Βροντή

Η βροντή είναι ο ήχος που προκαλείται μετά από αστραπή. Ανάλογα με την απόσταση και τη φύση της αστραπής, μπορεί να κυμαίνεται από ένα μακρύ, χαμηλό βουητό έως ένα ξαφνικό, δυνατό κρότο ή ακόμα και ένα εκκωφαντικό ωστικό κύμα. Η ξαφνική αύξηση της θερμοκρασίας και επομένως της πίεσης που προκαλείται από την αστραπή παράγει ταχεία διαστολή του αέρα στην πορεία μιας αστραπής. Με τη σειρά της, αυτή η διαστολή του αέρα δημιουργεί ένα ηχητικό ωστικό κύμα, που συχνά αναφέρεται ως «μπουμπουνητό». Η μελέτη της βροντής είναι γνωστή ως βροντολογία.

Αιτία 
Η αιτία της βροντής αποτέλεσε αντικείμενο εικασιών και επιστημονικών ερευνών για αιώνες. Η πρώιμη σκέψη ήταν ότι κατασκευάστηκε από θεότητες, αλλά οι αρχαίοι Έλληνες φιλόσοφοι το απέδωσαν σε φυσικά αίτια, όπως τα σύννεφα που χτυπούν τον αέρα (Αναξίμανδρος, Αριστοτέλης) και η κίνηση του αέρα μέσα στα σύννεφα (Δημόκριτος). Ο Ρωμαίος φιλόσοφος Λουκρήτιος υποστήριξε ότι ήταν από τον ήχο του χαλαζιού που συγκρούονταν μέσα στα σύννεφα. 

Στα μέσα του 19ου αιώνα, η αποδεκτή θεωρία ήταν ότι η αστραπή παρήγαγε ένα κενό και ότι η κατάρρευση αυτού του κενού παρήγαγε αυτό που είναι γνωστό ως βροντή.

Τον 20ο αιώνα, αναπτύχθηκε μια επικρατούσα άποψη ότι η βροντή πρέπει να ξεκινά με ένα ωστικό κύμα στον αέρα λόγω της ξαφνικής θερμικής διαστολής του πλάσματος στο κανάλι αστραπής. Η θερμοκρασία μέσα στο κανάλι αστραπής, μετρούμενη με φασματική ανάλυση, ποικίλλει κατά τη διάρκεια των 50 μικροδευτερόλεπτων της ύπαρξής του, αυξάνοντας απότομα από μια αρχική θερμοκρασία περίπου 20.000 Κ σε περίπου 30.000 K και στη συνέχεια μειώνεται σταδιακά σε περίπου 10.000 Κ. Ο μέσος όρος είναι περίπου 20.400 Κ (20.100 °C). Αυτή η θέρμανση προκαλεί μια ταχεία διαστολή προς τα έξω, επηρεάζοντας τον περιβάλλοντα ψυχρότερο αέρα με ταχύτητα μεγαλύτερη από αυτή που θα ταξίδευε διαφορετικά ο ήχος. Ο προκύπτων παλμός που κινείται προς τα έξω είναι ένα κρουστικό κύμα, παρόμοιο κατ΄ αρχήν με το ωστικό κύμα που σχηματίζεται από μια έκρηξη ή στο μπροστινό μέρος ενός υπερηχητικού αεροσκάφους. Σε κοντινή απόσταση από την πηγή, η στάθμη ηχητικής πίεσης της βροντής είναι συνήθως 165-180 dB, αλλά μπορεί να ξεπεράσει τα 200 dB σε ορισμένες περιπτώσεις.

Πειραματικές μελέτες προσομοιωμένων αστραπών έχουν δώσει αποτελέσματα σε μεγάλο βαθμό σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, αν και υπάρχει συνεχής συζήτηση σχετικά με τους ακριβείς φυσικούς μηχανισμούς της διαδικασίας. Άλλες αιτίες έχουν επίσης προταθεί, βασιζόμενες στις ηλεκτροδυναμικές επιδράσεις του τεράστιου ρεύματος που ενεργεί στο πλάσμα της αστραπής.

