Åska, vad är det och hur farligt är det egentligen.
Åska är ett väderfenomen som alstrar elektriska spänningar som ger upphov till blixtar. Blixtarna kan orsaka stora materiella skador men är sällan direkt dödande då en människa råkar ut för en direkt träff. Tack vare forskning inom området finns det idag bra skydd mot åska och varningssystem för åskoväder.
Åska, vad är det?
Åska är ett väderfenomen som sällan lämnar någon oberörd, antigen man fascineras eller blir rädd för det väldiga mullret och ljusspel som förekommer.
Åskmoln är höga och liknas ibland vid städ som fanns i smedjor förr i tiden. Därför kallas de även ibland för städmoln. Den riktiga benämningen på dessa moln är dock cumulonimbusmoln. De uppkommer genom att luften tvingas stiga kraftigt. Värme och fuktighet är också viktiga faktorer. Då luften tvingas stiga kraftigt kyls den av och får kondensation som följd och detta leder till kraftiga vertikala rörelser inom molnet Tack vare de vertikala rörelserna så bildas det laddade partiklar och molnet får områden med olika laddningar, positivt och negativt laddade.
Eftersom molnen har sådan stor utbredning i höjdled, kan vara 5-8 km, så bildas det iskristaller högst upp medan det är vattendroppar längs ner och en blandning i mitten.
Under varma dagar kan det lokalt bildas enstaka åskmoln som ger lokala åskväder som varar drygt en halvtimme. Åskmolnen bildas då fuktig luft värms upp över ett lokalt område och luften tvingas därmed stiga, denna typ av åskväder kallas folkligt värmeåskväder eller luftmasseåskväder.
En annan typ av åskväder är så kallat frontåskväder som bildas i anslutning till kallfronter. Då tvingas varm fuktig luft att stiga framför fronten och flera samverkande åskmoln bildas. Frontåskväder kan vara mycket långvariga, ca. 10 timmar, och sträcka sig över stora områden, de kan vara över 300 km längs med fronten.
Det kan bildas vindar med hastigheter upp till 30 m/s inom molnet i vertikalled. Avkylning av marken tack vare nederbörd och skuggan från molnet tillsammans med vindarna inom molnet kan leda till kraftiga virvelvindar som kan orsaka stora markskador. Det kan bli sådana kraftiga vindar att det bildas tornador.
Den turbulens som uppstår vid åska är en stor riskfaktor för flyget.
Blixtar
Åskmolnen blir i de övre isiga regionerna positivt laddade och negativt laddade i de nedre regionerna av molnet. Det kan dock förekomma mindre partier som är positivt laddade i de nedre regionerna också. Delningen av laddningarna sker främst i områden där lufttemperaturen är mellan 0° C och -20° C. Skillnaden mellan laddningarna leder till en elektrisk spänning som kan ge en elektrisk urladdning då spänningen blir tillräckligt hög. Denna urladdning är en blixt.
Molnen kan när de rör sig inducera en positiv laddning på jorden och när den elektriska spänningen stiger tillräckligt mycket så övergår den luftens hållfasthet, kan vara spänningar på flera hundra miljoner volt, så startar en urladdning mellan molnet och marken. I ett stort åskväder kan en eller flera blixtar uppstå varje minut. Eftersom tiden går avtar intensiteten och ovädret upphör.
Den första blixten sker inom molnet vilket gör att den kan vara svår att se. Sen kan urladdningarna ske på flera sätt, antingen inom molnet eller mellan olika moln och mellan moln och mark.
Vissa blixtar har en grenad kanal ned mot marken medan andra bara lyser upp molnet, antingen med eller utan synlig kanal. Ibland kan man se blixtar från höga föremål som är grenad upp mot molnet istället, dessa är dock ganska ovanliga.
Att vissa blixtar flimrar beror på att det sker flera urladdningar i samma kanal direkt efter varandra. Det sker så snabbt att ögat uppfattar det som en blixt som flimrar och inte flera blixtar tätt efter varandra.
En blixturladdning sker normalt till en början i steg om 10 – 100 m från molnet ner till marken. Det är en paus på 0,001 s mellan stegen. Denna urladdning som sker kallas förurladdning. När förurladdningen närmar sig marken startar det från höga punkter i närheten urladdningar som möter förurladdningen. Så fort en sådan urladdning fått kontakt med förurladdningen startar en joniserande våg mot molnet med en hastighet som kan uppgå till en tredjedel av ljusets hastighet. I kanalen som bildas går blixtströmmen som normalt har en styrka på 30 000 A , men den kan vara upp till 500 000 A. Det är denna ström som är huvudurladdningen. Luften i blixtkanalen upphettas till ca. 30 000° C. I samma kanal kan sedan flera förurladdningar med efterföljande huvudurladdningar ske, dock kan det vara grenade till olika nedslags punkter(se fig.3 sista sidan). Det hela sker dock på någon tiondels sekund så man uppfattar det som en enda blixt.
Laddningen som kommer från molnet är oftast negativ och kommer från molnets nedre del, men vid undantagsfall kan den vara positiv och är då mycket stark.
När luften upphettas på så kort tid som den gör så kommer lufttrycket att öka upp till 50 gånger, då utvidgas luften explosionsartat och åskknallen uppstår. Tryckvågen som bildas kan krossa fönster rutor på upp till hundra meters avstånd och kasta omkull en människa som är i blixtens närhet.
