From Wikipedia, the free encyclopedia
Lyn er ei kraftig naturleg elektrostatisk utlading som oppstår i torevêr. Den elektriske utladinga er etterfølgd av eit skarpt synleg lys og andre former for elektromagnetisk stråling. Den elektriske straumen som strøymer gjennom utladingskanalen varmar raskt opp lufta til plasma og utvidar lufta. Dette fører til ei akustisk sjokkbølgje i atmosfæren som ein høyrer som torebrak.
Under tidlege elektrisitetseksperiment med leidenflasker og andre instrument fann fleire forskarar ut at småskala gneistar hadde visse fellestrekk med lyn. Benjamin Franklin fann opp lynavleiaren då han prøvde å teste denne teorien ved å bruke eit spir han hadde sett opp i Philadelphia. Medan han venta på at spiret skulle bli ferdig gjorde Thomas-François Dalibard og De Lors same eksperimentet i Marly i Frankrike, seinare kjend som Philadelphia-eksperimentet. Franklin får vanlegvis æra, sidan det var han som føreslo eksperimentet. Franklin-eksperimentet er slik:
Medan han venta på at spiret skulle bli ferdig, fekk han idéen om å bruke ein flygande lekam, som ein flygande drake, i staden for. Under eit torevêr i juni 1752 prøvde han draken med sonen sin som assistent. Han festa sin ende av tråden til ein nøkkel og batt den til ein stolpe med silketråd. Etter ei stund merka Franklin at lause fibrar på tråden stakk ut til alle kantar. Han tok då handa si bort til nøkkelen og ein gneist oppstod mellom handa og nøkkelen. Regnet som kom i samband med torevêret gjorde tråden våt og straumførande.
Omtalar om eksperimentet spreidde seg og fleire prøvde å gjenskape det. Eksperiment som involverer lyn er derimot alltid risikable og fleire av desse eksperimenta førte til dødsfall. Den mest kjende av desse var professor George Richmann i St. Petersburg i Russland. Han sette opp eit eksperiment liknande det Franklin hadde gjort. Medan han heldt på med eksperimentet oppstod det eit kulelyn som trefte hovudet til professoren og drap han.
Sjølv om eksperimentet til Franklin viste at lyn er ei utlading av statisk elektrisitet, forstod ein lite om korleis lyn oppstod. Det var først når ei byrja å lage kraftlinjer for å transportere straum at ein måtte finne ut meir om lyn for å kunne verne linjene og utstyret.
Ei utlading, eller eit førarlyn med ionisert luft, går frå eit negativt ladd område i ei toresky og nedover i fleire kjappe hopp, opp til 50 m lange. På vegen ned kan førarlynet delast opp i fleire mindre kanalar, og det tar fleire hundre millisekund før førarlynet kjem ned til bakken. Den innleiande fasen inneber relativt svak elektrisk straum (ti til eit par hundre ampere), og førarlynet er nesten usynleg samanlikna med straumpulsane som kjem seinare. Når førarlynet nesten er nede ved bakken, vil ein eller fleire mindre utladingar (kalla fangladingar) stige frå høge, jorda lekamar i nærleiken på grunn av det kraftige elektriske feltet som oppstår i samband med det innkomande førarlynet.
Når ein av desse fangladingane møter førarlynet på veg ned frå skya blir kretsen lukka og sjølve hovudlynet blir utløyst. Hovudlynet går gjennom lufta med 10 % av lyset sin snøggleik (30 millionar m/s) og den maksimale straumen varer nokre mikrosekund. Etter straummaksimumet minkar straumen gradvis i løpet av ti til eit par hundre mikrosekund.
I negativt ladde lyn vil vanlegvis fleire straumpulsar følgje i same kanal. Det går om lag 30 millisekund mellom kvar puls. Alle dei kjappe straumpulsane i same lynkanal var kjend allereie i antikken, og gjev lynet den sprakande utsjånaden.
Positivt ladde lyn (ein sjeldnare form for lyn som oppstår frå dei positivt ladde områda av ei toresky) følgjer vanlegvis ikkje dette mønsteret som er skildra over.
