ZINĀTNE: Zibens – bīstams, pētīts, taču vienalga noslēpumains

Grūti iedomāties vasaru bez pērkona dārdiem un zibens radītās iluminācijas, turklāt cilvēki jau kopš sendienām ievērojuši – jo karstāks laiks, jo lielāka iespējamība, ka uznāks pērkons. Šo likumsakarību apstiprinājuši arī zinātnieki, kuri prognozējuši, ka reģionos, kur globālās klimata izmaiņas izpaužas kā vidējās gaisa temperatūras paaugstināšanās, negaisi gaidāmi aizvien biežāk un biežāk.

Aplēses liecina, ka ik sekundi mūsu planētas atmosfērā notiek aptuveni 100 zibens uzplaiksnījumu. Pērkona negaisi visbiežāk apciemo tropiskos platuma grādus. Aptuveni 90% no visiem reģistrētajiem zibeņiem novēroti starp 38. ziemeļu un 38. dienvidu platuma grādu, savukārt Ziemeļpolā un Dienvidpolā negaisi vispār nav reģistrēti. Bet senā paruna par to, ka zibens nesper divreiz vienā un tajā pašā vietā, iespējams, ir daudzmaz patiesa vien attiecībā uz reģioniem, kas atrodas ārpus galvenās negaisa zonas.

Zibeņo 260 dienas gadā

Interesanti, ka šāda paruna ir gan latviešu, gan krievu, gan angļu valodā, taču, kā norāda BBC, piemēram, Venecuēlas Karību jūras piekrastē šo idiomu neviens nesapratīs. Un ne jau velti, jo šā gada Ginesa rekordu grāmatas izdevumā Marakaibo ezera apkaime minēta kā vieta, kur novērota «lielākā zibeņošanas koncentrācija» pasaulē. Marakaibo šos laurus atņēmis Brahmaputras ielejai Indijā un Kifukas ciematam Kongo Demokrātiskajā Republikā, kas līdz šim tika uzskatīti par pasaules zibens galvaspilsētām.

No 365 gada dienām netālu no vietas, kur Katatumbo upe ietek Marakaibo ezerā, negaiss plosās vidēji 260 dienas. ASV Globālā hidroloģijas un klimata izpētes centra, kas darbojas NASA paspārnē, eksperts Daniels Sesils sarunā ar BBC stāstījis, ka tikai janvārī un februārī šajā reģionā negaisi novērojami ļoti reti. Pārējos gada mēnešos tā ir samērā ierasta parādība, bet sezonas kulminācija ir oktobrī, kad naktīs ik minūti iespējams redzēt vidēji 28 zibens uzplaiksnījumus. D. Sesils skaidrojis, ka zinātnieki zibeņošanas intensitāti mēra, rēķinot, cik zibens uzliesmojumu gadā notiek virs vienu kvadrātkilometru plašas teritorijas, un Marakaibo ezeram šis rādītājs ir 250 – ievērojami vairāk nekā Āfrikas ciematam Kifukai, kur tas ir tikai 158.

Ziņas par šo anomāliju, kuru mēdz saukt arī par «mūžīgo vētru», atrodamas arhīvos. Izrādās, ka jūrasbraucēji jau XVI un XVII gadsimtā bija ievērojuši, ka virs vietas, kur Marakaibo ezers faktiski saplūst ar jūru (daži ģeogrāfi ir pārliecināti, ka tas nemaz nav ezers, bet jūras līcis), allaž plosās negaisi, un zibens uzliesmojumus uztvēruši kā savdabīgu bāku, kas ļauj orientēties Karību jūrā. Nav pārsteigums, jo zibens uzliesmojumus var redzēt pat no 400 kilometru liela attāluma.

