OKOLJE
Spektakularni meteoroloaki pojavi

Meteorologija preučuje naše ozračje in dogajanja v njem. Večina vremenskih pojavov se dogaja v spodnjih plasteh ozračja do višine nekako 10 km. Prav tu potekajo vremenski procesi, kot je pojav ciklonov, anticiklonov, vetrov v višinah in pri tleh, tu nastajajo oblaki, padavine, skratka vse, kar imenujemo vreme. Vremenskih pojavov je cela vrsta, nekateri so običajni, tako rekoč vsakodnevni, in na življenje z njimi smo tako navajeni, da jih skoraj ne opazimo. Jutranja rosa ali slana na tleh, pršenje in dež, zimska megla in nizki oblaki ... vse to se nam ne zdi nič spektakularnega. Seveda so tu še drugi vremenski pojavi, ki pa jih še prav posebej opazimo, saj nas lahko fizično prizadenejo ali pa so silno redki in lepi, da na nas naredijo globok vtis. Pogosto razvnamejo tudi našo domišljijo in ob njih se spletajo legende in simboli. In ravno o teh spregovorimo danes.

Tropski ciklon
Številni vremenski pojavi zrcalijo moč, ki jo ima narava. Takrat pogosto spoznamo, kako nemočni smo, kako nemočne so proti silam vremena naše tehnologije. Najboljši primer za to so tropski cikloni. Tropskim ciklonom  na Atlantiku rečejo hurikan po majevskem bogu Hurakanu, ki je znal odpihniti morja  ali pogubiti človeka s poplavami. Na Tihem oceanu ga poznajo kot tajfun, kar kitajsko pomeni velik veter, v Avstraliji pa pojavu rečejo kar ciklon. Tudi oznaka orkan je za tropski ciklon pogosta, saj označuje veliko moč vetra, ki dosega orkansko stopnjo po Beaufortevi lestvici. Že imena torej nakazujejo, da gre za res spektakularen pojav.

Za njegov nastanek mora imeti oceanska voda do globine 50 metrov temperaturo vsaj 26,5 °C, saj je to pogonska življenjska energija tropskega ciklona. Temperatura v atmosferi nad oceanom mora hitro padati z višino in na višini  okrog 5 km mora biti vlažen zrak. Tropski cikloni nastajajo vsaj 500 km od ekvatorja, kjer je odklonska sila zaradi vrtenja Zemlje že znatna. Potrebne so še začetne motnje v zračnih tokovih blizu površja in vetrovno striženje med površjem in zgornjimi plastmi atmosfere.

Tropski ciklon se razvije, ko se vlažen, topel tropski zrak dvigne nad oceanom in ustvari skupino sprva ločenih neviht. Te se kasneje med sabo povežejo, zrak se hitro dviga v višino  in oblikuje se široka spirala, ki se na južni polobli vrti v smeri urnega kazalca, na severni pa obratno. Začetek tropskega ciklona je najprej  tropska depresija z  vetrovi do 60 km/h. Od povprečno 80 takih motenj se jih okrog 5 razvija naprej v tropsko nevihto, vetrovi dosežejo hitrost do 120 km/h,  iz oblakov dobesedno lije voda, zrak pa je napolnjen z bliski in grmenjem. V polno razvitem tropskem ciklonu, ki ima premer od 300 do 800 km, pa lahko vetrovi dosežejo do 300 km/h. V središču tropskega ciklona je okoli 20 kilometrov široko območje jasnine brez hudih vetrov, imenovano oko. Življenjska doba tropskega ciklona je po navadi okoli 9 dni, lahko pa traja celo do 3 tedne. Odmre nad območjem, kjer nima več dotoka potrebne toplote in vlage, torej nad hladnejšim morjem ali nad kopnim. Tropske ciklone meteorologi poimenujejo izmenično z ženskimi in moškimi imeni za lažjo komunikacijo z javnostjo in centri za opozorila.

Njihovo moč meri Saffir-Simsonova lestvica s petimi stopnjami. Prva pomeni hitrost vetra do 153 km/h, višino valov do 1,5 m nad normalno in na kopnem poplave obalnih cest ter manjšo škodo na zgradbah. Pri stopnji 5 hitrost vetra  preseže 250 km/h, višina valov je več kot 5 m nad običajno, veter pa ruje drevesa, odnaša ladje, uničuje stavbe in nujna je evakuacija prebivalstva, ki živi v okolici do 15 km od obale. Bolj ko je dežela revna, brez organizirane meteorološke opozorilne službe, brez načrtov za ukrepanje v izjemnih razmerah, večji je tudi smrtni davek …

Tornado
Tornadi ne zahtevajo toliko smrtnih žrtev in napravijo manj škode kot tropski cikloni. So pa veliko bolj nepredvidljivi in svojo kratkoživost nadomestijo z izjemno silovitostjo.