Den første prosessen i å generere lyn er utstrøyming av ladde partiklar frå sola i det som blir kalla solvinden. Jorda blir elektrisk ladd i dei ytre atmosfærelaga av desse partiklane, særleg i ionosfæren. Desse ladingane vil prøve å nøytralisere seg sjølv ved å nå ned til overflata, og kan hjelpe til med å separere positive og negative ladingsberarar i ei sky eller i lufta og på den måten hjelpe til å få danna lyn.
Korleis ladinga blir fråskild i ei sky er eit emne ein framleis forskar på, men ein teori er polariseringsmekanismar som har to komponentar:
Ein annan teori er at motsette ladingar blir drivne frå kvarandre av polariseringsmekansimar og at energien lagar eit elektrisk felt mellom dei. Det verkar som om elektrifisering av skyer krev kraftige oppoverretta luftrørsler som lyfter vassdropar oppover slik at dei blir underkjølte med temperaturar mellom -10 og -20 °C. Desse kolliderer med iskrystallar og dannar ein mjuk blanding av is og vatn kalla sprø hagl. Kollisjonen fører til at litt positiv lading blir overført til iskrystallen, og litt negativ lading til det sprø haglet. Den stigande luftstraumen tar dei lettare iskrystallane med seg oppover slik at skytoppen får aukande positiv lading. Dei tyngre negativt ladde hagla fell mot midten og dei lågare områda av skya og byggjer opp negativ lading her. Fråskiljinga av ladingar held fram til det elektriske potensialet blir stort nok til at det oppstår ei utlading i form av eit lyn.
Ein har oppdaga dei siste 15 åra at det blant lynprosessane er ein mekanisme som kan generere gammastrålar. Desse forlet atmosfæren og er observert av romfartøy. I 1994 blei desse gammastrålane (Terrestrial Gamma-Ray Flashes, TGF) tilfeldigvis observert av NASA, og i 1996 blei gammastrålane observert i samband med eitt individuelt lynnedslag. Vidare forsking har vist at desse gammastrålane har høgare energi enn gammastrålane som kjem frå sola. Etter å ha overvaka Karibia i fire månader i 2004 oppdaga forskarar at gammastrålane måtte kome frå innsida av toreskyene. Overraskande nok viste det seg òg at gammastrålane oppstår 1,24 millisekund før lynnedslaget, men dette kan ha vore på grunn av unøyaktige klokker i romfartøyet som observerte gammastrålane. Seinare målingar har vist at strålane kjem 1-3 ms etter lynnedslaget, og indikerer med det at strålane kjem som eit resultat av lynnedslaget, og truleg oppstår mykje høgare i atmosfæren, kanskje fleire titals km over toreskya der gammastrålane kan forlate den svært tynne atmosfæren utan å bli absorberte.
Når nok negativ og positiv lading er samla opp, og det elektriske feltet har blitt kraftig nok, oppstår det ei elektrisk utlading (lyn) i skya eller mellom skyer og bakken. I samband med lynet vil delar av lufta bli straumførande når elektron og positive ion av luftmolekyl blir dregne frå kvarandre og strøymer i motsette retningar.
Ein teori sett fram av Alex Gurevich frå Lebedev Fysisk Institutt i 1992 foreslår at lynnedslag blir utløyste av kosmisk stråling som ioniserer atom. Dette frigjev elektron som blir aksellererte i det elektriske feltet, ioniserer andre luftmolekyl og gjer lufta straumførande. Dette fører så til eit lynnedslag.