Lai gan precīzi mērījumi tika veikti vien pagājušajā gadā, zinātnieki gadu desmitiem ilgi lauzījuši galvu, kādēļ tieši šajā vietā novērojama tik liela zibeņošanas koncentrācija. Pagājušā gadsimta sešdesmitajos gados, kad visa pasaule bija apsēsta ar kodolreakciju potenciāla apspriešanu, tika izvirzīta versija, ka negaisus provocē zem ezera un jūras piekrastes esošās urāna iegulas. Vēlāk, kad reģionā atklāja naftas atradnes, zinātnieki runāja par to izdalīto metānu, kas veicinot elektrisko izlādi mākoņos. «Nevienu no šīm teorijām tā arī neizdevās pierādīt, un pašlaik tiek uzskatīts, ka tik intensīva negaisa mākoņu veidošanās novērojama unikālā reljefa un valdošo vēju dēļ,» raksta BBC interneta mājaslapa. D. Sesils skaidrojis, ka ezeru no trim pusēm ieskauj stāvas Andu kalnu grēdas. Pa dienu tropiskā saule veicina ezera ūdeņu un tam apkārt esošo purvāju iztvaikošanu, bet, iestājoties naktij, pasātu vēji, kas pūš no Karību jūras puses, liek šim karstajam gaisam sadurties ar auksto gaisu, kas nāk no kalniem, veidojot līdz pat 12 kilometrus augstus iespaidīgus negaisa mākoņus.

Zibens karte

Interneta ziņu vietne LiveScience.com raksta, ka visplašāko un precīzāko informāciju par negaisiem joprojām iespējams iegūt no stacionārajām meteoroloģiskajām stacijām. Līdz ar interneta ēras iestāšanos šos datus var operatīvi apkopot un analizēt, un teju vai vienīgais novērošanas sistēmas mīnuss ir tas, ka valstis, virs kurām visbiežāk plosās negaisi, ekonomiskā ziņā ir tā sauktās trešās pasaules valstis, kas ir tik trūcīgas, ka nevar atvēlēt pietiekami lielus līdzekļus pētījumiem. Taču negaisi tiek novēroti arī globālā mērogā – no kosmosa. 1998. gadā mūsu planētas orbītu sasniedza NASA speciālistu izstrādātais Tropisko nokrišņu daudzuma mērīšanas misijas pavadonis, kas aprīkots arī ar Zibeņu attēlveidošanas sensoru (LIS). Sākotnēji tika plānots, ka misija ilgs tikai trīs gadus, taču satelīts un tā zinātniskie instrumenti joprojām darbojas nevainojami, un NASA ik gadu no sava budžeta atvēl līdzekļus misijas pagarināšanai, kas neizmaksā īpaši dārgi. No 1995. līdz 2000. gadam datus vācis arī satelīts OrbView1/Microlab, kurš pašlaik gan savu laiku jau nokalpojis un pamazām tuvojas atmosfēras augšējiem slāņiem, kur sadegs.

Tieši šīs divas ierīces palīdzējušas izveidot pasaules zibeņošanas karti, kurā attēlota pērkona negaisu intensitāte dažādās pasaules valstīs. LiveScience.com norāda, ka pētniekiem tā nav sagājusi lielus pārsteigumus – piemēram, Amerikā šajā ziņā līderpozīcijās ir Venecuēla un Kolumbija, Āfrikā – Kongo Demokrātiskā Republika, bet Āzijā – Malaizija un Singapūra. Konstatēts, ka negaisi biežāk veidojas virs sauszemes, nevis jūrām vai okeāniem, turklāt tad tie ir spēcīgāki.

Tomēr zibeņu veidošanās process ir gana sarežģīts, un D. Sesils sarunā ar LiveScience.com atzinis, ka visas likumsakarības tā arī nav izdevies atklāt. Piemēram, Brazīlijā, kur ir silts un mitrs klimats, negaisa mākoņi veidojas samērā bieži, taču līdz zibeņošanai tie noved krietni retāk nekā, piemēram, Argentīnas ziemeļos, nerunājot nemaz par Kongo ar līdzīgu klimatu. Kādēļ? Skaidras atbildes uz to nav, un D. Sesils cer, ka jau drīzumā tiks izgatavota un uz Starptautisko kosmosa staciju nosūtīta jauna ierīce, kas palīdzēs atrisināt šo mīklu. Tāpat ir doma jau tuvākajā laikā Zemes ģeostacionārajā orbītā nogādāt vairākus mākslīgos pavadoņus, kas uzraudzīs konkrētus reģionus, kuros visbiežāk veidojas negaisa mākoņi.