Gre za nevihtni pojav, ki  pri nas nastane le izjemoma, pogost pa je v Severni Ameriki. Tornado je lijakast vrtinec zraka, vodnih kapljic in delcev s tal. Zgradi se z nevihtnega oblaka navzdol, ima premer med 20 m in 1 km ter potuje z nevihtno hitrostjo nekaj 10 km/h. V lijaku nastajajo močna vertikalna gibanja – do 80 m/s, okrog lijaka pa je močno vrtenje zraka (ciklostrofični veter) z veliko rušilno močjo. K tej prispeva še nenaden padec zračnega pritiska v kraju, ki ga prečka jedro vrtinca, tako da se lahko stavbe, ki jih tornado prehaja, raztreščijo. Znotraj glavnega lijaka, ki ima premer od pol metra do 50 metrov, se pojavi tudi do 6 manjših sesajočih lijakov. Več ko jih je, bolj uničevalen je tornado. Nad morji jih imenujejo trombe; te dvigajo v zrak vodo celo z ribami vred – drugje lahko ribe zato »dežujejo« na tla.

Jakost tornada opišemo največkrat z ameriško Fujitovo lestvico s 7 stopnjami Tornadi nad četrto stopnjo so uničevalni, med vsemi nastalimi pa jih je na srečo manj kot 5 %.  V ZDA so se že nekajkrat pojavili tornadi šeste stopnje in povzročili ogromno škode in več sto mrtvih. Tornadi najvišje stopnje so zaenkrat le teoretično mogoči. Hitrost vetra v takem tornadu bi bila prek 500 kilometrov na uro. Tornadi  lahko nastanejo tudi pri nas, vendar jih redko opazimo in do zdaj verjetno nikoli niso presegli prve stopnje. Avgusta 1986 je tornado prizadel vas Hotedršico, lani junija pa gozdove na Jelovici.

Strela
Če strele opazujemo iz varnega zavetja, so prava paša za oči. Vemo pa, da strele tudi ubijajo in ranijo – tako vsako leto postane žrtev strele na Zemlji več sto ljudi, a strel je vsako sekundo nekaj tisoč. 

V ozračju imamo vedno električno polje: v mirnem vremenu je njegova jakost v spodnjih plasteh atmosfere le okrog 130 V/m. Zrak je pozitivno naelektren, tla pa so glede nanj negativna. Ob nevihtah se jakost električnega polja močno poveča – vse do jakosti 3 MV/m in zrak postane zaradi ionizacije močno prevoden. Takrat nastopi skoraj trenutno razelektrenje oziroma strela. Napetosti v nevihtnih oblakih pred strelo dosežejo milijarde voltov. Ko napetost v horizontalni smeri ali proti tlom dovolj naraste, si prične strela utirati pot. Najprej preskoči razdaljo nekaj 10 m daleč. Tej streli pravimo vodilna strela. S tem tokom se pretoči presežek naboja od oblaka navzdol proti tlom. Po 50 mikrosekundah vodilna strela naredi nov korak; temu pravimo postopna strela. Mnogi od krakov te strele ne najdejo poti k tlom. Ko pa se eden od krakov približa tlom na kakih 50 m, se od tal pojavi povezovalni tok in navzgor udari povratna ali glavna strela, ki ima že utrto pot. Največkrat se udar strele nekajkrat ponovi. Novi »začetni streli« zdaj ni več treba iskati poti proti tlom. Imenujemo jo direktna strela, hitrost njenega širjenja pa je okrog 2000 km/s. Sledi ji nova povratna strela in vse skupaj se navadno v manj kot pol sekunde nekajkrat ponovi. Ker se zrak v tem kanalu močno segreje – na temperaturo okrog 30.000 C, svetlo zažari kot blisk. Ob tem močno naraste tlak in se kot grom v obliki udarnega vala in zvoka širi navzven od osi strele. Naše uho zazna rezek pok, če strela udari blizu. Kompresijski val se odbija od tal in od različnih zračnih plasti in pride do naših ušes iz večje razdalje kot značilno bobnenje in grmenje. Grmenja na več kot 20 km navadno ne slišimo več, medtem ko se bliskanje vidi tudi 200 km daleč. Energija električnega polja se torej pri blisku pretvarja v svetlobo, v toploto in energijo zvočnih in drugih valov.

