Onweer:
Onweer kan in verschillende situaties optreden en men maakt vaak onderscheid tussen
“warmteonweer” en “frontaal-onweer”. Het eerste ontstaat boven een sterk verhit aardoppervlak op een warme zomerdag en is vaak een lokaal verschijnsel. Frontaal-onweer komt meestal voor langs een koufront, waarbij koele lucht de vochtige en warme lucht verdrijft en deze buien komen in een groter gebied voor. Ook in winterse buien ,die ontstaan boven het warme zeewater, komt wel eens een onweersklap voor. Dan zijn de luchtlagen op grote hoogte erg koud (ca -35°C op 5 km hoogte).
Onweer komt vrijwel overal ter wereld voor waar vegetatie is. Dit betekent praktisch overal, behalve in de poolstreken en in woestijngebieden. Toch komt onweer ook boven zee voor. Dit is het gevolg van onweerswolken die hun origine boven land hebben en zich door luchtstromen boven zee uitbreiden. ‘Boven’ de poolcirkels (rond 65 gr. Noorder- en Zuiderbreedte) komt onweer vrij zelden voor. Het frequentst is het onweer dat in de tropen voorkomt. In Centraal-Afrika, met zijn zeer actieve vegetatie, komt onweer op meer dan 200 dagen per jaar voor, in Oeganda zelfs op 240 dagen. In Nederland onweert het gemiddeld 34 tot 38 dagen per jaar.
De activiteit van de onweersbuien kan van plaats tot plaats sterk uiteenlopen. Op de ene plaats kan een stortbui vallen, terwijl het op enkele kilometers daar vandaan droog blijft. Dit hangt af van de hoeveelheid condensatie of nanokernen die de vochtige lucht zijn binnen gedrongen door de elektrische wind die altijd ontstaat als er hoge spanningen aanwezig zijn. Het was Francis Hauksbee (1666 – 1713), die voor de Royal Society of London demonstraties gaf met het uitblazen van een kaars met behulp van een met coronagasontlading opgewekte elektrische wind. De turbulentie van de elektrische wind maakt dat windstoten en hagel heel lokaal optreden. Met behulp van bepaalde metingen is het tegenwoordig mogelijk, nog voordat enige vorm van bliksem zichtbaar is, aan te geven wat de hevigheid van een komend onweer is.
Angst voor onweer heet brontofobie.
Geluid
De knal bij de bliksemflits ontstaat doordat de lucht binnen het pad van de vonk sterk verhit wordt en uitzet. De snelle en plotselinge uitzetting van de lucht veroorzaakt een flinke schokgolf die hoorbaar is als donder.
Uit de tijd die verstrijkt tussen bliksem en donder kan men afleiden of het onweer nabij is. Het geluid legt in drie seconden een afstand van ongeveer één kilometer af. Als de donderklap binnen 10 seconden na de bliksemontlading te horen is dan is de betreffende ontlading op ongeveer 3 kilometer afstand. Daar buien zich over vele vierkante kilometers kunnen uitstrekken, geeft dit geen directe indicatie van de afstand van de bui, daar de ontladingen zich op verschillende plaatsen onder de wolk kunnen voordoen. De afstand waarop men onweer kan waarnemen is vrij groot. De bliksem kan men bij helder weer tot zo’n 150 į 200 km afstand nog zien. Op grote afstanden kan de bliksem op grote hoogte in volle duisternis nog gezien worden. De donder kan – afhankelijk van de weerkundige omstandigheden en andere geluiden – tot op ongeveer 25 km afstand gehoord worden.
Als het onweer erg dichtbij is hoort men alleen een scherpe knal. Als het onweer ver weg is hoort men een gedempt, maar wel langdurig donderen en narommelen. Dit verschil komt door drie effecten:
De geluidsabsorptie van de atmosfeer en de bodem. Over grote afstanden worden de hogere frequenties van het geluid geabsorbeerd, zodat alleen de lage frequenties overblijven. De scherpe knal bevat ook veel hoge frequenties, die als het onweer verder weg gehoord wordt, zijn geabsorbeerd.
De nagalm. Ook in de openlucht treden echo’s op, waardoor de eenmalige knal verandert in een langdurig donderen.
Omdat geluid zich relatief langzaam voortplant en het bliksemkanaal soms kilometers lang is, hoort men niet één klap, maar het geluid achterelkaar van steeds verder van het waarnemingspunt weggelegen punten van het kanaal.
Ontstaan
In de meeste buien verzamelt zich een positieve lading aan de bovenkant van de bui en een negatieve lading aan de onderkant. Het spanningsverschil tussen beide ladingen kan wel 300 miljoen volt bedragen, zodat de top van de bui sterk positief is ten opzichte van de ionosfeer en de onderzijde negatief ten opzichte van aarde.
Dit is echter ontoereikend voor overslag van een wolk die op meer dan 100 meter boven het aardoppervlakte hangt. Toch ontlaadt de wolk zich vooral daar waar vegetatie aanwezig is. Vegetatie verschilt fundamenteel met een gepunte metalen staaf, ook wel bliksemafleider genoemd. In geval van een bliksemafleider zal op de punt ervan eerst een zogenaamde corona gasontlading, ook wel Sint-Elmusvuur genoemd, ontstaan die ionen produceert met een lading tegengesteld aan de overhangende wolk. De ionen driften dus in de richting van de wolk, om er uiteindelijk contact mee te maken. Op dat moment is het mogelijk dat foto-ionisatie plaatsvindt, waardoor een sterk geleidend kanaal gevormd wordt tussen de wolk en de bliksemafleider, een vonkoverslag dus, die een deel van de elektrische lading van de wolk naar de aarde afvoert.
In geval van vegetatie liggen de zaken geheel anders. Immers, zoals reeds door William Gilbert in 1600 in zijn boek De Magnete werd beschreven, vertoont een druppel water onder invloed van een elektrisch veld een verhoging van de verdamping, ook wel elektro-evaporatie genoemd. Abbé Nollet constateert dat dit ook het geval is met vegetatie. Dus de sterk, bijvoorbeeld positief, geladen wolk trekt een onzichtbare negatief geladen evaporatiewolk uit de onderliggende vegetatie. Een dergelijke wolk wordt ook wel ruimtelading genoemd.
Deze ruimtelading zal zich in de richting van de wolk begeven. Dit betekent dat daarna de vegetatie geconfronteerd wordt met een erboven hangende negatieve ruimtelading. Het antwoord daarop is de emissie van een positieve ruimtelading door de vegetatie die langzaam door de bovenliggende negatieve ruimtelading naar boven wordt getrokken. Dit proces gaat door tot de eerste negatieve ruimtelading de geladen wolk dicht genoeg genaderd is om een vonk te laten overslaan. Dit maakt dat de spanning op de wolk één trapje lager in de richting de aarde gekomen is. Na enig aarzelen wordt dan de tweede trap naar beneden genomen, om uiteindelijk contact te maken met de aarde.
De naam voor dit fenomeen in de literatuur is “stepped leader”. De stroom op de contactplaats verwarmt aldaar de aarde, waardoor een door foto-ionisatie ondersteunde elektronen-emissie plaatsvindt die de wolk gedeeltelijk ontlaadt, deze wordt “upward streamer” genoemd. Daarna wordt hetzelfde kanaal weer gebruikt om positieve lading van de wolk naar aarde af te voeren. Dit proces heeft in het algemeen meerdere malen plaats, zogenaamde “multiple return strokes”.
https://www.alpenweerman.nl/onweer/