Ljudet från en blixt börjar med ett fräsande, raspande ljud från förurladdningen, det uppfattas bara om man är i omedelbar närhet. Sen kommer en skarp knall följt av ett långdraget mullrande. Det beror på att blixtkanalens längd kan vara flera kilometer och avståndet till åhöraren varierar längs kanalen så det blir vissa fördröjningar av ljudet och så absorberar terrängen ljudet olika också.
Eftersom att ljudet utbreder sig med 1 km på 3 s så kan man lätt räkna ut avståndet till blixten genom att mäta tiden från det att man ser blixten tills att man hör mullret.
Hur farligt är det med åska, vilka skadeverkningar ger åskan
Risken att träffas av blixten är väldigt liten, däremot kan det bli väldigt omfattande materiella skador.
Om en människa träffas direkt av blixten är risken att han dör väldigt liten. Det händer i genomsnitt en gång per år i Sverige att en människa dör på grund av direkt blixtträff. Vid en direkt blixtträff leds den mesta av strömmen på kroppens utsida vilket begränsar brännskador och ev. andra effekter som kan uppkomma då människor utsätts för starkström. Om strömmen från blixten går genom hjärnan kan den störa andningscentrum och resultera i andningsstillestånd. Går strömmen genom hjärtat kan den utlösa kammarflimmer och man får hjärtstillestånd. De är i princip de saker som kan ge livshotande skador vid en direkt träff av blixten. En stor riskgrupp när det gäller direkt träff av blixtar är golfspelare och fritidsfiskare.
Eftersom det blir mycket höga temperaturer och tryck samt stora elektriska spänningar längs blixtens väg så kan det bli flera typer av materiella skador av blixten. Blixten kan bl.a. orsaka bränder och splitterverkan på föremål längs blixtbanan och stora skador på högspänningsanläggningar. Vid nedslag i en ledning kan blixten följa med den i flera kilometer och åsamka stora skador längs dess väg på elektrisk utrustning samt data och telenät. Därför är det viktigt med ordentliga skydd och reserv utrustning för känsliga anläggningar som är beroende av elnätet och data som ex. sjukhus och larmtjänst.
Blixten ger även upphov till en elektromagnetisk puls som stör ut radioförbindelse och kan förstöra känsliga elektroniska apparater.
Hur kan man skydda sig från åskan.
Om man är utomhus vid åskväder så ska man undvika höga punkter som bergstoppar och hustak etc.. Man ska även undvika öppen slät mark och ensamma träd.
Ett bra skydd är en bil såvida den har ett metalltak. Det skyddet bygger på samma princip som Faradays bur, d.v.s. att man kan avskärma ett utrymme från elektriska fält med hjälp av ett elektriskt ledande hölje. I det här fallet blir det bilens kaross. Det är därför det ska vara ett metalltak på bilen.
Är du inomhus så undvik att prata i telefon och håll dig borta från vattenledningar och elledningar. Koppla även ur antenn anslutningar och känslig telefonutrustning samt elutrustning som ex. telefax och data.
Byggnader kan skyddas med åskledare vars uppbyggnad inte kommer skärskådas här. Åskledare skyddar mot direkta nedslag av en blixt genom att man placerar en ledare på den högsta punkten på byggnaden. Sen med hjälp av ledare ex. metallvajrar leder man laddningarna till jordpunkter så att spänningen utjämnas.
Det finns även åskvarnare, ett automatiskt system som lokaliserar urladdningarna vid åska. De kan upptäcka ca. 80% av alla blixtar på ett avstånd av 300 km. Dess noggrannhet vid bestämning av blixtens position är bättre än 10 km. Detta skydd kan snabbt varna för ankommande åskväder så att man kan avbryta arbete med t.ex. explosiva varor eller omdirigera elkrafts distributionen för att undvika strömavbrott.
Tron på åskan inom olika kulturer.
I många kulturer har man trott på åskgudar och att de var de som åstadkom blixtarna genom att exempelvis kasta en sten eller ett vapen. Som några exempel på åskgudar kan nämnas Zeus från den gamla antiken eller Tor från asatron. Flera amerikanska indianstammar trodde att gudarna sände blixtarna med "åskfåglar".
Vårt ord åska kommer av as-åka från den gamla asatron då man trodde att själva mullret kom från Tors vagn.
Uppfattningarna om blixtarna och dess natur var många. Stenålders yxor sattes ofta i samband med dem, därför kallades de bl.a. "torsviggar" eller "godfarsstenar". Man trodde också att en blixt aldrig slår ner på samma ställe två gånger så för att "lura" åskan så murade man in stenyxor i skorstenar och murverken på ugnar.
Man trodde även att ringa i kyrkklockor skrämde åskans onda andar, eller som de lärda menade att ljud vågorna kunde bryta sönder blixtbanorna. Därför så ringde man i kyrkklockorna ända in på 1700-talet, dock helt verkningslöst. Under några decennier rapporterades över 100 dödsfall bland klockringare runt i Europa, effekten blev inte riktigt som man tänkt sig.
Forskning kring åska
Kring 1750 påvisade Benjamin Franklin åskans elektriska natur. Sedan har man i Schweiz bedrivit forskning och fått fram viktig kunskap om strömmen i blixtan genom direkta mätningar under 1950-talet då ett stort antal blixtar slog ner i en blixtmätstation i Monte San Salvatore. Man har också skjutit raketer med metalltrådar efter sig mot åskmoln och på det sättet kunna utföra noggranna mätningar. Med hjälp av dessa kunskaper har man bl.a. kunnat utveckla flera av de åsksydd som finns i dag. I Sverige bedrivs forskning vid Högspänningsinstitutet i Uppsala.
Fig.2 Här ser man att det varit en blixt i samma blixtkanal men med grenad nedslagspunkt.