Når ei sky flyttar seg over jordoverflata, vil ei like stor og motsett retta lading bli indusert på jordoverflata under skya. Den induserte ladinga på overflata følg rørsla til skya. Når eit førarlyn nærmar seg overflata, vil den motsette ladinga på overflata forsterke det elektriske feltet. Det elektriske feltet er størst i tre og høge bygningar. Visst det elektriske feltet er sterkt nok, vil ei konduktiv utlading (kalla ei fanglading) utvikle seg frå desse høge punkta. Denne teorien blei først sett fram av Heinz Kasemir. Når feltet aukar, vil fangladingane bli varmare og meir straumførande og til slutt møte førarlynet som er på veg nedover frå skya. Det er òg mogeleg at fleire fangladingar blir danna frå forskjellige lekamar samtidig, men berre ei av desse vil knyte seg saman med førarlynet og danne hovudkanalen til lynet. Fleire bilete er tatt der ein kan sjå fangladingar som ikkje er knytte til sjølve lynet. Når dei to ladingane møtest, aukar den elektriske straumen kraftig. Området med høgast straum forplantar seg tilbake, oppover førarlynet, og inn i skya før eit «returlyn», som har kraftigast lys, slår tilbake mot bakken.
Lyn kan òg oppstå frå oskeskyer i samband med vulkanutbrot eller frå kraftige skogbrannar der støvpartiklar skapar statisk elektrisitet.
Ein har observert at eit lynnedslag består av fleire (opp til 12) utladingar med ulik intensitet, og dette skapar den blafrande effekten ein kan sjå i samband med lynnedslag. Kvar utlading brukar den same lynkanalen som den første straumpulsen brukte. Den elektriske utladinga overoppvermer kanalen, og får lufta til å utvide seg særs raskt. Dette produserer ei sjokkbølgje som ein kan høyre som eit torebrak. Den rullande og gradvise rumlinga kjem av forskjellig oppvarming og avkjøling av lynkanalen. At kvar straumpuls har forskjellig intensitet kjem av at forskjellige område av skya blir tappa for elektrisitet i dei forskjellige straumpulsane.
Eit gjennomsnittleg negativt lyn har vanlegvis 30 til 40 kiloampere (kA), men enkelte lyn kan ha opp til 120 kA og overfører ei lading på 5 coulomb og 500 megajoule (nok til å gje lys til ei lyspære på 100 watt i 2 månader). Desse lyneigenskapane kan derimot variere frå stad til stad, avhengig av samansetninga i jordoverflata og lufta i atmosfæren. Dette vil igjen påverke både utsjånaden av lynet og korleis torebraka kan høyrast ut.
Lyn oppstår ikkje like ofte om vinteren fordi det ofte ikkje er like mykje instabilitet og fukt i atmosfæren som om sommaren. Utan instabilitet og fukt er det usannsynleg at lyn vil oppstå.
.jpg)
Positive lyn utgjer om lag 5 % av alle lyn. Det skjer når førarlynet blir danna i den positivt ladde delen av skytoppen, og fører til at negative fangladingar går opp frå overflata. Dette skapar ei positiv utlading mot overflata. Forsking etter at desse lyna blei oppdaga på 1970-talet har vist at desse lynnedslaga typisk er seks til ti gonger kraftigare enn negative lyn, og varer om lag ti gonger så lenge. I tillegg kan dei slå ned fleire titals kilometer frå sjølve skya. Spenningsskilnaden for positive lyn er mykje større enn for negative sidan lynet må gå ein mykje lenger avstand (frå øvre del av skya) ned mot overflata. Under eit positivt lynnedslag blir det generert ELF (ekstremt låge frekvensar) og VLF (veldig låge frekvensar) radiobølgjer.
Sidan positive lyn er kraftigare er dei òg farlegare. Fly i dag blir ikkje laga for å kunne motstå slike lyn sidan desse lyna ikkje var kjende då standarden blei sett og fordi faren ikkje var kjend før eit glidefly blei råka i 1999. Ein trur òg at eit positivt lyn var årsaka til at eit Boeing 707 fly eksploderte og styrta i USA i 1963.
Ein har vist at positive lyn har utløyst lyn i øvre del av troposfæren, noko som skjer oftare om vinteren og når eit torevêr går mot slutten.
Eit vanleg positivt lyn kan innehalda straum opp til 300 kiloampere (om lag ti gonger så mykje straum som eit negativt lyn), overføre opp til 300 coulomb, ha ein potensialskilnad på opp til 1 gigavolt, og vare i fleire hundre millisekund med ein utladingsenergi på opp til 3x1011joule.
Enkelte lyn skil seg ut frå andre, og desse har fått forskjellige namn.
