Onweer en Zeilen | Wat moet ik doen bij onweer tijdens het zeilen?

16 december 2008

Het weer, Praktijk

Onweer en Zeilen

Weer bestaat uit een aantal verschijnselen in stromingen in de lucht rond onze aarde. De bron van deze verschijnselen is De zonnewarmte die de aarde bereikt. Soms ontstaan zulke verschijnselen, depressies bij voorbeeld, door grote temperatuurverschillen, waarbij de verschijnselen heviger zijn naarmate de verschillen groter zijn en naarmate ze met meer warmte gepaard gaan. Op andere plaatsen en momenten is het alleen de warmte op aarde die de verschijnselen veroorzaakt. Ook dan zijn ze heviger als er meer warmte mee gemoeid is. Deze warmte wordt direct geleverd, doordat de zon de aarde verwarmt en deze de lucht erboven. Maar ook indirect wordt er warmte geleverd door het water dat uit oceanen en van ontinenten verdampt. Bij condensatie van deze damp, dus wanneer er wolken gevormd worden, komt die warmte vrij. Vanaf het moment dat er bewolking ontstaat, komt er vaak zoveel warmte vrij dat de opstijgende lucht veel minder afkoelt dan de omgeving en de stijgende beweging enkele kilometers doorgaat. Bijna als een motor die zichzelf van brandstof voorziet, Naast de met grote heftigheid gepaard gaande verschijnselen, zoals onweer, biedt de atmosfeer ook een aantal zaken die bekend staan als de optische verschijnselen. Deze hebben te maken met de manier waarop zonnestralen door vocht en stof in de atmosfeer verstrooid en gebroken worden, zoals bij de regenboog en haloverschijnselen. Op deze en de volgende pagina’s gaan we echter alleen in op het verschijnsel onweer.

 

Onweer verschijnselen

Onweer verschijnselen bij zeilenOnweer is een bijzonder opvallend verschijnsel dat vrij vaak in Nederland voorkomt. Op gemiddeld 107 dagen per jaar onweert het wel ergens in ons land. In de zomermaanden juli en augustus gemiddeld zestien dagen per maand, in de wintermaanden december, januari en februari slechts op drie dagen per maand. Net als alle andere verschijnselen in het weer nemen ook bij onweer de hoeveelheid en hevigheid toe als het warmer wordt. In de zomer ontstaat onweer vooral boven het warme land, terwijl in de herfst de onweersbuien juist voor onze kust liggen, boven het relatief warme zeewater.

Onweer bestaat uit twee verschijnselen, die overigens wel met elkaar te maken hebben: donder en bliksem. Het zijn de audio en video van hetzelfde meteorologische proces. Van de bliksem, een lichtende flits in de lucht, is bekend dat die kan inslaan. In Nederland gebeurt dat zo’n 100.000 keer per jaar. Dat lijkt veel, maar per vierkante kilometer is het maar twee of drie keer in een heel jaar, dus de kans dat de bliksem bij u inslaat, is niet zo groot. Wat er kan gebeuren als de bliksem inslaat, is beter te begrijpen als u weet wat bliksem precies is.

 

Elektronen

Onweer, bliksem en donder, ontstaat door een elektrische stroom. Net als in het stopcontact bij u thuis is er een spanningsverschil nodig tussen een kant met positieve elektriciteit en een kant met negatieve. Er ontstaat een stroom, die bestaat uit elektronen die van de negatieve kant naar de positieve kant lopen. Deze elektronen zijn negatief geladen deeltjes die rond de kernen van atomen draaien. Alle materie op aarde is opgebouwd uit atomen, heel kleine deeltjes die nog steeds de eigenschappen van de materie hebben. Op hun beurt bestaan atomen uit een positief geladen kern waarom heen negatief geladen elektronen zich verplaatsen.