Mavrica
Svetloba je elektromagnetno valovanje, z majhno valovno dolžino, ki nam včasih omogoči čudovite pojave na nebu. Mnogim je mavrični lok najlepši svetlobni pojav, saj je mavrica povezana z verovanji in simboli. V legendah je njen lok vez med življenjem na Zemlji in onstranstvom.

Mavrica nastane, ko sije sonce in hkrati dežuje. Lahko nastane tudi ob vodometu ali slapu, ki ga obseva sonce. Izjemoma se pojavi tudi ob luninem svitu, a ni obarvana, marveč le bela s svetlim rdečim robom. Mavrica nastaja zaradi loma in odboja sončnih žarkov na vodnih kapljicah, na katerih svetloba razpade v spektralne barve, ki po odboju dospejo do našega očesa. Ker oko ne razloči kapljic, je mavrica videti kot nepretrgan trak.

Pojavita se lahko ena ali dve mavrici. Mavrica prvega reda se pokaže pod kotom 42 stopinj, druga pa se boči še za 9 stopinj navzven. Prva ima notranji rob vijoličast, sledijo modra, zelena, rumena, zunanji rob pa je rdeč. Pri sekundarni mavrici si sledijo barve v nasprotnem zaporedju, saj se žarki lomijo dvakrat. Mavrične barve so močno odvisne od velikosti kapljic. Če je njihov premer od 1 do 2 milimetra, bodo barve čiste in izrazite. Pri kapljicah s premerom 0,01 milimetra pa opazimo le belo mavrico, ki jo povzroči uklon svetlobe.

Višino mavrice določa višina sonca. Če je to nižje, je mavrica višje in obratno. Če pa je sonce previsoko nad obzorjem,  se mavrica žal ne pojavi. Mavrico kot poln krog lahko opazujemo le z visokega hriba ali iz letala. Mavrice so pri nizkem soncu izrazitejše ob vznožju lokov, kjer mavrico tvorijo tako majhne okrogle kot večje sploščene kaplje. Na vrhu večje kaplje ne sodelujejo pri nastanku mavrice.

Halo
Ljudje hitro prepoznamo mavrico, veliko več težav pa imamo pri podobnem meteorološkem pojavu – haloju. Haloji so  barvni obroči okoli Sonca ali Lune in njihov vzrok je lom svetlobe na ledenih kristalčkih v prosojnih visokih oblakih, ki zastirajo Sonce ali Luno. V takih oblakih lebdijo kristali v obliki šesterokotnih prizem, veliki le od nekaj stotink do nekaj desetink milimetra. Najizraziteje opazimo mali halo, ki je obroč s polmerom 22° okoli Sonca ali Lune. Notranji del se začenja z ostrejšim rdečim robom, zunanji del obroča je modrikast in neoster, saj se modra svetloba pri prehodu skozi kristalček odkloni malenkostno bolj kot rdeča. Prehod žarkov skozi kristalčke je v bistvu enak prehodu skozi ledeno prizmo z lomnim kotom 60°. Včasih opazimo tudi pojav dveh svetlih lis na obroču haloja, ki jima pravimo sosonci. Lisi lahko opazimo tudi ob svitu svetle Lune. Ker ledeni kristalčki težijo pri padanju v mirnem ozračju, to povzroči še  koncentracijo svetlobe na zgornjem (spodnjem) delu obroča haloja. Pojav vidimo v obliki loka, ki se dotika haloja.

Možne so tudi redke kombinacije hala s sosonci in pa sončevimi stebri (na fotografiji). Pri sončevem stebru ne gre za lom svetlobe na ledenih kristalih, ampak tudi za sočasni odboj na kristalu. Svetloba se odbija od tistih kristalov, ki so pri padanju usmerjeni v vodoravni smeri. Sončeve stebre je možno videti zjutraj ali zvečer, ali v polarnih območjih, ko je Sonce nizko nad obzorjem. Včasih se pojavi tudi sončni obroč zaradi odboja svetlobe od ploskev kristalov, če so ti v takem položaju, da delujejo kot mala zrcala.
Obstaja še nekaj halojev, ki pa so silno redki, na primer 9-stopinjski halo ali celo eliptične oblike halojev. Halo in spremljajoče oblike na nebu niso redki gostje, še zlasti pozimi.