Lyn internt i ei sky er den mest vanlege lyntypen og skjer inni cumulonimbusskyer. Elektriske utladingar kan gå opp på sidene av skya og spreier seg utover i den amboltforma toppen. Sjølve lynet er ikkje synleg, men ein kan sjå heile skya lyse opp.
Sky-til-bakke lyn er eit kraftig lyn mellom cumulonimbusskya og bakken, som startar med at eit førarlyn fer nedover gjennom lufta. Dette er den nest mest vanlege lyntypen. Av og til kan lynet kome frå sjølve ambolten, som er ei form for positivt lyn, sidan ambolten består av iskrystallar som er positivt ladde. Når lynet kjem frå ambolten vil førarlynet starte ut nesten horisontalt før det vrir seg ned mot bakken. Desse lyna oppstår vanlegvis kilometer før sjølve torevêret, og i visse tilfelle kan dette sjå ut som lyn frå klår himmel.
Sky-til-sky lyn er ei sjeldnare form for lyn som oppstår mellom to eller fleire heilt separate cumulonimbusskyer.
Bakke-til-sky lyn er eit lyn mellom bakken og ei cumulonimbussky som oppstår ved at førarlynet går frå bakken og opp i skya. Slike lyn blir som regel danna når ein har kraftige vertikale rørsler i skya, og fukta i skya når opp i eit nivå under frysepunktet.
Perlesnorlyn er ei sjeldan form for lyn som ser ut som ei rekkje samankjeda lyspunkt og minnar om eit perlekjede. Det er truleg ei overgangsform mellom vanleg lyn og kulelyn.
Kornmo er lyn på så stor avstand at ein ikkje kan høyre torebraket. Ofte kan ein sjå fenomenet som lysglimt i horisonten, og det kan vere eit teikn på at eit torevêr nærmar seg.
Enkelte lyn som er godt synlege kan og framstå som «lydlause». Visst det er temperaturendringar, og dermed tettleiksendringar, i lufta over ein person som observerer lyn, kan dette fører til at lydbølgjene frå torebraket bryt, og dermed vil ikkje observatøren høyre lynet.
Kulelyn er skildra som ei svevande opplyst kule i samband med torevêr. Dei kan flytte seg raskt eller seint eller stå nesten heilt i ro. Nokre lagar ein kvesande lyd, andre sprakande, medan andre igjen er heilt lydlause. Enkelte har gått gjennom vindauge og nokre har forsvunne med eit stort smell. Mange augevitne har observert kulelyn, men sjeldan, og kanskje aldri, av meteorologar.
Ein har fleire teoriar som prøver å skildre kulelyn, men ingen har blitt universelt akseptert, sidan ingen kan forklare dei vidt forskjellige eigenskapane til kulelyn.
Typisk diameter på eit kulelyn er 20-30 cm, men det skal ha vore observert kulelyn som har vore fleire meter i diameter. Eit bilete som blei vist i Transaction of the Royal Society viser eit kulelyn som er om lag 1 m i diameter. Ein har observert kulelyn i samband med tornadoar, og dei har delt seg opp i to eller fleire kuler og gått saman igjen.
Ein teori som tar omsyn til mange av desse eigenskapane omhandlar forbrenning i område med låg fart i sfæriske virvlar etter nedbryting av naturlege virvlar. Ein annan teori er at kulelyn er bygt opp av plasma, men plasma skal i utgangspunktet vere så varmt at dei skulle ha stige rett til vêrs i stor fart.
St. Elms eld kan oppstå i samband med torevêr. Når spenninga mellom bakken og skya er stor nok til å rive molekyla i lufta frå kvarandre blir gassane i lufta omforma til plasma. Plasma er ein god leiar av elektrisitet og gjev frå seg fluorescerande grønt, blått eller fiolett lys i vanleg luft (plasma frå andre gassar gjev andre fargar). Fenomenet oppstår oftast på skarpe lekamar som stikk opp frå bakken, t.d. skipsmaster og flaggstenger. Ofte kan dei sjå ut som kulelyn, men det er ikkje det same.