Lidot nav īpaši bīstami

ASV Nacionālais sabiedriskais radio (NPR) vēsta, ka pasaulē ik gadu zibens dēļ dzīvību zaudē vidēji ap 3000 cilvēku. Šajā statistikā ir ierēķinātie tie, kuri gājuši bojā savu mājokļu ugunsgrēkos, ko izraisījis zibens trāpījums, taču nav uzskatīti tie, kuru dzīvību prasījuši zibens izraisīti mežu vai krūmāju ugunsgrēki. Daudzviet pasaulē, piemēram, ASV Kalifornijas štatā, Austrālijā un Spānijā, teju vai 50% mežu ugunsgrēku, kas vēlāk pārņem ievērojamas platības, izraisa tieši zibens spērieni.

Par to, kā cilvēkiem rīkoties negaisa laikā, pamācību sniegts gana daudz, un nav īpašas jēgas atkārtoties – pietiks vien ar to, ka teju vai visi eksperti ir pārliecināti, ka, sākoties pērkonam, vislabāk ir sameklēt kādu pajumti. Par tādu uzskatāma arī lidmašīna, lai gan netrūkst ļaužu, kuri baidās, ka lainerim var trāpīt zibens. Bijušais pilots, bet pašlaik publicists Patriks Smits, kurš savas pārdomas regulāri publicē interneta vietnē askthepilot.com, raksta, ka zibens šautras patiešām samērā bieži trāpa lidmašīnām, taču reizēm šos starpgadījumus nepamana ne tikai pasažieri, bet arī apkalpes locekļi. «Kad es vēl lidoju, zibens manai lidmašīnai trāpīja vidēji reizi divos gados. Reizēm tas uz korpusa atstāja redzamas pēdas, citreiz bija nenozīmīgi elektriskās sistēmas traucējumi, taču parasti mēs vispār neko nepamanījām,» viņš raksta.

Tiesa, tā bijis ne vienmēr. 1963. gadā lidsabiedrības Pan Am laineris Boeing 707, kas bija ceļā no Sanhuanas (Puertoriko) uz Baltimoru, pēc zibens trāpījuma nogāzās netālu no Elktonas pilsētas Mērilendas štatā – katastrofa prasīja 81 cilvēka dzīvību. Šī traģēdija ne tikai ierakstīta Ginesa rekordu grāmatā, bet arī lika sākumā ASV Transporta drošības pārvaldei, bet pēc tam arī citu valstu analoģiskām organizācijām pārskatīt lidmašīnu ražotājiem izvirzītos drošības noteikumus. Mūsdienu laineriem zibens spēriens faktiski ne ar ko nedraud – jaunāko paaudžu lidmašīnās aizvien biežāk tiek izmantoti kompozītmateriāli, kas nevada elektrību, visas lainera vadības sistēmas ir dublētas, bet vairumam lidmašīnu no vara izgatavotie ekranizējošie sieti nodrošina tā saucamo Faradeja režģi, kas no zibens triecieniem pasargā visu lidmašīnas iekšpusi. Tomēr arī, neraugoties uz šiem tehnoloģiskajiem risinājumiem, aviācijas noteikumi iesaka pilotiem turēties vismaz 35 kilometru attālumā no negaisa mākoņiem.

NEPARASTI ZIBENS VEIDI

Lodveida zibens

Kā jau noprotams no nosaukuma, par lodveida zibeni dēvē ugunīgas lodes. To diametrs var būt no dažiem centimetriem līdz pat metram, dzirdēti arī nostāsti par vairākus metrus lieliem lodveida zibeņiem. Ik gadu dažādās pasaules malās tiek novēroti desmitiem vai pat simtiem lodveida zibeņu, aculiecinieki mēdz stāstīt, ka tie «ejot caur ēku sienām», nenodarot nekādu postu, un vienīgais bīstamais brīdis esot ugunīgās lodes eksplozija. Novēroto lodveida zibeņu mūža garums bijis atšķirīgs – daži pastāvējuši vien pāris sekundes, citi klejojuši vairāk nekā minūti. Fenomens līdz galam nav izpētīts, un pašlaik dominējošā hipotēze vēsta, ka lodveida zibens rodas pēc parastā zibens spēriena augsnē, kuras rezultātā iztvaikojuši tādi elementi kā silīcijs, dzelzs un kalcijs.

