Zibens

Zibens ir elektriskā izlāde starp mākoņiem vai starp mākoņiem un zemi negaisa, bet retāk stipra sniegputeņa vai vulkāna izvirduma laikā. Izlāde notiek, kad atmosfērā izveidojas jonizēta gaisa kanāls. Ar neapbruņotu aci elektroni nav redzami, bet, kad notiek zibens izlāde, tie kustas tik ātri, ka gaiss šaurā kanālā ap tiem kvēlo (notiek gāzes jonizācija un veidojas plazma).

Zibens rašanās

Par zibens, kā pirmatnējās dabas parādības rašanos, pēdējo 250 gadu laikā tika izvirzītas apmēram 30 teorijas. 18. gadsimta vidū zinātnieki M. Lomonosovs un B. Franklins atklāja, ka zibens ir milzīga elektriska dzirkstele, kas rodas starp pretēji lādētiem laukiem. Kad šādu procesu izraisīja laboratorijā, izrādījās, ka dzirksteles — zibens iegūšanai nepieciešams, lai starp debesīm un zemi būtu lauks, kura spriegums uz katru attāluma metru sasniegtu 30 000 voltu. Tiklīdz iestājas šāds kritisks moments, intensīvi sāk attīstīties jonizācijas process. Joni un elektroni, kas kustas ar milzīgu ātrumu, sadurdamies ar molekulām un atomiem tos jonizē. Jonizētās molekulas un atomi jonizē citas daļiņas. Šis process notiek šaurā kanālā, kurā gaiss stipri sakarst. Kanāls kļūst par ceļu, pa kuru no mākoņa sāk noplūst elektriskais lādiņš, zibens priekštecis, tā "vadonis". Zibens "vadonis" attīstās lēcienveidīgi un katra lēciena laikā, kas ilgst dažas tūkstošdaļas sekundes, pavirzās uz priekšu par aptuveni 50 līdz 100 metriem. Kad tas tuvojas zemei, tam pretī nāk dažādu zīmju lādiņi. Šo plūsmu ātrums ir 10 000 km/s. Tādējādi kanālā rodas elektriskā strāva ar lielu stiprumu un jaudu. Tas tad arī ir zibens. Kad notikusi lādiņu neitralizācija, strāva kļūst vājāka. Taču jauns "vadonis" veido zibenim jaunu ceļu. Šis process atkārtojas daudzas reizes. Ja tiek novērots stipri sazarots zibens, tas nozīmē, ka zibens ceļu veidojuši nevis viens, bet gan vairāki "vadoņi".
Mūsdienās ir zināms, ka atmosfērā vienmēr ir diezgan lieli elektrības krājumi. Šī enerģija ir izkliedēta, taču nevienmērīgi. Kad mitrais gaiss ceļas augšup, lielā augstumā izveidojas krusas graudi, kas, krītot zemē, sāk kust, bet gaisa strāvas sadala pozitīvi un negatīvi lādētos pilienos. Izveidojas spēcīgs elektriskais lauks. Zibens ir elektriskā lauka pēkšņa izlādēšanās. Zibens var rasties visur, kur veidojas elektriskais lauks: vulkānu izvirduma dūmu stabos, atombumbas izmēģinājuma sprādziena mākoņos, sniega un smilšu vētrās. Šis process ir novērots arī uz citām planētām.
Pērkona negaiss visbiežāk plosās tropiskajos un ekvatoriālajos apgabalos, ko dēvē par "mūžīgo pērkona negaisa joslu". Pērkona negaisiem ir savs "pols" — Bītenzorga rajons Javas salā. Negaisi šeit ir novērojami 322 dienas gadā.
Jo tālāk no "mūžīgo pērkona negaisa joslas" uz ziemeļiem un dienvidiem, jo negaisa dienu skaits samazinās. Tā, piemēram, Etiopijas dienviddaļā pērkona negaiss ir 220 dienas gadā, Meksikā, 140 dienas, bet aiz polārā loka tikai 1 vai 2 dienas gadā. Sahāras tuksnesī zibens ir ļoti reta dabas parādība.
Latvijā pērkona negaisi parasti ir novērojami vasaras periodā. Pērkona negaiss ziemā gadās ļoti reti, parasti spēcīgā sniegputenī. Kā piemēru var minēt faktu, ka 1972. gada martā vairākos Sibīrijas rajonos plosījās spēcīgs pērkona negaiss.

Zibens veidi

Zibeņi pēc veida ir ļoti dažādi. Reti zibens virzās taisnā līnijā. Parasti tas izlokās, zibens it kā dažās vietās ir lauzts un zigzagveidīgs. Spēcīga negaisa laikā var novērot daudzzarainu zibeni. Nonākot zemē, zibens var sakausēt smiltis. Dažriez sakusušas smiltis zibens ceļā izveido vienu vai vairākas caurules. Šīs caurules tiek dēvētas par zibens bultām jeb fulgurītiem. To garums dažreiz ir pusmetru un pat vairāk. Ļoti daudz šādu bultu tiek atrastas vietās, kur zemes virsma ir smilšaina un mitra. Ja zibens ir zarains, tad arī smiltīs paliek kausējuma nospiedumi.

Zibens raksturojums

Zibens ilgst aptuveni 0,2 sekundes. Šajā laikā dzirkstele starp mākoni un zemi augšup lejup skrien pat vairākus desmitus reižu. Tā kā zibens izlāde ilgst ļoti īsu laiku, tad nav iespējams pamanīt, ka zibens sper no lejas uz augšu. Šādos gadījumos zibens bulta sazarojas augšpusē. Zibeņi parasti nav garāki par 2—3 kilometriem. Tomēr dažkārt tiek novērotas arī zibens izlādes, kuru garums sasniedz 20 kilometrus un vairāk.
Zibens strāvas stiprums var sasniegt 100 000 ampēru un strāvas spriegums — vairākus miljonus voltu, bet zibens strāvas kanāla apkārtmērs ir tikai daži centimetri. Zibens pārvietojas ar aptuveno ātrumu 30 000 kilometru stundā, un tā temperatūra sasniedz 30 000°C. Katrs zibens izlādes metrs spīd ar tādu pašu spilgtumu kā miljons simtvatīgu spuldžu. Zibens sasildītais gaiss izplešas eksplozīvi, radot pērkonu.
Cilvēki jau sen ir ievērojuši, ka zibens iesper augstos nomaļos vai klajos priekšmetos, piemēram, torņos un atsevišķi augošos kokos. Zibenim iesperot kokā, no augstās temperatūras koka sula sāk vārīties un tvaiki saplēš koksni, taču visbiežāk zibens koka stumbrā atstāj vagas.
18. gadsimtā M. Lomonosovs ieteica drošu paņēmienu cīņai pret zibeni — zibensnovedēju. Zibensnovedējs ir vertikāls metāla stienis, kas izvirzīts virs aizsargājamā objekta augšējās daļas un ar stiepli savienots ar kādu metāla priekšmetu, kas ierakts zemē tā lejasdaļā. Iesperot zibenim, elektriskais lādiņš pa stiepli nonāk zemē un tur izkliedējas.

Citas zibens īpašības

Tomēr zibens nenodara tikai ļaunumu. Zibens, piemēram, ir dabisks slāpekļa mēslu ražošanas mehānisms. Katrā tā uzliesmojuma laikā izdalās 2—3 tonnas slāpekļa oksīda. Gada laikā uz zemes virsmas kopā ar lietu nokļūst simtiem miljoni tonnu saistītā slāpekļa. Tādējādi tiek stimulēta augu attīstība.