Strona głównaPytania → Jak powstają dżety i sprajty?

Jak powstają dżety i sprajty?

Pytanie

Pyta Monia

Jak powstają dżety i sprajty? Dlaczego strzelają do góry?

Odpowiedź

Odpowiada Prof. Szymon Malinowski

To naprawdę trudne pytanie, bo nasza wiedza o elektryczności atmosferycznej i obwodzie elektrycznym Ziemi ma spore luki. Ogólnie rzecz biorąc, można wyróżnić w nim dwie warstwy przewodzące: jonosferę wokół planety i powierzchnię Ziemi, a pomiędzy nimi warstwę izolatora — atmosferę. W burzowych chmurach konwekcyjnych, w prądach wstępujących następuje rozdział ładunków. Ujemnie naładowane duże cząstki lodu i krople opadają w dół, a maleńkie, dodatnio naładowane kryształki lodu są wywiewane w górę. W efekcie tego i innych procesów transportu, powierzchnia Ziemi naładowana jest ujemnie, a jonosfera dodatnio. Problem w tym, że procesy rozdziału ładunków przebiegają w zróżnicowany sposób, prądy konwekcyjne są turbulentne i nieprzewidywalne, a powierzchnia Ziemi nie jest bardzo dobrym przewodnikiem. Procesy rozdziału ładunku zachodzą mikroskopowo na kropelkach wody kryształkach lodu, które potem są unoszone przez skomplikowane przepływy, co wspólnie z procesami indukcji elektrostatycznej wywołuje różnice potencjałów między różnymi częściami chmury, tymi częściami i powierzchnią gruntu oraz wierzchołkami chmur a jonosferą.

Jest sporo danych wskazujących, iż sprajty to wyładowania wtórne, których pierwotną przyczyną jest tzw. dodatni piorun: bardzo silne wyładowanie od naładowanego dodatnio wierzchołka chmury burzowej do ziemi. Takie wyładowanie gwałtownie zmienia rozkład pola elektrycznego między wierzchołkiem chmury a jonosferą (spada różnica potencjałów między wierzchołkiem chmury a gruntem, rośnie różnica potencjałów między wierzchołkiem chmury a jonosferą) co może spowodować wyładowanie — sprajt .

Z dżetami sytuacja jest mniej jasna. To też wyładowania między wierzchołkiem chmury a jonosferą, ale nie są wyzwalane gwałtownym impulsem pioruna dodatniego. Wiadomo, że dżety występują nad chmurami gradowymi, które charakteryzują się  wielokrotną recyrkulacją cząstek opadowych w strefie wierzchołkowej chmury. Są dużo rzadsze niż sprajty, które też nie są zjawiskami częstymi.

Sprajty, dżety (i elfy, o których nie było mowy w pytaniu) to bardzo rzadkie zdarzenia, odkryte stosunkowo niedawno, pod koniec lat 80-tych i w latach 90-tych. Mamy stosunkowo niewiele obserwacji takich wyładowań, a ich rzadkość powoduje, że nie da się zaplanować np. kampanii pomiarowych z samolotami badawczymi mających na celu ich poznanie. Jednak ich wystąpienia daje się zauważyć prowadząc monitoring bardzo długich (pojedyncze Hz i ich ułamki) fal elektromagnetycznych związanych z obwodem elektrycznym Ziemi. Jedna z kilku na świecie anten prowadzących takie pomiary znajduje się pod ziemią w starej sztolni w Bieszczadach, a obserwacje i badania z jej użyciem prowadzą fizycy z Uniwersytetu Jagiellońskiego.