Silmiä hiveleviä näytöksiä taivaalla
8000000 NÄYTÖSTÄ JOKA PÄIVÄ
LASTEN leijojen lennättely on täysin turvallista. Myös Benjamin Franklin lennätti aikoinaan leijaa, mutta hän olisi voinut saada siinä surmansa. Lapsilla on hauskaa leijan kanssa. Franklin puolestaan vaaransi oman henkensä. Vuonna 1752 hän lennätti silkkinenäliinasta tehtyä leijaa ukonilmalla ja veti langan päähän sidotusta avaimesta kipinöitä. Vaarattomien sähkökipinöiden tilalla olisi voinut olla tappava salama. Onneksi Franklinin leijanlennättely päättyi hyvin: hän oli keksinyt ukkosenjohdattimen. Silti itse salama säilyi vielä kauan arvoituksena.
Tiedot alkoivat karttua noin sata vuotta sitten, mutta silti tätä ilmiötä ei vielä osata täysin selittää. Salama voi iskeä pilven sisällä, pilvestä toiseen tai maasta pilveen. Miten sitten syntyvät ne positiiviset ja negatiiviset sähkövaraukset, jotka lopulta purkautuvat salamoina? Erään teorian mukaan ne syntyvät siten, että raskaat pisarat ja rakeet törmäilevät vesihöyrystä tiivistyneisiin pieniin pisaroihin ja jääkiteisiin ukkospilvessä. Mahtavan näköiset ukkospilvet voivat olla monien kilometrien korkuisia, ja niiden sisällä tapahtuu voimakkaita ylös- ja alaspäin meneviä pystyvirtauksia. Nousevien virtausten saavuttaessa pilven huipun ne tekevät pilven yläosan kukkakaalin muotoiseksi.
Tiedelehdessä Scientific American oli kerran kirjoitus ”Sähkövarausten syntyminen ukonilmoilla”, jossa tarkasteltiin näitä pystyvirtauksia. Siinä sanottiin: ”Niiden mikrofysikaalinen selitys on vielä tänäkin päivänä pääosiltaan sivuutettu ja ratkaisematon ongelma. Vakavin este ukkospilvessä olevan sähkön ymmärtämiselle on se, että meiltä puuttuu mikrofysikaalinen kuvaus staattisen sähkövarauksen syntymisestä.” Kirjoitus kuitenkin tarjoaa erittäin kiintoisan vertailukohteen: ”Perimmäinen fysikaalinen mekanismi saattaa hyvinkin olla samantyyppinen kuin ne syyt – mitä ne sitten ovatkin – jotka saavat kengät tulemaan sähköisiksi käveltäessä matolla tai lasitangon tulemaan sähköiseksi, kun sitä hangataan villakankaaseen.”
Vaikka salaman syntytavasta ukkospilvissä edelleen kiistellään, salamaniskuja tapahtuu aivan tarpeeksi. Aikakauslehti Reader’s Digest sanoi eräässä kirjoituksessaan: ”Tälläkin hetkellä – lukiessasi tätä – riehuu eri puolilla maailmaa arviolta 1800 ukonilmaa. Ne synnyttävät joka sekunti noin 600 salamanpurkausta, joista 100 iskee maahan, eli jokaisen vuorokauden kuluessa maahan iskee karkeasti arvioituna 8,5 miljoonaa salamaa.” Scientific American -lehden arvio on hyvin samansuuntainen: 8 miljoonaa salamaa.
Tapahtumasarja, jonka huipentumana syntyy salamanleimahdus, on seuraavanlainen. Ukkospilven alaosaan syntyy negatiivinen varaus, jolloin alapuolella olevaan maanpintaan indusoituu positiivinen varaus. Positiivinen varaus seurailee pilveä sen alla, nousee kukkuloille ja kipuaa puihin, korkeisiin rakennuksiin ja jopa ihmisiin päästäkseen yhteyteen pilven negatiivisen alaosan kanssa. Kun jännite-ero pilven ja maanpinnan välillä kasvaa 100 miljoonaksi voltiksi – joskus jopa 300 miljoonaksi voltiksi – pilven energia lähtee liikkeelle niin sanottuna esipurkauksena, jonka etureuna liikkuu asteittain alaspäin. Esipurkaus etenee mutkitellen ja haarautuen.
