Καταιγίδα

 

Η Καταιγίδα (Thunderstorm) είναι ένα μετεωρολογικό φαινόμενο που συνοδεύεται από αστραπές, κεραυνούς, μερικές φορές χαλάζι και πάντα με έντονη βροχόπτωση και ισχυρούς ανέμους. Σπανίως εμφανίζονται και ανεμοστρόβιλοι μαζί με τις καταιγίδες, αλλά μόνο σε ορισμένα σημεία στον κόσμο. Καταιγίδα λέγεται κάθε βίαιη ατμοσφαιρική διατάραξη (συνεπώς κακοκαιρία) που συνοδεύεται από ηλεκτρικές εκκενώσεις.

Δημιουργία

Προϋποθέσεις

Για να δημιουργηθεί μια καταιγίδα πρέπει να εκπληρώνονται κάποιες προϋποθέσεις που είναι ακριβώς εκείνες του ασταθή και υγρού καιρού. Η πιο σημαντική από αυτές είναι να συμβεί μία μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στο έδαφος και στην ανώτερη ατμόσφαιρα, δηλαδή η καθ΄ ύψος θερμοκρασία πρέπει να μειώνεται έντονα σταδιακά με ρυθμό τουλάχιστον 0,6 βαθμούς Κέλβιν ανά 100 μέτρα. Έτσι η αέρια μάζα που θερμαίνεται έχει ως συνέπεια να ανυψώνεται αφού είναι πιο ζεστή και επομένως πιο ελαφριά από ότι ο περιβάλλων αέρας της. Έτσι συνεχίζει να ανεβαίνει στην ατμόσφαιρα. Ένας άλλος εξίσου σημαντικός παράγοντας για την δημιουργία μιας καταιγίδας είναι η ύπαρξη αυξημένης υγρασίας στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας,κοντά στο έδαφος. Και για να αρχίσει να ανεβαίνει η υγρή και θερμή αέρια μάζα χρειάζεται ένα "σπρώξιμο" προς τα πάνω. Αυτό το σπρώξιμο μπορεί να είναι η ηλιακή ενέργεια ή ένας λόφος.

Διαδικασία δημιουργίας

Αφού όλες οι απαιτούμενες προυποθέσεις έχουν εκπληρωθεί,η αέρια μάζα με τους υφιστάμενους σ΄ αυτή υδρατμούς αρχίζει να ανυψώνεται. Όταν φτάσει σε ένα ορισμένο ύψος, στο σημείο δρόσου, τότε ψύχεται. Το υψόμετρο στο οποίο θα φτασει στο σημείο δρόσου,και επομένως να συμπυκνώνεται, εξαρτάται από την σχετική υγρασία. Έτσι δημιουργούνται τα σύννεφα κατακόρυφης ανάπτυξης που λέγονται σωρείτες (Cumulus). Αν το ανοδικό ρεύμα συνεχίσει να υπάρχει τα σύννεφα μεγαλώνουν και διογκώνονται κατακόρυφα, και όταν το ανώτερο μέρος του συννέφου έχει φτάσει σε τέτοιο υψόμετρο ώστε αρχίζει και παγώνει, τότε μιλάμε για σωρειτομελανίες (Cumulonimbus). Συνήθως το επίπεδο παγοποίησης αυτών των συννέφων είναι γύρω στα 10 χιλιόμετρα από την επιφάνεια του εδάφους, σε ορισμένες περιπτώσεις μέχρι και 12 χιλιόμετρα. Στις τροπικές περιοχές φτάνουν σε ύψος ακόμη και τα 18 χιλιόμετρα.

Στην πραγματικότητα οι υδροσταγόνες στα νέφη αυτά κυριολεκτικά αναρπάζονται στροβιλιζόμενα προς τα πάνω από πολύ ισχυρά ανοδικά ρεύματα που επικρατούν σ΄ αυτά τα νέφη. Οι σταγόνες αυξάνουν μεν κατά μέγεθος αλλά όχι απεριόριστα. Όταν αυτές αποκτήσουν ένα ορισμένο μέγεθος (διάμετρο περίπου 5-6 mm) λόγω της αντίστασης του αέρα διασπώνται σε μικρότερες. Κατά την διάσπασή τους απελευθερώνονται ηλεκτρικά φορτία θετικά και αρνητικά, που όμως κατανέμονται χωριστά στα διάφορα μέρη του νέφους μεταξύ της βάσης του και της κορυφής του. Όταν το δυναμικό μεταξύ των θετικών και αρνητικών φορτίων αυξηθεί αρκετά επέρχεται εκκένωση υπό μορφή ηλεκτρικού σπινθήρα. Η εκκένωση αυτή μπορεί να γίνει μεταξύ του νέφους και της Γης, ή μεταξύ δύο νεφών ή ακόμη και μεταξύ επιμέρους τμημάτων του ίδιου του νέφους.

* Αστραπή ονομάζεται η λάμψη της ηλεκτρικής αυτής εκκένωσης.

* Βροντή ονομάζεται ο κρότος που συνοδεύει αυτή την εκκένωση.

