Ten dzień młoda paralotniarka zapamięta do końca życia. Rutynowy trening zamienił się w koszmar, gdy kobieta niespodziewanie została zassana przez chmurę burzową – pisze Paulina Cylka.
Wydarzenie miało miejsce 16. lutego 2007 r. w Australii, tuż przed rozpoczęciem mistrzostw świata w paralotniarstwie. Burzowa chmura wyniosła startującą w barwach Niemiec Ewę Wiśnierską-Cieślewicz na wysokość 9947 metrów (to wysokość przelotowa samolotów pasażerskich!), gdzie panowała temperatura -50 stopni Celsjusza. Na tej wysokości kobieta była już nieprzytomna/ a jej ciało pokryło się lodem. Ocknęła się, gdy po 40 minutach opadła na wysokość 6900 m. Jak wykazały później urządzenia pomiarowe/ które miała przy sobie zawodniczka, maksymalna prędkość z jaką się wznosiła, wyniosla 20 m/s (czyli 72 km/h), a opadała z prędkością 33 m/s (120 km/h).
Udało jej się bezpiecznie wylądować, a cała przygoda zakończyła się tylko odmrożeniami.
Chiński zawodnik porwany przez tę samą burzę nie miał tyle szczęścia. Jego ciało znaleziono dzień później 50 mil od miejsca startu.
Chmury burzowe były jednym tylko ze zjawisk, jakie zachodzą w atmosferze, a które przedstawił nam w swoim wykładzie dr Szymon Charzewski z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN.
Atmosfera ziemska według umownej graniczy rozciąga się nad powierzchnią naszej planety do wysokości 100 km. Na tym pułapie przyciąganie ziemskie jest tylko o 3 proc. mniejsze niż na samym globie. Poszczególne warstwy to mieszaniny gazów o różnych gęstościach, różniące się proporcjami w składzie i temperaturą. Troposfera rozciągająca się do wysokości 12 km najgrubsza jest na równiku.
Atmosfera pochłania praktycznie całe szkodliwe dla życia na Ziemi promieniowanie.
Między powierzchnią planety a granicą przestrzeni kosmicznej rozciąga się świat fascynujących zjawisk atmosferycznych, które mogą zachodzić dzięki ciągłemu ogrzewaniu Ziemi przez Słońce do średniej temperatury 15 stopni Celsjusza.
Naturalna konwekcja czyli przemieszczanie się mas powietrza w atmosferze była przedmiotem badań wielu uczonych. Edward Norton Lorenz dzięki badaniom tego zjawiska opracował w 1963 r. teorię chaosu deterministycznego. W swych obliczeniach odkrył bowiem wrażliwość na zmiany początkowe: jeśli przy dokonywaniu obliczeń potrzebnych do symulacji „zachowań” atmosfery zmienimy (np. przez zaokraglenie) wysokość temperatury o chociaż mały odsetek/ po tygodniu symulacja będzie zupełnie niepodobna do tej/ którą przeprowadziliśmy bez zaokrąglenia opisującej temperaturę liczby.
Atmosfera jest modelem – tłumaczył fizyk. – Chociaż prawa nią rządzące są ustalone, nie jesteśmy w stanie okreslić dokładnie, jak się zachowa – bo nigdy nie znamy jej stanu w 100 proc. Dlatego można wierzyć prognozie na kolejny dzień – w chaosie są w końcu pewne regularności – ale tej na kolejny miesiąc nie można traktować poważnie.
Wspomniana już konwekcja w połączeniu z siłami Coriolisa(występującą w obracających się układach odniesienia – tu chodzi o obroty Ziemi i jednoczesne obroty mas powietrza) są źródłem pasatów, stałych ciepłych wiatrów wiejących w strefach międzyzwrotnikowych.
Innym przejawem tej siły są cyklony. Powstają one nad oceanami i tylko poza strefą równikową – minimum 500 km od równika, na nim bowiem nie występuje siła Coriolisa. Wszystko zaczyna się, gdy rzadkie i ciepłe powietrze nad oceanem spotka się z masą gęstego i zimnego powietrza z wyższych warstw. W pewnym momencie, trudnym do przewidzenia, następuje zachwianie równowagi i zaczyna się wymiana powietrza. Masy pędzą ku niżowi nad oceanem,a siła Coriolisa ‘zakręca’ je w kierunku zgodnym z ruchem zegara, jeśli cyklon tworzy się na półkuli południowej lub w stronę przeciwną, gdy na północnej.
