Zo werkt bliksem!

Elke minuut zijn er duizenden bliksemschichten te zien op aarde. Benjamin Franklin toonde in 1752 met zijn fameuze “vliegerexperiment” aan dat bliksem elektriciteit is.

Bliksemstormen worden veroorzaakt door snel stijgende warme lucht en snel dalende koude lucht. Door de botsing van deze 2 luchtlagen botsen de waterdruppels uit de warme luchtlaag continue met de ijskristallen uit de koude luchtlaag. De wrijving tussen de beide veroorzaakt statische elektriciteit in wolken. Net zoals in batterijen hebben deze wolken een positieve lading (bovenaan de wolk) en een negatieve lading (onderaan de wolk).

https://www.nasa.gov/images/content/63768main_Diagram_of_static_charge.jpg

Wrijving tussen waterdruppels en ijskristallen zorgen voor een elektrisch geladen wolk. (NASA)

Het merendeel van de elektrische energie in een donderwolk wordt verdeeld in de wolk zelf, wanneer bliksem van de positieve naar de negatieve delen hopt. Pas als de bliksem naar het aardoppervlak schiet, zijn ze voor ons gevaarlijk.  

Wanneer de negatieve lading aan de onderkant van de wolk hoog genoeg wordt, zoekt het de kortste en makkelijkste weg naar de positief geladen grond beneden. De lading zoekt steeds naar een goede geleider voor elektriciteit of een hoog object aan de grond (bv. gebouwen, bomen, ...).

Hoewel mensen vaak denken dat de bliksem van boven naar onder gaat, vinden de ladingen zich eerder halfweg! Een stroom met negatieve lading zoekt zijn weg naar de grond en een stroom met positieve lading vindt de negatieve stroom in de andere richting. Slechts wanneer ze met elkaar in contact komen, zien wij het spectaculaire natuurfenomeen: de bliksemschicht!

Een bliksemschicht vertoont tot wel 30 vertakkingen!

De donder

De lucht rond de bliksemschicht wordt superverhit tot  wel 30 000 °C, dat is 5 keer warmer dan het oppervlak van de zon. Deze plotse stijging in temperatuur zorgt ervoor dat de lucht errond sneller uitzet dan de snelheid van het geluid. Hierdoor wordt de lucht samengedrukt tot een schokgolf, die wij horen als de donder. Omdat de bliksem is samengesteld uit verschillende flitsen op verschillende hoogten, hoor je dus ook verschillende schokgolven. Daardoor lijkt de donder op tromgeroffel.

De snelheid van het geluid (1200 km/h)  is trager dan die van het licht (300 000 km/s). Je ziet dus eerst de flits voor je de donder hoort. Een eenvoudig rekensommetje leert je hoe ver de bliksem van jou verwijderd is. 1200 km elk uur dat is dus 333 meter per seconde. Wanneer je de flits ziet tel je: 1, 2, 3, ... tot je de donder hoort. Vermenigvuldig dit met 333  en je weet hoeveel meter de bliksem van jou vandaan is.

Hoogspanningsgevaar!

Bliksemschichten lijken uit één stuk, maar zijn eigenlijk een reeks van korte flitsen. Ze zijn gemiddeld slechts een halve second zichtbaar en niet meer dan 5 cm dik. Ze zijn zeer gevaarlijk met een spanning van miljoenen Volt en een stroomsterkte van duizenden Ampère. Ter vergelijking een kleine batterij haalt 1 Volt, een stopcontact levert 220 Volt, een elektrische trein rijdt op 1500 Volt en op een hoogspanningslijn staat tot wel 50 000 Volt!

De extreme hitte van een bliksem verandert het water in bomen moeiteloos tot stoom dat 100 keer meer volume inneemt en de boom als het ware uit elkaar doet spatten.

Blikseminslagen eisen wereldwijd zo’n 2000 slachtoffers per jaar. Honderden anderen overleven als bij wonder een inslag. Ze gaan echter niet vrijuit, met blijvende symptomen als: duizeligheid, gevoelloosheid, ernstige littekens van brandwonden, geheugenverlies, ...

Zoek dekking

Om het risico te beperken volg je best de volgende regels:

  • Blijf weg van open plaatsen, maar schuil zeker niet onder een boom! Auto’s en gebouwen zijn een goede schuilplaats. Zij werken als een kooi van Faraday, die de elektriciteit veilig om je heen leidt.
  • Ga nooit zwemmen in open lucht bij onweer, kom onmiddellijk uit het water! De donderbui mag dan nog veraf lijken, houd in je achterhoofd dat bliksem makkelijk 30 km ver kan reiken.
  • Schakel alle elektrische apparatuur die je niet nodig hebt in huis uit.
  • Wandel niet buiten met een paraplu of metalen stok.

Hoe weet je dat er direct gevaar om de hoek loert? Wanneer je (lichaams)haren rechtop gaan staan, zoek dekking! Is er geen veilige plaats in de buurt? Ga dan zo laag mogelijk bij de grond op je hurken zitten.

Voorkomen van aantal bliksemflitsen wereldwijd in km2 / jaar (NASA/GHRC)