* Κεραυνός ή αστροπελέκι (κατά δημώδη έκφραση) ονομάζεται ιδιαίτερα η εκκένωση που συμβαίνει μεταξύ νέφους και επιφάνειας Γης (στη ξηρά ή στη θάλασσα). Άν το καταιγιδοφόρο νέφος βρίσκεται πολύ μακριά πιθανώς η βροντή να μην ακουσθεί.

Ηλεκτρικές καταιγίδες

Από παρατηρήσεις έχει γίνει γνωστό πως οι καταιγίδες που συνοδεύονται από "αστραπόβροντα και κεραυνούς" όπως δημωδώς χαρακτηρίζει ο ελληνικός λαός τις ηλεκτρικές καταιγίδες, σχετίζονται με την παρουσία σωρειτομελανιών που χαρακτηρίζονται από τις κρυσταλλικές κορυφές τους και τα ισχυρά ανοδικά ρεύματα που συμβαίνουν σ΄ αυτά. Τα νέφη λοιπόν αυτά στα ανώτερα μέρη τους φέρουν θετικά ηλεκτρικά φορτία ενώ στα κατώτερα αρνητικά φορτία με εξαίρεση μια λεπτή στοιβάδα κοντά στη βάση τους που είναι φορτισμένη θετικά. Η κατανομή αυτή του ηλεκτρικού φορτίου στα κατώτερα τμήματα του νέφους φορτίζει "εξ επαγωγής" θετικά το έδαφος που βρίσκεται ακριβώς κάτω από το νέφος. Παρότι σε μικρή κάτω του νέφους περιοχή η επιφάνεια της Γης φέρει αρνητικό φορτίο.

Έτσι η πρώτη ηλεκτρική εκκένωση συμβαίνει περίπου στα πρώτα 10 μέχρι 20 λεπτά της ώρας από την στιγμή που θα εντοπιστούν οι πρώτες βροχοσταγόνες από το ραντάρ.

Η προέλευση αλλά και η κατανομή του ηλεκτρικού φορτίου μέσα στα καταιγιδοφόρα νέφη προκάλεσαν αδιάκοπες συζητήσεις από την εποχή που ο Αμερικανός Βενιαμίν Φραγκλίνος, διατρέχοντας ο ίδιος κινδύνους, πρώτος απέδειξε στη 10ετία του 1730 πως ο κεραυνός στην πραγματικότητα είναι ηλεκτρική εκκένωση και όχι κάποια καιόμενη βολίδα. Έτσι ερμνηνεύτηκε πως διασπόμενες οι υδροσταγόνες φέρουν θετικό φορτίο που μεταφέρουν προς τα κάτω. Από την άλλη πάλι οι λεπτές ψεκάδες που προέχονται αποσπώμενες από τις επιφάνειες των υδροσταγόνων μεταφέρουν το αρνητικό τους φορτίο προς τα άνω. Αλλά και πάλι η θεωρία αυτή δεν εξήγησε το πολύ μεγαλύτερο πρότυπο της θετικά φορτισμένης οροφής και των αρνητικά φορτισμένων βάσεων. Πιθανώς όμως το θέμα να έχει να κάνει με την παγοποίηση των κορυφών των νεφών αυτών.

Μια σημαντική επίσης φάση στο φαινόμενο αυτό θα μπορούσε να χαρακτηρισθεί όταν οι υπέρτηκτες υδροσταγόνες παγώνουν. Οπότε και οι πυρήνες πήξης φορτίζονται αρνητικά ενώ οι μικροσκοπικές σχίζες τους που αποσπώνται από τους παγοκρυστάλλους και κινούνται προς τα πάνω φορτίζονται θετικά.

* Ωστόσο τα ηλεκτικά φαινόμενα όπως και άλλα που συμβαίνουν μέσα στα καταιγιδοφόρα νέφη δεν είναι μέχρι σήμερα απόλυτα γνωστά.

Παρατηρήσεις

* Λόγω της δημιουργίας των καταιγίδων στους σωρειτομελανίες εκ του μεγάλου ύψους τους και της δημιουργίας έτσι μεγαλύτερου δυναμικού των φορτίων τους, χαρακτηρίζονται επίσης και καταιγιδοφόρα νέφη, παραλληλίζονται δε ως προς την Φυσική με πολύ ισχυρές ηλεκτροπαραγωγές μηχανές.

* Στις καταιγίδες οφείλονται τα περισσότερα παράσιτα στις ραδιοτηλεπικοινωνίες.

Ναυτιλία

Ειδικά οι ναυτιλλόμενοι θα πρέπει να έχουν ιδιαίτερα υπ΄ όψη τους πως όταν παρουσιασθεί καταιγίδα κοντά στο πλοίο τους, και μάλιστα κατά τον απόπλου ή κατάπλου ή διέλευση στενών κ.λπ. είναι δυνατόν ο άνεμος ν΄ αυξηθεί απότομα για μερικά λεπτά και ν΄ αλλάξει στη συνέχεια διεύθυνση επίσης απότομα, όπως ακριβώς συμβαίνει στη λαίλαπα.

Δείτε επίσης

* Υδρομετέωρα

* Μετεωρολογικό φαινόμενο