Wikipedia:Spørgehjørnet/Hvorfor opstår lyn?

Tilbage til Spørgehjørnet for børn og unge

Hvorfor opstår lyn?.
Hvilke processer fører til de store spændingsforskelle, som forårsager lynnedslag?
Hvorfor slår lyn fortrinsvist ned på land og ikke hav?

Det er nogle rigtigt gode spørgsmål, som jeg har valgt at svarer på under et.

Mennesker har altid været fascineret af tordenvejr, og hvorfor det opstår. I gamle dage, dengang man troede på den nordiske mytologi i Danmark, mente man at tordenen opstod, når Thor kørte sin stridsvogn over himlen i rasende fart.

Selv om man i dag prøver at forklare tordenvejr ud fra videnskabelige teorier, er man stadigvæk ikke helt sikker på fysikken bag lyn. Forskere er dog generelt enige om, at de store spændingsforskelle, der opstår, udvikles når is- og vandpartikler bevæger sig op og ned i skyerne, og gnides mod hinanden. Disse spændingsforskelle opstår både mellem forskellige steder i skyen og jorden.

Prøv at forestille dig, at du gnider en ballon mod dit hår, så der bliver udviklet lidt statisk elektricitet, der vil få dit hår til at stritte. Lidt på samme måde opstår der spændinger (bare meget større) i skyer, når partikler gnides mod hinanden. Der vil efterhånden opstå en højere spænding i toppen af skyen (positiv) og en lavere spænding i bunden (negativ). Derfor sker der også tit, at lyn springer fra et punkt i en sky til et andet og aldrig slår ned.

For at forstå hvad der foregår, skal man forstå hvad en spændingsforskel er. Som navnet antyder, er det en forskel i spænding. Spænding er volt (V), hvorimod strøm er ampere (A). Når man har en spændingsforskel, har man altså en forskel i volt mellem 2 punkter. Spændingsforskellen vil altid udlignes, hvis der er mulighed for det. Hvis du forbinder de 2 punkter med en ledning, vil strømmen udlignes, sådan så spændingen for begge punkter er ens. I din stikkontakt i vægen er der ca. 230 V. Det betyder, at der mellem stikkontakten og jorden (som er 0 volt), er en forskel på 230V. Hvis jorden havde en spænding på 100V, ville der kun være en spændingsforskel på 130V. Hvis du stikker fingeren i en stikkontakt får du stød, fordi strømmen fra stikkontakten løber igennem dig, og ned i jorden. Fordi jorden er så stor, og kan rumme så meget energi, vil al elektriciteten løbe ned i jorden (lidt forsimplet).

Det er måske lidt nemmere at forstå, hvis man illustrerer det med vand: Forestil dig 2 kar med vand: I det ene kar er der ikke noget vand, hvorimod det andet kar er helt fuldt. De 2 kar er placeret ved siden af hinanden. Nu forbindes karrene med en slange, så vil vandet fra det fulde kar løbe over i det tomme kar, indtil der er lige meget vand i begge kar. Men hvis du i stedet forbinder det fulde kar med jorden, vil alt vandet løbe ud på jorden, og der vil ikke være noget vand tilbage. En spændingsforskel virker i princippet på samme måde.

For at en strøm skal kunne løbe, skal der være et ledende materiale. Jorden er svagt ledende, og mennesker er også ledende. Det er derfor, man let får stød hvis man har bare tæer, men ikke så let får det hvis man har gummisko på, gummi isolerer nemlig. Luft er derimod en meget dårlig leder. Fordi der er så stor modstand i luft, skal der opbygges en meget stor spændingsforskel før lynet springer. Der skal bruges 10.000 volt for hver ½ cm en gnist skal springe (lidt mindre i regnvåd luft, fordi vand er bedre ledende end luft). Et lyn er i virkeligheden en stor gnist. Hvis der skal 10.000 volt til for at få et lyn til at springe ½ cm, kan du godt forestille dig at der skal rigtig rigtig mange volt til, for at få et lyn til at springe mellem jorden og skyerne. Et stort lyn kan faktisk have en spænding på flere milliarder volt!

En spændingsforskel kan sagtens være mellem en meget negativ spænding og 0 volt. Spændingsforskellen mellem -300V og 0V er den samme som imellem 0V og 300V. Så når bunden af skyen er meget negativ, og jorden er enten lidt negativ eller lidt negativ, opstår der en spændingsforskel mellem bunden af skyen og jorden. Som omtalt før skal der utroligt mange volt til før lynet springer. Jo længere afstand, jo flere volt. Derfor slår lynet som regel ned i høje bygninger, træer eller master, det skal der nemlig ikke bruges så meget energi på (det er derfor man aldrig må søge ly under et træ i tordenvejr). Grunden til at lynet som regel slår ned på land, er at vandet er fladt, og der derfor er længere ned til vandet end der er til jorden.

Grunden til at en lyn har ’grene’ er, at skyen sender ’følere’ ud for at finde jorden. Den laver disse grene for at finde den hurtigste vej til jorden. Den mest optimale vej (den korteste) vil blive ’stammen’ i lynet, men de små følere, vil også blive oplyst når strømme løber igennem. Derfor bliver lyn så flotte og forgrenede.

Du kan læse mere om torden og lyn på DMI.dk, der har en hel temasideom torden.

--B.A.C. 11. dec 2005 kl. 10:18 (CET)