Näytös alkaa
Silmä ei erota ristikkäin menevinä säikeinä etenevää esipurkausta, jonka kuljettaman virran voimakkuus on muutama sata ampeeria. Esipurkauksen kärjen tultua noin sadan metrin etäisyydelle maasta maanpinnan positiivinen varaus yltää lopulta hyppäämään kiinni esipurkauksen kärkeen. Tämän jälkeen se voimakkaasti leimahtaen syöksähtää ylöspäin pitkin esipurkauksen avaamaa kanavaa aina pilveen asti. Mennessään se täyttää myös sivukanavat ja kaikki ne haarakkeet, joista esipurkaus on kääntynyt takaisin, ja muodostaa meille kaikille tutun leiskuvan, monihaaraisen kuvion: salaman. Salama näyttää iskevän pilvestä maahan, vaikka se todellisuudessa iskeekin maasta pilveen. Heti tämän ensimmäisen leimahduksen jälkeen salama ja esipurkaus kuitenkin matkustavat useamman kerran edestakaisin pilven ja maan väliä. Yleensä salamanisku koostuu 3–4 tällaisesta purkauksesta, mutta Scientific American tiesi kertoa salamaniskusta, joka sisälsi 26 purkausta!
Salamointi aiheuttaa jyrinää, joka on luonnonäänistä voimakkaimpia. Miten yksi salama, joka tuottaa yhden kovan jyrähdyksen, sitten voi miltei samanaikaisesti synnyttää räsähteleviä, rymiseviä, repiviä ja jyliseviä ääniä, jotka kestävät useita sekunteja? Salaman aiheuttamalle voimakkaalle jyrähdykselle on selityksensä. Koska ilma on sähkövastus, sen läpi kulkeva sähkövirta kehittää siinä lämpöä samalla tavoin kuin metallijohtimissa. Salama kuumentaa ympäröivän ilman 30000 asteeseen. Ilman äkillisesti laajentuessa ympäristöön siirtyy 10–100 ilmakehän paineaalto, joka vuorostaan pian muuttuu yliäänipamaukseksi – jyrähdykseksi. Koska ääni liikkuu paljon hitaammin kuin valo, on luonnollista, että jyrinän kuulee useimmiten vasta sekuntien kuluttua siitä, kun salaman leimahdus on näkynyt.
”Pienten ukkosten” synnyttämä mahtava jylinä
Miksi ukkosen äänet ovat hyvin vaihtelevia luonnossa? Salaman iskuvana muistuttaa mutkittelevaa viivaa, joka kuitenkin muodostuu monista eripituisista, kohtalaisen suorista osista. Jokainen näistä osista osoittaa eri suuntaan, on eripituinen, synnyttää oman yksilöllisen äänensä ja lähettää äänensä aaltoina, jotka etenevät siitä sen pituussuuntaan nähden kohtisuoraan poispäin. Tästä seuraa, että monet ”pienet ukkoset”, joiden voima vaihtelee ja jotka kuuluvat eri suunnista, muodostavat yhdessä paukahdusten, jyrähdysten ja kajahdusten sarjan, jonka korva kuulee yhtenä pitkänä jyrinänä. Kaikki pienet jyrähdykset kuuluvat lähes samanaikaisesti, mutta lähinnä syntyvät kuuluvat ensin ja päästävät kovimman äänen, kun taas kauempana ukkospilvessä syntyvät jyrähdykset kuuluvat hieman myöhemmin. Se, miten paljon myöhemmin ne kuuluvat, riippuu siitä, miten kaukana ne ovat. Niinpä Scientific American sanookin kirjoituksessaan nimeltä ”Ukkonen” näin: ”Se, mitä ukkosen jyrähtäessä kuullaan, riippuu paljolti siitä, millainen salama jyrähdyksen aiheutti.”
Salamoita erotetaankin monta eri lajia esimerkiksi leimahduksen muodon perusteella. Yleisin salaman muoto on viivasalama, joka tavallisesti haarautuu. Pintasalama muodostuu, kun sähkön purkautuessa pilven eri puolilta koko pilvi näyttää valaistulta. Jyrinättömiä, etäisiä salamanleimahduksia nimitetään kalevantuliksi, joskus myös elosalamoiksi. Pallosalama on kirkkaana hehkuva pallo. Tavallisen salamanpurkauksen teho on noin miljardi wattia, mutta erään äskettäin havaitun salamatyypin, ”supersalaman”, teho voi olla 100–10000 miljardia wattia!