Fatamorgana
Fatamorgana je resničen optični pojav, ki si ga ne domišljamo in ga lahko fotografiramo. Beseda je italijanski prevod imena polsestre legendarnega keltskega kralja Arturja vile Morgan, ki je spreminjala svojo obliko. Angleži in Francozi uporabljajo sinonim mirage (izg. miraž), ki lepo kaže na nastanek fatamorgane. Gre namreč za zračna prezrcaljenja  majhnih delov površja v zelo povečane in pokonci postavljene obrise, ki spominjajo na visoke stene, vrhove, stolpe, gradove.

Fatamorgana je zračno zrcaljenje, ki nastane zaradi širjenja svetlobe skozi plasti ozračja, katerih gostota in s tem lomni količnik se spreminjata od plasti do plasti. Žarki pridejo v naše oko po različno ukrivljenih poteh in zato je slika premaknjena glede na pravo smer predmeta. Vedno je premaknjena v smer toplejšega in redkejšega zraka.

Ker so značilnosti zrcaljenja odvisne od tega, kako se temperatura zraka spreminja z višino, zlasti nekaj metrov nad tlemi, poznamo dve vrsti fatamorgane. Imenujemo ju spodnje in zgornje zračno zrcaljenje.  Pri spodnjem zračnem zrcaljenju imamo zelo pregreta tla (asfalt ali zelo toplo morje), više pa temperatura zraka pada. Žarki se lomijo tako, da sliko predmeta vidimo obrnjeno in pod predmetom – od tod ime spodnje zrcaljenje. V vročih dneh lahko tako vidimo na suhi cesti mlake vode, puščavski popotniki pa jezero sredi puščave, nebo ali oblake. V resnici je to le preslikana slika neba.

Do zgornjega zračnega zrcaljenja pride pri nas mnogo redkeje, pogosteje pa v polarnih krajih. Nad tlemi mora biti zelo mrzel zrak, zgoraj pa je toplejši. Ob taki temperaturni inverziji se žarki krivijo proti Zemlji in sliko predmeta dvignejo nad njegovo pravo lego. Tako nenadoma vidimo hribe onstran kotlin. Ker je Zemlja okrogla, lahko žarki potujejo zelo daleč in fatamorgana nam približa res oddaljene predmete. Slika je lahko tudi deloma ali v celoti obrnjena ali pa je mešanica več slik. Najspektakularnejše slike se lahko prikažejo nad severnimi morji, kjer mornarji lahko vidijo iluzije plavajočih mest in ladij na nebu.

Severni sij
Severni sij ali aurora borealis pravzaprav ni meteorološki pojav, čeprav se dogaja v ozračju. Pojavi se od 100 do 250 km nad nami, kjer ni več vodne pare in »vremena«. Cetudi ni povezan z vremenom, pa je zanesljivo eden od vecjih nebesnih spektaklov in je zato buril ze domisljijo nasih prednikov. Pojavu so pripisovali preroško moč, saj naj bi napovedoval bolezni, vojne in druge nadloge.

Severni sij vidimo kot žarečo zaveso raznobarvne svetlobe, ki se približuje opazovalcu. V bistvu vidimo elektromagnetno sevanje, ki ga sevajo vzbujene molekule zraka, običajno so to molekule kisika in dušika. Sevanje ima značilne barve, ki pa so odvisne od višine, na kateri so že omenjene molekule.  Nad višino 250 km lahko opazimo rdečo barvo, ki jo seva vzbujen kisik. Nižje, tja do 100 km, seva kisik zeleno, medtem ko pod 100 km višine dušik oddaja modro in rdečo svetlobo.

In kaj vzbudi molekule, da začno nenadoma žareti v barvah polarnega sija? Vzrok je sončni veter ali  plazma nabitih delcev, ki se hitro giblje od Sonca proti Zemlji. Zemljo obdaja njeno lastno magnetno polje, ki jo ščiti pred takimi energetskimi nabitimi delci, a blizu polarnih kap je območje, kjer delci iz sončnega vetra in kozmično sevanje lahko prispejo do zemeljskega površja. Zato lahko blizu severnega in južnega tečaja opazujemo ta spektakel narave, zlasti takrat, ko je sončna aktivnost povečana, to je ob občasnih magnetnih viharjih. Severni sij je mogoče opazovati tudi v naših krajih, škoda je le, da je ta pojav pri nas  izredno redek.

Besedilo: Lucka Kajfez Bogataj; fotografije: Shutterstock