Człowiek wykorzystuje siły wiatru w transporcie, energetyce i sporcie. W swoim wykładzie młody fizyk przedstawił nam działanie paralotni – skrzydła zszytego z dwóch warstw materiału, połączonych pionowymi paskami tkaniny. Paralotniarze startują na swoich skrzydłach w słoneczne dni, szukając na niebie cumulusów – te wskazują miejsca, w których krążą masy ciepłego powietrza. Dzięki prądowi pilot może się wznieść na wysokość 2 km, po czym zacząć poziomy lot. Rekord Polski w takim szybowaniu wynosi 269 km/światowy – 423 km.
Oczywiście, siły przyrody górują nad człowiekiem – stąd liczne paralotniarskie przygody z chmurami burzowymi.
Chmury te są niezwykłym zjawiskiem. Ich wysokość wynosić może do 20 km. Rzadko kiedy jest nam dane zobaczyć całą chmurę burzową, a ma ona kształt wielkiego kowadła. Najczęściej widzimy po prostu od dołu podstawę chmury, unoszącą się na wysokości 2-3 km. Niewidoczny dla nas szczyt skład się głównie z kryształków lodu ( wspomniana wcześniej paralotniarka mówiła, że widziała bryły gradu wielkości pomarańczy).
Wewnątrz chmury następuje segregacja ładunków i powstają silne pola elektryczne. Tak powstają błyskawice – przepływ prądu w kanale zjonizowanego powietrza o temperaturze 10 tysięcy stopni Celsjusza. Zazwyczaj główne wyładowanie poprzedzone jest rozgałęzionym wyładowaniem pilotującym – niekoniecznie z góry ku ziemi, także w rpzeciwnym kierunku. Towarzysząca temu fala uderzeniowa to – jak mówimy – grzmot. Większość wyładowań zachodzi wewnątrz chmury – dlatego słyszymy je, ale nie dostrzegamy piorunów.
Na średnich szerokościach geograficznych występuje często grad. Spada on z wyjątkowo rozbudowanych chmur burzowych. Najczęsciej na początku lata. Największa grudka, jaką udało się w świecie zmierzyć, miała 18 cm średnicy i spadła w 2003 r. w amerykańskiej Nebrasce.
Ten, który widziałem w Niemczech – opowiadał prelegent – też był wielki. Z zachwytem oglądałem kule lodu rozbijające szyby i lusterka zaparkowanych na ulicach samochodów. Z mniejszym entuzjazmem przyjąłem widok własnego samochodu. Ale właściwie wzorek na blasze mi nie przeszkadza, korozja się nie wdała – cieszył się, pokazując nam zdjęcie pokrywy silnika powgniatanej jak foremka do jajek.
Nam na głowy grad i deszcz, a czym my się atmosferze odwdzięczamy? Sprawa jest dyskusyjna – tłumaczył fizyk. Wiadomo, że przyczyniliśmy się do powiększenia dziury ozonowej. Jednak od 1985 roku emisja gazów jest stopniowo redukowana i za kilkadziesiąt lat warstwa ozonu odbuduje się.
Efekt cieplarniany jest naturalnym zjawiskiem/ korzystnym dla życia na Ziemi. Gdyby nie ono, średnia temperatura na powierzchni planety wynosiłaby -19 do -27 stopni Celsjusza. Zagrożeniem jest nasilanie się tego efektu, do czego przyczynia się spalanie paliw kopalnych oraz przemysłowa hodowla zwierząt.
Aby zaspokoić głód energetyczny, nie emitując spalin, powinniśmy przejść na energię jądrową. Jednak prawdziwą przyszłością jest energia słoneczna - zapowiada fizyk.
Człowiek i atmosfera – wrogowie czy przyjaciele?, 27 IX, Centrum Fizyki Teoretycznej PAN