Tumšais zibens

Pirms vairāk nekā desmit gadiem zinātnieki negaidīti atklāja, ka negaisa mākoņos var veidoties īsi, bet ļoti spēcīgi gamma starojuma uzplaiksnījumi. Tie ir tik spilgti, ka var apžilbināt Zemes mākslīgos pavadoņus un uz īstu brīdi radīt antimatēriju. Tā kā šo starojumu grūti saskarīt ar neapbruņotu aci, parādība nodēvēta par tumšo zibeni. Atšķirībā no parastās zibeņošanas, ko nodrošina lēni elektroni, šajā parādībā iesaistīti ar ļoti lielu enerģiju apveltīti elektroni, kuri sadursmēs ar gaisa molekulām rada gamma starus. Gamma starojums savukārt emitē gan elektronus, gan to līdziniekus no antimatērijas pasaules pozitronus.

Pozitīvais zibens

Zibens rodas, kad pa sakarsēta gaisa kanālu no vienas lādētas virsmas uz otru (piemēram, no mākoņa uz Zemi) ceļā dodas par līderi jeb vadoni dēvēts elektriskais lādiņš, izraisot atbildes elektrisko izlādi. Ja runa ir par zibeni, kas ceļo no mākoņa uz Zemi, parasti (95% gadījumu) līdera lomu pilda negatīvi lādēta daļiņa, tāpēc šo zibeņošanu sauc par negatīvo. Taču noskaidrojies, ka gadījumos, kad zibens ceļo starp mākoņiem vai starp viena mākoņa daļām, līdera lomu uzņemas pozitīvi lādētas daļiņas. Šādi zibens spērieni ir daudz spēcīgāki un bīstamāki.

Spraiti

Šis zibens paveids, kas tiek dēvēts arī par sarkanajiem spraitiem, veidojas aptuveni 80 kilometru augstumā virs mūsu planētas, notiekot izlādei starp negaisa mākoņu augšējo daļu un jonosfēru. Iesarkanās krāsas uzliesmojums ir īss (mazāk nekā sekundi), bet pietiekami spilgts, lai to varētu pamanīt pat dienas laikā. Pēc formas spraiti atgādina medūzas – sākumā veidojas uguns lode, no kuras taustekļi strauji tiecas uz leju, mākoņa virzienā.

Elfi

Gluži tāpat kā spraiti, arī elfi ir iesarkani, un šie uzliesmojumi notiek atmosfēras augšējos slāņos. Taču atšķirībā no spraitiem elfi ir daudz lielāki, to oreola diametrs var sasniegt pat 300 kilometrus. Gan elfu, gan spraitu izpēte sākās vien pagājušā gadsimta astoņdesmito gadu beigās, ir uzkrāts samērā maz informācijas par šiem zibens veidiem, taču zinātnieki sliecas domāt, ka tie rodas pozitīvā zibens rezultātā.

Zilie džeti

Par zilajiem džetiem sauc spilgtas, gaiši zilas krāsas konusus, kas no negaisa mākoņu augšējās daļas sniedzas līdz pat 40 kilometru augstumā virs zemes. Šiem uzliesmojumiem raksturīgs milzīgs lādēto daļiņu ātrums (ap 36 000 km/h), un novērojumi liecina, ka tie parasti rodas negaisa sākumā, turklāt visbiežāk tad, kad negaisa mākonis atnesis spēcīgu krusu.

Zilie sacīkšu braucēji

Pēc izskata atgādina zilos džetus, taču šie uzliesmojumi ir daudz īsāki, to augstums parasti ir ap 17 kilometru, bet retas reizes sasniedz 25 kilometrus. Viena no hipotēzēm vēsta, ka zilie sacīkšu braucēji (starters) ir tikai zilo džetu paveids, kam nav pieticis jaudas sasniegt lielāku augstumu.

Gigantiskie džeti

Tie veidojas jonsfērā, vairāk nekā 80 kilometru augstumā virs zemes, kur Saules ultravioletais starojums reaģē ar gaisa molekulām un rodas spēcīgi lādētas daļiņas. Gigantisko džetu apakšējā daļa pēc izskata atgādina zilos džetus, bet augšējā – spraitus.

Avots: BBC, LiveScience.com