Munje i tutnjavi zvuk grmljavine nikada ne prođu nezapaženi, a intrigiraju ljude stoljećima. Stari Grci su vjerovali da je grom oružje Zeusa, grčkog boga munje. Prema skandinavskoj mitologiji, Thor se smatrao bogom groma. U hinduističkoj mitologiji Indra se smatrala božicom neba i groma. Grom se smatra svetim i čarobnim, oduvijek.
Danas, s napretkom znanosti, shvatili smo točno što uzrokuje grmljavinu i njezine prepoznatljive zvukove.
Što uzrokuje grmljavinu?
Jednostavnim riječima, grmljavina je zvuk koji proizvodi munja.
Sve počinje oblakom napravljenim od kapljica vode i kristala leda. Tijekom grmljavine, ti se kristali leda kreću i sudaraju. U tom procesu oni međusobno prenose svoje elektrone, što rezultira stvaranjem pozitivno i negativno nabijenih čestica.
Oluja i vjetar uzrokuju da se lakši pozitivni ioni pomaknu prema gore, a teži negativni ioni slegnu. Tako se naboj u oblaku odvaja. Kako se ti naboji gomilaju, oblaci čekaju priliku da se nekako isprazne i neutraliziraju.
Nakon toga, kada se oblaci uzdižu iznad pozitivno nabijenog tla, negativni naboji oblaka i pozitivni naboji tla pokušavaju uspostaviti vezu. Kada se to dogodi, dolazi do iznenadnog pomaka elektrona kroz sićušni zračni kanal i BOOM — svjedočimo bljesku munje!
Munja se može dogoditi unutar oblaka, između dva oblaka ili između oblaka i zemlje. Udar munje proizvodi ogromnu količinu energije u obliku topline i svjetlosti, a ova vrućina uzrokuje šokantan zvuk grmljavine.
Anatomija groma
Ogromna toplina koju oslobađa munja pregrijava zrak oko sebe. Kao rezultat toga, molekule zraka snažno vibriraju i naglo se šire, šaljući udarni val kroz zrak. Ovo naglo kretanje zraka naše uho percipira kao pucketanje grmljavine.
Ali to nije sve. Ako ste ikada čuli grmljavinu, znate da je ne možemo definirati kao poseban zvuk s početkom i krajem. Rezonirajući zvuk grmljavine mješavina je različitih frekvencija, što ga čini nepredvidivom, ali prepoznatljivom melodijom prirode.
Započinje glasnim pucketanjem zvuka koji se naziva udar groma, nakon čega slijedi prigušeno pucketanje koje se naziva grmljavina.
Što je grmljavina?
Kao što je ranije rečeno, munja proizvodi ogromnu količinu topline. U stvari, udar groma može zagrijati okolni zrak na temperaturu gotovo 5 puta topliju od površine sunca! Kao što svi znamo, kada se zrak zagrije, on se širi.
Međutim, kada se zrak zagrije do gotovo 30 000 stupnjeva u djeliću sekunde, širenje je slično eksploziji. Zapravo, zove se eksplozivna ekspanzija i stvara udarne valove slične zvučnim udarima u atmosferi.
Slično, kada munja prestane, vrući zrak se brzo hladi. To uzrokuje iznenadno sabijanje ekspandiranog zraka, što rezultira implozijom. Ti udarni valovi nastali naglim širenjem i kompresijom zraka su ono što čujete kao zaglušujući prasak koji se naziva udarom groma.
U prosjeku se grmljavina može čuti do 16 km od izvora munje. Što ste bliže munji, veće su šanse da čujete grmljavinu, i veće su šanse da vas udari grom! Međutim, kako se udaljenost povećava, zvuk postaje prigušeniji pa umjesto oštrog praska možete čuti rezonantni bum. Ovaj zvuk se zove grmljavina.
Zašto grmljavina grmi?
Kada čujete riječ grmljavina, prvo što vam može pasti na pamet je umirujući i tutnjavi zvuk na nebu.
Kako se grmljavina širi kroz atmosferu, može se apsorbirati, reflektirati, preklapati, oslabiti ili prigušiti ovisno o udaljenosti i okolini. Svi ovi čimbenici pretvaraju grmljavinu u tihu tutnjavu.
Kako munja utječe na zvuk grmljavine
Cik-cak oblik munje jedan je od razloga za tutnjavu. Budući da zvuk iz različitih dijelova munje dopire do naših ušiju u različito vrijeme, umjesto oštrog praska, čujemo neprekidan zvuk.
Štoviše, udar groma se sastoji od višestrukih udara groma. Jedno istraživanje je pokazalo da se u prosjeku bljesak munje sastoji od 3 do 7 udara koji se javljaju unutar 1 do 3 sekunde. U takvim slučajevima, zvuk iz više udara munje može se preklapati i proizvesti prasak pukotina i tutnjava.
Osim ovih čimbenika, zvuk grmljavine ovisi i o snazi munje te o kanalu zraka kroz koji ona struji.
Slabljenje grmljavine
Prigušenje je još jedan čimbenik koji rezultira tihom grmljavinom. Grmljavina se sastoji od mješavine frekvencija, od visokih do niskih. Međutim, čimbenici kao što su apsorpcija zraka i udaljenost oslabit će ove valove.
Nekoliko čimbenika uključujući temperaturu, snagu vjetra, turbulenciju, lokalnu topografiju i molekularne interakcije također utječu na zvuk grmljavine. Na primjer, ako na tlu ima mnogo drveća ili planina, zvuk se odbija i odjekuje, što dovodi do rezonantnije tutnjave. Grmljavina uvelike ovisi o stanju okoliša, zbog toga je tako nepredvidljiva,.
Dakle, grmljavina počinje kao veličanstven prasak i umire kao slabašan šum.
Može li se grom koristiti za mjerenje udaljenosti munje?
Svi znamo da svjetlost putuje brže od zvuka. To je razlog zašto čujete zvuk grmljavine kratko vrijeme nakon što vidite munju. Svjetlost putuje brzinom od oko 299,792,458 metara u sekundi, što znači da vidite munju (gotovo) u istom trenutku kada se pojavi. Međutim, zvuku je potrebno 3 sekunde da prijeđe 1 km, zbog čega grmljavinu čujete mnogo kasnije. Pogledajmo kako nam to pomaže izračunati udaljenost munje.
U trenutku kada vidite bljesak munje, počnite brojati sekunde dok ne čujete grmljavinu. Budući da je zvuku potrebno 3 sekunde da prijeđe jedan kilometar, dijeljenje ukupnog vremena s 3 daje nam udaljenost koju je zvuk prešao.
3 sekunde = 1 km, 6 sekundi = 2 km, 9 sekundi = 3 km i tako dalje.
Na primjer, ako čujete grmljavinu 6 sekundi nakon što vidite munju, ukupna udaljenost koju zvuk prijeđe je 6/3 = 2, što znači da se munja dogodila 2 km od vas. To također znači da je vrijeme da se sklonite i ostanete na sigurnom.
