Munja je jedno od najupadljivijih električnih pražnjenja u prirodi, ali njen nastanak počinje mnogo pre nego što vidimo bljesak na nebu. U unutrašnjosti snažnog olujnog oblaka odvija se neprekidno pomeranje vazduha i čestica vode i leda, pri čemu se postepeno razdvajaju električni naboji.
Kako se u oblaku stvaraju uslovi za munju
Munja nastaje u snažnim olujnim oblacima, najčešće u kumulonimbusima, gde se istovremeno odvijaju jaka uzlazna i silazna strujanja vazduha. Unutar takvog oblaka temperatura se brzo menja sa visinom, pa se mogu naći kapljice vode, prehlađene kapljice i različiti oblici leda. U takvom okruženju sitne ledene čestice i kapljice učestvuju u procesima koji postepeno menjaju raspodelu naboja i pripremaju uslove za pražnjenje. Snažno strujanje vazduha neprestano pomera te čestice i dovodi ih u međusobne sudare. Pri tim sudarima dolazi do razdvajanja električnog naboja, pa pojedini delovi oblaka postaju pretežno pozitivno, a drugi negativno naelektrisani.
Takva raspodela ne nastaje odjednom. Olujni oblak se razvija kroz više faza, a električno polje postaje sve izraženije kako se u njemu gomilaju razdvojeni naboji. Što je oluja razvijenija, to su kretanje čestica i razmena energije unutar oblaka intenzivniji, pa se električno polje može brže pojačavati.
Šta se događa sa električnim nabojem
U pojedinim delovima oblaka preovlađuje negativan naboj, dok se pozitivniji regioni nalaze više ili u drugim zonama oblaka. Ta razlika stvara električno polje.
U razvijenom olujnom oblaku električni naboji nisu ravnomerno raspoređeni.
Kada električno polje postane dovoljno jako, vazduh više ne može da se ponaša kao savršen izolator. U njemu počinje proces jonizacije, tokom kojeg atomi i molekuli gube ili primaju elektrone, stvarajući uslove za prolazak električnog pražnjenja.
Putanja pražnjenja ne mora biti prava linija. Električni proboj napreduje u etapama kroz vazduh, tražeći povoljniji put prema oblasti suprotnog naboja. Kada se kanali povežu, kroz njih može poteći veoma snažna struja. Jonizovani vazduh tada omogućava da se električno pražnjenje širi kroz već pripremljen kanal. Taj proces traje veoma kratko, ali oslobađa veliku količinu energije.
Kako nastaje bljesak koji vidimo
Kada se formira provodni kanal kroz vazduh, električna struja naglo zagreva okolni gas. Temperatura u kanalu munje može dostići ekstremno visoke vrednosti, zbog čega vazduh postaje veoma svetao.
Bljesak koji vidimo zapravo je posledica tog zagrevanja i jonizacije vazduha. Munja može nastati unutar samog oblaka, između različitih delova oblaka ili između oblaka i tla, u zavisnosti od rasporeda naboja i uslova u atmosferi. Zbog ogromne energije oslobođene duž kanala, okolni vazduh se trenutno širi. Upravo taj nagli poremećaj pretvara se u zvučni talas koji prepoznajemo kao grmljavinu.
Iako ljudskom oku deluje kao jedan trenutni događaj, pražnjenje može imati više uzastopnih faza. Zbog toga se ponekad vidi treperenje ili više bliskih bljeskova duž približno iste putanje.
Zašto posle munje čujemo grmljavinu
Grmljavina nastaje zato što munja u veoma kratkom vremenu zagreva vazduh duž svog kanala. Naglo širenje tako zagrejanog vazduha stvara snažan poremećaj pritiska koji se kroz atmosferu širi kao zvučni talas.
Bljesak i zvuk nastaju gotovo istovremeno, ali do posmatrača ne stižu istom brzinom. Svetlost se širi mnogo brže od zvuka, pa munju najpre vidimo, a grmljavinu čujemo nekoliko sekundi kasnije.
Razmak između bljeska i grmljavine zato može dati približnu predstavu o udaljenosti oluje. Što je kašnjenje veće, olujni oblak je u pravilu udaljeniji od mesta sa kojeg posmatramo pojavu.
Zašto su munje povezane sa jakim olujama
Za razvoj snažne munje potrebni su izraženo električno polje i procesi koji mogu da razdvoje naboj. Snažna uzlazna strujanja u olujnom oblaku pomažu da se čestice leda i vode stalno sudaraju i razmeštaju, pa se električna razlika povećava.
Zbog toga se najintenzivnije munje obično javljaju u razvijenim olujnim sistemima, gde istovremeno postoje jaka strujanja, mnogo vode i leda i velika vertikalna razvijenost oblaka. Sam oblak bez dovoljno snažne dinamike ne mora proizvesti izraženo električno pražnjenje.
Munja je zato vidljiva posledica složenih procesa koji se odvijaju unutar oblaka. Ono što spolja izgleda kao jedan kratak bljesak zapravo predstavlja završni rezultat sudara čestica, razdvajanja naboja, stvaranja električnog polja i proboja kroz vazduh. I raspored naboja i kretanje čestica stalno se menjaju, pa se pojedina pražnjenja razlikuju po dužini, obliku i mestu na kojem nastaju.
