Burza jako zjawisko fizyczne cz.1

Burza z definicji występuje gdy słyszymy grzmot, bądź widzimy błysk wyładowania atmosferycznego. Ale czym jest to zjawisko? Zapewne wielu z nas słyszało w dzieciństwie różne tłumaczenia od rodziców, ale czy są one prawdziwe? Otóż to jakże niezwykłe i piękne zjawisko jest niczym innym jak wytworem wielorakich procesów fizycznych zachodzących w atmosferze. Pierwszym i jakże ważnym jest insolacja. W pogodny poranek kiedy słońce odbywa swoją pozorną wędrówkę zaczyna dziać się coś wspaniałego. Promienie słoneczne padając na powierzchnię ziemi, trawy, budynków czy innych przedmiotów zaczyna je ogrzewać. Dzieje się tak dlatego, że promienie słoneczne niosą ze sobą energią, która przekazywana jest wszystkiemu co napotkają na swojej drodze. Tak właśnie dostarczana jest siła napędowa dla wszystkich żywych organizmów znajdujących się na powierzchni naszej planety. Kolejnymi niezwykle istotnymi procesami są parowanie i kondensacja. Cykl obiegu wody jest urozmaicony lecz ja skupię się tylko na tym co dzieje się nad lądem. Tak więc poranne powietrze ogrzewane słońcem rozszerza się(staje się mniej gęste), robi się więc tym samym miejsce dla gazu zwanego parą wodną. Skąd ten gaz się weźmie? Odpowiedź znajduje się tuż nad ziemią. Podczas nocnego ochładzania ta sama para wodna niejako uciekła z powietrza i osiadła na listkach trawy tworząc rosę. Teraz kiedy ponownie powietrze zrobiło miejsce woda paruje zasilając najniższą część atmosfery w niezwykle istotną w procesach burzowych parę wodną. Robi się coraz cieplej, a powierzchnia (fachowo zwana powierzchnią czynną) nie jest jednorodna. Różne albedo powoduje nierównomierne nagrzewanie i tym samym tworzenie się kominów termalnych. Wynika to z faktu mniejszej gęstości cieplejszego powietrza, które zaczyna unosić się w górę. Ten proces nazywa się konwekcją. Transportuje on wilgoć z najniższej warstwy do wyższych partii troposfery. Jeśli komin jest na tyle silny by dotrzeć do wysokości zwanej poziomem kondensacji z uniesienia to powstaje chmura typu cumulus. Trzeba wspomnieć, że od tego momentu do atmosfery wydziela się dodatkowe ciepło, które powoduje mniejszy spadek temperatury wraz z wysokością wznoszącego się powietrza. Do tej pory nasza cząstka (parcela) ochładzała się w wyniku rozprężania o 1 stopień Celsjusza na każde 100 metrów, a od tego momentu już tylko o 0,6 C. Gradient (zmiana) temperatury powietrza wraz z wysokością jest zazwyczaj pomiędzy tymi wartościami. To może skutkować tym, iż w pewnym momencie nasza wznosząca się parcela będzie miała większą temperaturę od otaczającego ją powietrza. To miejsce nazywa się poziomem swobodnej konwekcji. Miarą ilości "energii", która wypycha naszą cząstkę jest energia potencjalna dostępna konwekcyjnie (CAPE), która wyrażana jest w J/kg. W ten sposób powietrze mogłoby uciec z naszej atmosfery gdyby nie fakt, że w miejscu zwanym tropopauzą powietrze przestaje się ochładzać. Nasza cząstka tego nie potrafi więc w pewnym momencie znowu staje się zimniejsza od otoczenia i jej swobodny bieg ku górze kończy się. Na tym kończy się pierwsza część wykładu. Kolejna część z dokładnymi wyjaśnieniami już wkrótce.