Høgt over cumulnimbusskyer kan det oppstå elektriske utladingar (på engelsk kalla sprites som tyder 'andar'). Dei ser ut som lysande raud-oransje neon-liknande glimt, varer lengre enn vanlege utladingar i den lågare stratosfæren, og oppstår som regel i samband med positive lyn mellom sky og bakke. Dei kan dannast opp til 50 km frå lynnedslaget og opp til 100 millisekund seinare. Som regel oppstår dei i grupper på to eller fleire samtidige vertikale utladingar og vanlegvis strekker dei seg 65 til 75 km over jordoverflata. Ofte kan ein først sjå ein «halo», som oppstår som følgje av oppvarming og ionisering av lufta mindre enn 1 millisekund før lysfenomenet. Ei forklaring på fenomenet kan vere ei nøytralisering av oppsamla lading frå jorda som tar til seg partiklar frå solvinden
Blå jettar skyt ut frå toppen av cumulonimbusskyer i torevêr til dei lågare nivåa av ionosfæren 40-50 km over jorda. Dei er lysare enn andane, og har ein blå farge. Eit romfartøy som passerte over Australia festa fenomenet til film i 1989. Fenomenet kan kanskje oppstå på grunn av potensialskilnadar i den øvre atmosfæren skapt av ladingar i solvinden.
Alvar (elves på engelsk som står for Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations from Electromagnetic Pules Sources) er flate, svakt lysande ringar på om lag 400 km i diameter som varer om lag eit millisekund. Dei oppstår i ionosfæren, 100 km over torevêr. Ein har vore usikkert på fargen, men trur no at fenomenet har ein raudaktig farge. Alvar blei først observert frå eit romfartøy i 1990. Det engelske namnet refererer til prosessen som skapar lyset, som er magnetisering av nitrogenmolekyl på grunn av elektron som kolliderer.
Forskarar har spekulert på om slike lyn i den øvre atmosfæren spelar ei rolle i danninga av ozonlaget. Men dei kan òg kome av potensialskilnadar som kjem av straum frå ozonlaget.
Ein har fleire gongar observert menneskeskapte lyn. Eit lyn slo ned i Apollo 12 like etter den tok av. Lyn har òg oppstått som følgje av termonukleære eksplosjonar. Ein har òg skapt lyn ved å sende rakettar med ståltrå hengande etter inn i toreskyer. Desse lyna er som regel veldig rette.
Kraftige vulkanutbrot, som spyr ut gassar og faste lekamar høgt opp i atmosfæren, kan skape lynnedslag. Dette fenomenet blei dokumentert av Plinius den eldre under utbrotet til Vesuv i år 79 e.kr.
Eit svært sjeldan og uforklarleg lynfenomen er eit lyn som går så seint ned til bakken at rørsla er synleg. Dette har fått namnet rakettlyn.
Lyn krev elektrisk nedbryting av gass, slik at den kan ikkje oppstå visuelt i vakum. Men ein har observert lyn i atmosfæren til andre planetar, som Venus og Jupiter. Lyn på Jupiter er estimert til å vere 100 gonger kraftigare enn på jorda, men oppstår femten gonger sjeldnare. Lyn på Venus er derimot meir diskutabelt. Det sovjetiske Veneraprosjektet og det amerikanske Pionerprosjektet fanga opp signal som tydde på at det kunne vere lyn i den øvre atmosfæren, men Cassini-Huygens romsonden som fauk forbi Venus på veg til Saturn fann ingen slike signal.
Lyn oppstår som oftast i samband med torevêr. Menneske har blitt treft lyn fleire kilometer unna torevêr, så er ein på utsette plassar er det viktig å kome seg til tryggare stader når eit torevêr nærmar seg. Det er blitt sagt at det finst trygge plassar utandørs, men det er det eigentleg ikkje. Ein av dei beste plassane er inni ein bil (som verkar som eit slags Faradaybur. Ein tilrår derimot folk å halde seg unna metallkomponentar inne i bilen (nøklar i tenninga t.d.)
Ein har fleire lekamar, som lynavleiar, som blir brukt for å unngå skadar av lyn ved å leie lyna i andre retningar.
