Burza

Burze należą do codziennych zjawisk. Zawsze gdzieś na Ziemi błyska i grzmi. Promienie słoneczne ogrzewają podłoże. Unoszące się do góry rozgrzane powietrze powoduje powstanie chmur kłębiastych, które mogą się przekształcić w cumulonimbusy. Tworzeniu się chmur burzowych sprzyja wysoka wilgotność powietrza, odczuwana przez nas jako duszność. W obrębie chmury burzowej w jej górnej strefie przeważają dodatnie ładunki elektryczne, w dolnej części zaś - ujemne. Jest to spowodowane tym, że wiatry wstępujące unoszą w górę lżejsze, dodatnio naładowane kryształki lodu, podczas gdy cięższe krople wody o ładunku ujemnym spadają w dół. Ta różnica potencjałów jest wyrównywana przez błyskawice. Przeważająca większość zjawisk - ok. 70% - w ogóle nie dociera do ziemi. Do wyładowania dochodzi w obrębie chmury. Jeśli błyskawica dociera do powierzchni ziemi, mówimy o piorunie. Poprzedza go wstępne wyładowanie zwane liderem, torujące drogę błyskawicy poprzez stworzenie kanału powietrznego przewodzącego prąd elektryczny. Z chmury o ujemnym ładunku elektrycznym błyskawica zygzakami zbliża się do powierzchni ziemi. Jednak ta torująca drogę błyskawica nie dociera do samej gleby, ponieważ naprzeciw niej wychodzi wyładowanie dodatnie powrotne. Kiedy tylko luka między błyskawicą a tym wyładowaniem powrotnym zamknie się i powstanie kanał błyskawicy, następuje wyładowanie główne. Rozpoczyna się ono tuż przy podłożu i prowadzi ku chmurze. To właśnie jest błyskawica, którą dostrzegamy. Jej przeciętna długość wynosi ok. 1000 - 2000 m, natomiast maksymalna wartość natężenia prądu generowanego w trakcie błysku może sięgać nawet 200 000 A. Znaną, ale w dużej mierze niezbadaną szczególną formą jest piorun kulisty. Według relacji naocznych świadków jego wielkość waha się od rozmiaru kuli bilardowej do wielkości piłki lekarskiej. Prawdopodobnie jest to gorąca mieszanka gazowa, która powstaje wtedy, gdy po wyładowaniu elektrycznym chmura burzowa emituje fale elektromagnetyczne. W czasie burzy najpierw widzimy błyskawicę, a później słyszymy grzmot. Wynika to z różnej prędkości rozchodzenia się światła i fal dźwiękowych. Wysoka temperatura błyskawicy (nawet 30 000°C) powoduje wybuchowe rozszerzanie się powietrza. W ten sposób powstaje huczący dźwięk nazywany przez nas grzmotem. Jeśli burza jest daleko, grzmoty słyszymy jako dudnienie i pomruki. Jest to spowodowane odbijaniem się fal dźwiękowych od naturalnych i sztucznych przeszkód, a także od chmur. 
Pioruny są siłą, której nawet dzisiaj nie wolno lekceważyć. W przeszłości były przyczyną licznych pustoszących pożarów, które obracały w popiół całe miasta. Zagrożenie to zostało istotnie zmniejszone dzięki wynalazkowi Banjamina Franklina z połowy XVIII w. - skonstruował on mianowicie piorunochron. Znacząco zmniejszyła się również liczba śmiertelnych ofiar piorunów. Dobrą ochronę daje metalowe nadwozie samochodu, które działa w tym wypadku jak puszka Faradaya. Potencjał ryzyka tkwi przede wszystkim w otaczającej nas dziś zewsząd elektronice. Pioruny mogą zniszczyć komputery, jeśli trafią w przewody sieci energetycznej. Potrafią też uszkodzić elementy samolotu - tak zdarzyło się np. nad Dusseldorfem w 1988 r., kiedy piorun spowodował katastrofę samolotu. Co roku pioruny  wyrządzają w sieci energetycznej szkody, których wartość sięga wielu miliardów dolarów. 
Jak policzyć odległość burzy?
Można to zrobić licząc sekundy pomiędzy grzmotem, a błyskiem. Dźwięk porusza się z prędkością 340 m/s, więc 3 sekundy odpowiadają ok. 1 km.


źródło: www.fizyka.net.pl


Tornado

Tornada można zaobserwować zasadniczo na średnich szerokościach geograficznych. Rozwijają się one z chmur burzowych i często występują w połączeniu z huraganami. Tornada powstają wtedy, gdy chłodne i suche powietrze znajdzie się nad warstwą powietrza ciepłego i wilgotnego. Prowadzi to do gwałtownych turbulencji. Napływające wiatry wpadają najpierw w słaby ruch obrotowy. Powstałe wiry powietrza zacieśniają się, co powoduje spadek ciśnienia we wnętrzu słupa wirującego powietrza. Obracający się słup na krótki czas może zetknąć się z powierzchnią ziemi. Wiatrowi temu nic nie jest w stanie się przeciwstawić, jest on bowiem kompletnie nieobliczalny w wyborze swojej drogi i osiąga prędkość do 500 km/h. Tornado wycina na swojej drodze swego rodzaju pasiekę. Ponieważ trwa zaledwie kilka minut i nie jest zbyt rozległe (jego średnica rzadko przekracza 100 m), nie niszczy na szczęście całego życia w promieniu wielu kilometrów. Najwięcej tornad na Ziemi, bo aż 700 - 800 rocznie, występuje na środkowym wschodzie USA.