Συνέπειες 
Το κρουστικό κύμα κατά τη βροντή είναι αρκετό για να προκαλέσει υλικές ζημιές και τραυματισμό, όπως εσωτερικό μώλωπα, σε άτομα που βρίσκονται κοντά. Η βροντή μπορεί να σπάσει τα τύμπανα των ανθρώπων που βρίσκονται κοντά, οδηγώντας σε μόνιμη βλάβη της ακοής. Ακόμα και αν δεν συμβεί αυτό, μπορεί να οδηγήσει σε προσωρινή κώφωση.

Είδη 
Ο Βάβρεκ ανέφερε ότι οι ήχοι της βροντής χωρίζονται σε κατηγορίες με βάση την ακουστότητα, τη διάρκεια και το ύψος. 1) ήχοι που διαρκούν 0,2 έως 2 δευτερόλεπτα και περιέχουν υψηλότερους τόνους, 2) ήχοι που αλλάζουν σε ένταση και ύψος, 3) ήχοι ακανόνιστου μείγματος έντασης και τόνου και 4) ήχοι λιγότερο δυνατοί που διαρκούν περισσότερο (έως και περισσότερο από 30 δευτερόλεπτα) και χαμηλού τόνου.

Η βροντή αναστροφής προκύπτει όταν η αστραπή χτυπά μεταξύ σύννεφου και εδάφους κατά τη διάρκεια μιας αναστροφής θερμοκρασίας. Οι ήχοι βροντής που προκύπτουν έχουν σημαντικά μεγαλύτερη ακουστική ενέργεια από ότι από την ίδια απόσταση σε συνθήκες μη αναστροφής. Σε μια αναστροφή, ο αέρας κοντά στο έδαφος είναι πιο ψυχρός από τον υψηλότερο αέρα. Αναστροφές συμβαίνουν συχνά όταν θερμός υγρός αέρας περνά πάνω από ένα κρύο μέτωπο. Μέσα σε μια αναστροφή θερμοκρασίας, η ηχητική ενέργεια εμποδίζεται να διασκορπιστεί κατακόρυφα όπως θα συνέβαινε σε μια μη αναστροφή και έτσι συγκεντρώνεται στο στρώμα κοντά στο έδαφος.

Οι αστραπές στο σύννεφο συνήθως αποτελούνται από δύο ή περισσότερες βροντές επιστροφής, από έδαφος σε σύννεφο. Οι μεταγενέστερες βροντές επαναφοράς έχουν μεγαλύτερη ακουστική ενέργεια από την πρώτη.

Αντίληψη 
Η πιο αξιοσημείωτη πτυχή της αστραπής και της βροντής, είναι ότι η αστραπή φαίνεται πριν ακουστεί η βροντή. Αυτό είναι συνέπεια του ότι η ταχύτητα του φωτός είναι πολύ μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου. Η ταχύτητα του ήχου στον ξηρό αέρα είναι 343 μέτρα το δευτερόλεπτο ή 1.236 χιλιόμετρα την ώρα στους 20 °C. Αυτό μεταφράζεται σε περίπου 3 δευτερόλεπτα ανά χιλιόμετρο, λέγοντας «χίλια ένα... χίλια δύο...» είναι μια χρήσιμη μέθοδος μέτρησης των δευτερολέπτων από την αντίληψη μιας δεδομένης αστραπής στην αντίληψη της βροντής της (η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μετρήσει την εγγύτητα της αστραπής για λόγους ασφάλειας).

Μια πολύ φωτεινή αστραπή και ένας σχεδόν ταυτόχρονος απότομο κρότος βροντής, ένας κεραυνός, δείχνει ότι η αστραπή ήταν πολύ κοντά.

Δείτε επίσης 
 Αστραπή
 Κεραύνιο
 Καταιγίδα
 Αστραποφοβία

Παραπομπές

Εξωτερικοί σύνδεσμοι 

 Η επιστήμη της βροντής 
 Thunder: A Child of Lightning
 Wikibooks: Engineering Acoustics/Thunder Acoustics
 Καταιγίδα: Αστραπές σε διαυλικό ήχο

Αστραπή
Θόρυβος
Μετεωρολογικά φαινόμενα