 

Elektriciteit In de lucht

De atmosfeer is altijd elektrisch geladen, onderin is ze negatief, bovenin positief. Dit ladingsverschil is echter onvoldoende om grote stromen op te wekken. Er lopen wel kleine stromen die gecompenseerd worden door sterke verticale luchtbewegingen waardoor het ladingsverschil constant blijft.Soms zijn dit zulke grote ladingsverschillen dat er wel sterke stromen gaan lopen, met onweer als gevolg. Dit zijn dezelfde krachtige bewegingen die ook bij buien horen en onweer ontstaat dan ook in zware buien, vaak gepaard gaande met windstoten en hagel. Maar het ontstaat pas als het temperatuurverschil tussen de lucht op aarde en de lucht bovenin groot genoeg is, met andere woorden als de verticale bewegingen sterk genoeg zijn. Een vuistregel is een verschil van minstens 40’C tussen de grond en vijf kilometer hoogte.

 

Elektriciteit in een buienwolk

Onweer ontstaat door verschil in elektrische lading tussen delen van een buien wolk, of tussen twee wolken of tussen een wolk en de aarde. Over hoe deze verschillen tot stand komen, zijn verschillende theorien in omloop. Een van de meest aanvaarde is als volgt. In een wolk, op enkele kilometers hoogte, zitten onderkoelde druppels. Op het moment dat deze tegen een ijskristal botsen, bevriezen ze. Dat begint aan de buitenkant. Zoals warmte nodig is om ijs te laten smelten, komt er warmte vrij als water bevriest. De warmte die vrijkomt wanneer de buitenkant van de druppel bevriest, wordt door het binnenste deel van de druppel opgenomen. Hierdoor blijft de binnenkant vloeibaar en ook warmer dan de bevroren buitenkant. Door dit temperatuurverschil komt er een klein elektrisch stroompje van buiten naar binnen op gang, de zogenoemde thermo-elektriciteit. De bevroren buiten kant wordt positief, het vloeibare binnenste negatief. Geleidelijk zet de bevriezing van buiten naar binnen door. Nu zet water uit als het bevriest. Zet u maar eens een bakje water in de diepvries, na enige tijd springt dat kapot. Doordat de bevroren buitenkant van de druppel uitzet, wordt de druk binnenin enorm groot. Zo groot dat de druppel uit elkaar spat in kleine ijssplinters en een vloeibare kern. De lichte ijssplinters zijn positief geladen, de zwaardere vloeibare kern, een onderkoeld druppeltje, negatief. De lichte splinters drijven met een opwaartse stroming naar boven, de zwaardere druppel zakt naar beneden.

Omdat het hier om miljarden en miljarden splinters en druppels gaat, wordt de wolk bovenin sterk positief geladen en onderin negatief. Een elektrische stroom wordt opgewekt door een spanningsverschil, tussen positief en negatief, nu aan die voorwaarde is voldaan kan er een stroom gaan lopen.

 

