Hoe ontstaat bliksem en wat zijn de gevolgen hiervan?

Bliksem is een natuurfenomeen waarbij heftige krachten een rol spelen. Er bestaan verschillende theorieën over het ontstaan hiervan. De bekendste theorie is de inductietheorie van Wilson. Volgens deze theorie worden positieve en negatieve geladen deeltjes steeds meer van elkaar gesplitst. Dit gebeurt vanwege de krachtige wind die zich in de storm bevindt. Uiteindelijk zijn de elektrische velden zo sterk geworden dat de deeltjes in een rap tempo weer naar elkaar toestromen. Bliksem heeft vanwege zijn kracht vaak grote gevolgen voor de omgeving.

Het ontstaan van bliksems & verschillende theorieën

Bliksems ontstaan meestal wanneer er een zware storm aanwezig is. Er bestaan voornamelijk drie verschillende bliksemtypes, namelijk intrawolk (ook wel bekend als intracloud), wolk-wolk (oftewel cloud-to-cloud) en wolk-aarde (cloud-to-ground). Deze namen duiden de locatie van de bliksem aan. Intrawolk is bijvoorbeeld een bliksem binnen één wolk terwijl wolk-wolk bliksem is die zich tussen twee wolken verplaatst. Voordat er bliksem kan ontstaan moet de storm aan bepaalde eisen voldoen. De verschillende theorieën beschrijven deze unieke condities. Wetenschappers zijn het echter met elkaar eens dat bliksem uit meerdere ontladingen bestaat omdat één elektrische ontlading niet voldoende is om de afstanden te overbruggen.

De verschillende theorieën

Volgens één van de theorieën moet er bijvoorbeeld ijs in de wolken aanwezig zijn voordat er bliksem kan ontstaan (het thermo-elektrisch effect). Deze theorie is bedacht door Mason en Latham. De andere theorieën zijn de theorie van Findeisen en de watervaltheorie (fragmentatietheorie) van Simpson. De bekendste en meest waarschijnlijke theorie is de inductietheorie van Wilson. De hedendaagse wetenschap met betrekking tot bliksem en atmosferisch onderzoek is hier namelijk op gebaseerd. Volgens deze theorie moet er een splitsing zijn van positieve en negatieve geladen deeltjes.

Het Thermo-elektrisch effect (de theorie van Mason en Latham)

Volgens de theorie van Mason en Latham ontstaat er bliksem wanneer er drukverschillen ontstaan. Vanwege deze drukverschillen ('convectie') zouden er verschillende ladingen zich in de lucht verplaatsen. Zoals de meeste theorieën over het ontstaan van bliksem is deze theorie echter een opzet die minder populair en waarschijnlijk is dan de theorie van Wilson.

De theorie van Simpson

Volgens Simpson ontstaat er binnen een storm een geladen distributie van waterdruppels. De waterdruppels worden volgens deze theorie op een polariserende wijze gerangschikt totdat het elektrisch veld sterk genoeg is om een bliksem te creëren. Volgens deze theorie verplaatsen de waterdruppels zich op een bepaalde manier binnen de wolken aan de hand van de wind, druppelgrootte en zwaartekracht.

De theorie van Findeisen

De theorie van Findeisen bestaat uit het idee dat botsende hagel in de wolken kan zorgen voor een elektrische lading. De oorsprong van deze theorie stamt af van proeven die met ijsoppervlaktes zijn gedaan. Het blijkt dat groeiende ijsoppervlaktes positief geladen kunnen worden en smeltende ijsoppervlaktes juist negatief geladen worden.

De theorie van Wilson

Elektrische velden
Voordat er bliksem ontstaat worden er allerlei elektrische velden opgebouwd. Deze elektrische velden ontstaan wanneer de snelle winden de positieve en negatieve geladen deeltjes steeds meer splitsen. Grotere waterdruppels die zich in de storm bevinden worden meer negatief geladen dan positief en brengen deze negatieve ladingen naar beneden. Deze kleine geladen deeltjes die verplaatst worden heten 'ionen' en trekken elkaar aan. Het proces waarbij de deeltjes uit elkaar worden gehaald staat ook wel bekend als polarisatie. Pas wanneer de elektrische velden sterk genoeg zijn is er een overbrugging vanuit de wolken richting de aarde mogelijk.

De tegenovergestelde richting

De negatieve geladen deeltjes beginnen met een hoge snelheid richting de aarde te stromen. Dit wordt ook wel de stapsgewijze voorslag genoemd (in het Engels heet dit de zogenaamde 'stepped leader'). Positief geladen deeltjes stromen vervolgens vanuit de hoogste punten van het aardoppervlak richting de wolken. Dit is een reactie op de negatieve deeltjes die in een rap tempo vanuit het wolkendek neerdalen en wordt ook wel de hoofdslag of 'return stroke' genoemd. De positieve en negatieve ladingen komen elkaar meestal op zo'n 30 à 100 meter hoogte tegen. Vervolgens stroomt de negatieve lading naar de grond. De sterkere positieve lading stroomt hierbij richting het wolkendek. Dit is echter het moment waarop er een fel licht te zien is. Het effect van een bliksem gaat dus eigenlijk de tegenovergestelde richting op; vanaf de aarde richting het wolkendek.

Het verschil tussen positieve en negatieve bliksemschichten

De meeste bliksemschichten zijn negatief (namelijk zo'n 95 procent). Dit zijn bliksems die vanuit een negatieve lading uit de wolken richting de aarde gaan. Hierbij is de aarde positief geladen. Wanneer men spreekt van een positieve bliksemschicht komt de bliksem vanuit de bovenkant van het wolkendek die positief geladen is. Dit zeldzame fenomeen kan meer schade veroorzaken en is meestal de reden dat er op een natuurlijke manier een bosbrand ontstaat.

De gevolgen van bliksem

Gevaar voor personen

De kans dat je door bliksem wordt geraakt is minimaal, echter is bliksem zeer dodelijk. Door de hoge spanning wordt je lichaam binnen een korte tijd enorm verhit. Hierdoor is er een aanzienlijke kans op het krijgen van een hartverlamming en brandwonden.

Het vermijden van het hoogste punt
Het is aangeraden om tijdens een onweersbui bij niet-hoge gebouwen of vegetatie bescherming te zoeken. Het is namelijk van belang om hoge objecten te vermijden. Hiernaast is het belangrijk om zelf ook niet het hoogste punt te zijn.

Kooi van Faraday
Objecten met een metalen frame kunnen als kooi van Faraday dienen. Een auto of boot (met delen van metaal) die afgesloten kan worden kan bieden op een effectieve manier bescherming.

Bosbranden

Droge gebieden kunnen door bliksem vlam vatten. Bossen en droge vlaktes kunnen hierdoor in een rap tempo verdwijnen. Over de langere termijn is dit echter goed voor de natuur omdat hierdoor de grond weer vruchtbaar wordt. Meestal zit hier echter één of meerdere jaren tussen.