samt höger ett åskmoln under nederbörds-
fasen. Figur: Gunnar Sporrong

Åskcellen varar i genomsnitt 30 minuter. Ett sommaråskväder innehåller normalt en eller ett fåtal åskceller som kan avlösa varandra. När iskornen är stora nog att falla ur molnet (oftast tinar de till regn) då är uppbyggnadsfasen över och molnet förlorar sin laddning genom blixtar eller att dropparna/isen tar med sig laddningen ner igen. Frontåskvädren är i stället sammansatta av en serie med åskceller och kan vara i timmar. (Åskcellen varar precis som i sommaråskvädren bara en halvtimme.)

En del av den positiva laddningen blir kvar efter åskovädret då de minsta iskristallerna längst upp aldrig når ner till jordytan. Inte heller lyckas de överbrygga de 10 000 V/m som krävs eftersom jordytan ofta ligger 7 – 12 000 meter nedanför. I stället avdunstar de när förhållandena blir torrare. Laddningen blir kvar i luften och fyller på grundladdningen som jag nämnde tidigare.

Tycker du att åska är spännande? I så fall kan du följa åskoväder över en stor del av världen på sidan nedan. Bl.a. kan vi se att USAs tornadosäsong har börjat starkt, med rejäla oväder i området där den torra och svala polarluften från nordväst möter den fuktiga och varma tropiska luftströmmen från Mexikanska Golfen. Området kallas Tornado Alley. Liknande fenomen förekommer i Sverige men i och med att vår “varma” luft inte är lika varm och fuktig så blir kollisionerna mindre våldsamma, och superceller mer ovanliga, även om de ökat i omfattning de sista åren. Kolla in: Blitzortung.com för att följa vad som är på G i realtid. Oftast kan du se nedslagen med c:a 2 – 5 sekunders fördröjning. Observera att Afrika och stora delar av Asien och Sydamerika saknar detektorer!

Lite mer information om frontåska, urladdningar och klassiska myter kommer presenteras senare under säsongen.

Klara skyar!
Gunnar

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>