Om lag 2000 menneske blir skadde av lynnedslag på verdsbasis kvart år, og mellom 25 og 33 % av desse døyr. Lynskadar kjem av tre faktorar: Elektrisk skade, intens varme og mekanisk energi som lynnedslaga skapar. Ein brå død er vanleg på grunn av den høge spenninga, men det går som regel betre med overlevande etter lynnedslag enn offer for andre elektriske skadar som ofte er skapt av mykje mindre spenning.
Lyn kan skade menneske på fire måtar:
I eit direkte treff går den elektriske ladinga inn i offeret først. Intuitivt skulle ein tru at dette var svært skadeleg for offeret, men visst den elektriske motstanden i huda til offeret er stor nok, vil straumen gå på utsida av huda eller kleda og ned i bakken. Dette kan medføre overraskande små skadar. Lyn kan av og til gå frå ein lekam og inn i eit menneske (med lågare straummotstand) på veg ned til bakken. Lyn som treffer bakken i nærleiken av eit offer, og som dermed får mykje straum i seg (t.d. gjennom føtene) på grunn av stor spenningskilnad i jorda kan føre til store skadar.
Dei mest kritiske skadane er på krinsløpssystem, lungene og sentralnervesystemet. Mange offer får hjartestans og vil ikkje overleve utan hjelp i løpet av kort tid. Andre får hjarteinfarkt eller hjarterytmeforstyrringar, som begge kan få dødeleg utfall. Den intense varmen frå eit lynnedslag kan brenne huda og føre til lungeskadar. Brystet kan òg bli øydelagt ved den mekaniske krafta frå lufta som raskt utvidar seg. Både den elektriske og mekaniske krafta kan føre til at offeret mistar medvitet, som er vanleg etter eit lynnedslag. Amnesi og forvirring er òg vanlege verknader etter å ha blitt treft av lyn. Trommehinna kan bli øydelagt i tillegg til at ein kan utvikle grå stær, av og til fleire år etter hendinga.
Lyn fører ofte til brennemerker på huda som blir kalla Lichtenberg-figurar (eller lynblomar) og kan vare i timar eller dagar. Ein trur dei oppstår som følgje av at små blodårer under huda blir øydelagt enten av straumen ellers sjokkbølgja.
Av og til kan ein få spektakulære og uventa skadar av lyn. Varme lyn (med stor straumstyrke) kan vare i fleire sekundar og frigje enorme energimengder og smelte eller karbonisere store lekamar. Eit døme er ein isolator som blei øydelagt i kjellaren på ei 250 m høg radiomast i Orlunda i Sverige, og førte til at masta kollapsa.
Lynet og torebraket oppstår om lag samtidig. Men lyset har ein fart på 300 000 km/s, om lag ein million gongar raskare enn lydfarten, som er 330 m/s. Så dermed vil ein sjå lynet før ein høyrer torebraket. Ved å telje sekund mellom blinken og torebraket og dele på tre, kan ein estimere avstanden til lynet (i kilometer)
Eit lyn kan kome opp i ein temperatur på 28 000 °C på brøkdelen av eit sekund. Dette er om lag fem gonger varmare enn soloverflata. Når eit lyn treffer laus jord eller sand, kan overflata bli omforma til glas kalla fulguritt.
Tre blir ofte treft av lyn. Kvae er dårlege straumleiarar og straummotstanden fører til at kvaa blir varma opp eksplosivt, fordampar og sprenger seg ut av barken på treet. Dette fører ofte til eit vertikalt arr i trestamma. Viss skaden er stor nok kan det òg øydelegge treet eller treet kan eksplodere. Det er vanleg å tru at eit tre som står aleine oftare vil bli treft av lynet, men i enkelte skogområde kan ein sjå arr etter lyn på nesten alle tre.
Eik er det treet som oftast blir treft av lyn. Det har røter som går djupt ned i bakken, og har vassfylte celler som går opp langs heile stamma. Desse to eigenskapane gjer at treet er betre jorda og har høgare straumleiingsevne enn tre med grunnare røter og lukka celler.
Wikimedia Commons har multimedia som gjeld: Lyn
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