Salamaniskut aiheuttavat vahinkoja. ”Yksistään Yhdysvalloissa aiheuttavat salamaniskut vuosittain noin 150 ihmisen kuoleman ja 20 miljoonan dollarin arvosta omaisuusvahinkoja ja sytyttävät 10000 metsäpaloa, joissa tuhoutuu 30 miljoonan dollarin arvosta markkinakelpoista puutavaraa”, kirjoittaa Scientific American.
Parhaita lannoittajia, maapallon paristoja
Salamoinnista on myös hyötyä. Eri puolilla maailmaa ilmakehää raastaa ja repii arviolta kahdeksan miljoonaa salamaniskua joka päivä. Salaman iskiessä ilma ionisoituu ja ilmakehään syntyy typpioksideja, jotka liukenevat sateeseen ja tulevat alas maahan laimentuneena typpihappona. Maassa se liukenee kivennäisliuokseen, jota kasvit tarvitsevat. Salamointi myös muuttaa typen sellaiseen muotoon, että kasvit voivat käyttää sitä hyväkseen. Viljelijät levittävät pelloilleen vuosittain kymmeniä miljoonia tonneja typpilannoitteita – niin paljon, että tällaiset määrät alkavat osoittautua myrkyllisiksi maaperän pieneliöille, ja järviin, puroihin ja jokiin huuhtoutuessaan ne tappavat nisäkkäitä ja kaloja. Ukkossateiden mukana tulee sidottua typpeä alas maaperään sopivina määrinä, ja vertailututkimukset osoittavat sen johtavan 50 prosenttia parempiin satotuloksiin kuin mihin teollisia lannoitteita käyttämällä on päästy. New Scientist kirjoittaa: ”Kahden amerikkalaisen kemistin mukaan saattaa jopa puolet maailman sidotusta typestä olla peräisin salamoiden yhteydessä tapahtuvasta typensidonnasta. Tämä on lähes viisi kertaa enemmän kuin aiemmin on arveltu.”
Ukonilmat toimivat myös ”paristoina”, jotka syöttävät sähköä koko maapallon laajuiseen virtapiiriin. Scientific American selittää: ”Negatiivisesti varautuneen maanpinnan ja positiivisesti varautuneen ilmakehän välillä on noin 300000 voltin suuruinen vakiojännite. – – Nykyään ollaan yleisesti sitä mieltä, että tämä 300 kilovoltin ’ionosfäärijännite’ on seurausta ukonilmojen aiheuttamasta varautumisesta, sillä ukonilmat toimivat koko maapallon muodostaman virtapiirin ’paristoina’. Ukkospilvien positiivisesti varautuneista yläosista kulkee ylöspäin suunnilleen yhden ampeerin suuruisia sähkövirtoja, ja ne palaavat maahan ilmakehän kauniin ilman alueilla. – – [Sen jälkeen] yhden ampeerin virran täytyy virrata maanpinnasta pilven alaosaan. Sateet, koronapurkaukset ja salamointi kaikki edistävät tällaista varausten siirtymistä.”
Mikä sitten on mahtavien ukonilmojen perimmäinen lähde? Jehova Jumala on silmiä hivelevien taivaan näytöksien, salamanleimahdusten ja huumaavan jyrinän, Luoja. Raamatussa kerrotaan, miten ne ovat olleet mukana esiintymässä hänen ollessaan tekemisissä ihmisten kanssa, miten ne koristavat hänen taivaallista valtaistuintaan ja miten ne toimivat sanansaattajina ilmoittaen hänen tulevista tuomioistaan. ”Hän – – lähettää leimauksensa maan ääriin asti. Sen kintereillä ärjyy ääni, hän korottaa väkevän äänensä jylinän.” – Job 37:3, 4, 11–13; 40:4; 2. Mooseksen kirja 19:16; 20:18; Psalmi 18:14, 15; 29:3–9; Ilmestys 11:19.
[Kuvat s. 16, 17]
”Monsuunikauden” salamointia Arizonassa
[Kuvat s. 16, 17]
Alla: Kaksi jukkapalmua öisen salamaniskun valossa
Viereisellä sivulla: Salaman sytyttämä metsäpalo
[Lähdemerkintä]
John Kamenchuk
[Kuvan lähdemerkintä s. 15]
Tucson, Arizona; photo by Manley Studios