Bliksem en donder

Onweer en zeilenDoor de opgaande en neergaande stromingen in een bui zijn er meestal verschillende niveaus met een verschillende lading. De meeste stromen lopen in een wolk of van wolk naar wolk. Dit is goed te merken op warme zomeravonden wanneer de zon al ondergaat maar het nog warm is en benauwd. Vanuit de verte naderen onweersbuien, die ergens anders zijn ontstaan maar door de nog steeds opstijgende warme lucht actief blijven. Voordat u het weet, zit u er middenin. Overal om u heen flitsen bliksemschichten. Niet naar de grond, maar horizontaal. Kilometers lange oplichtende paden in het donker, waarachter de opbellende wolken even in het licht staan. Een mooi gezicht. Bij een bliksem van een wolk naar de aarde lopen er grote concentraties elektronen, de negatieve elektriciteit, naar de aarde. Dat gaat niet zomaar. Eerst wordt de onderkant van de wolk sterk negatief geladen waardoor de negatieve deeltjes in de aardkorst worden afgestoten. Door het spanningsverschil schieten de elektronen in de richting van het aardopper vlak. Maar lucht is een slechte geleider, wat wil zeggen dat de elektronen er niet gemakkelijk doorheen kunnen. Om thuis een stroom te laten lopen, brengt u een koperdraad, met daaraan een of ander apparaat of een lamp, aan tussen de twee polen van het stopcontact om de stroom te geleiden. Maar zulke draden zijn er niet in de atmosfeer en de elektronen zoeken zelf de weg van de minste weerstand, of beter: ze ‘maken’ de weg. Ze bereiden een kanaal waar steeds schoksgewijs nieuwe eiektronenconcentraties inschieten. Elke volgende lading komt verder dan de vorige. Om de vijftig microseconden en met snelheden van honderdvijftig kilometer per seconde verlengt elke lading het kanaal met enkele tot tientallen meters. In korte tijd ontstaat hierdoor een grillig pad van enkele centimeters breed van de wolk naar de aarde. Overigens is er niet slechts een kanaal. Omdat de lucht zo slecht geleidt, ontstaan er nogal wat zijpaden die op enige afstand van het hoofdkanaal doodlopen. Met het oog zijn deze niet te zien, daarvoor gaat het te snel. Maar op de foto zijn deze wel vast te leggen. Terwijl dit gebeurt, is het aardoppervlak positief geladen. Zelfs de lucht doet een beetje mee, want vanaf de hoogste punten, kerktorens, masten, bomen, tentstokken, hengels, mensen, reikt een klein positief geladen kanaaltje naar boven in afwachting van de naderende elektronen. Vlak voordat beide kanalen elkaar bereiken, kan er al een vonk verspringen. Dat verschijnsel is zichtbaar als een vlammetje bovenop het hoge punt en heet Sint Elmusvuur. Op het moment dat beide kanalen elkaar werkelijk raken, ontstaat kortsluiting. Vanaf dit ontmoetingspunt krijgen de elektronen eindelijk de gelegenheid op volle snelheid naar de aarde te stromen. Hierdoor wordt dit kanaal gloeiend heet zodat het een wit licht uitstraalt. Het punt van kortsluiting verplaatst zich vervolgens in de richting van de wolk. Terwijl de elektronen van de wolk naar de aarde stromen, verplaatst de bliksem zich dus van de aarde naar de wolk. Dit is te vergelijken met het oplossen van een file. De voorste auto’s rijden alweer terwijl het achterin nog stilstaat. Het punt vanwaaruit de voorste auto’s gaan rijden, verplaatst zich geleidelijk naar achteren, totdat ook de achterste auto’s kunnen gaan rijden. Bij het punt van kortsluiting gebeurt hetzelfde. Tot aan dat punt kunnen de elektronen niet op volle snelheid wegstromen. Ze staan als het ware in de file en de voorste elektronen stromen al met grote snelheid terwijl de andere nog niet veel verder kunnen.

De zone met grote hitte en fel licht beweegt zich dus van de aarde naar de wolk. Het ‘kruipt’ met een snelheid van ongeveer een tiende van de lichtsnelheid door het voorgevormde kanaal naar boven. Dit heeft tot gevolg dat dit kanaal in nauwelijks tien microseconden verhit wordt tot zo’n 10.000’C. Dit is wat u ziet: de bliksem. Het gevolg van deze plotselin ge hitte is dat de lucht in het kanaal ineens uitzet, en vanwege de plotselinge, zeer grote hitte gebeurt dat uitzetten met een knetterende klap: de donder. Omdat de snelheid van licht zoveel sneller is dan die van geluid, 300.000 kilometer per seconde tegen 300 meter per seconde, ziet u het veel eerder bliksemen dan dat u het hoort donderen. De bliksem ziet u namelijk meteen, maar op het geluid moet u even wachten. Wanneer u direct na de bliksem begint te tellen, kunt u uitrekenen boe ver het onweer bij u vandaan is. Drie tellen tussen flits en donder komen overeen met een afstand van ongeveer een kilometer. Omdat de donder zo langzaam is en het bliksemkanaal soms kilometers lang, hoort u niet een klap, maar achter elkaar het geluid van steeds verder van u weggelegen punten van het kanaal. Dit verklaart het rommelen. Overigens blijft het kanaal ook na de ontlading nog even bestaan. Wanneer in wolk snel genoeg nieuwe negatieve lading stroomt naar de plek waar die verdwenen is, volgt er meteen een nieuwe ontlading. Dat gaat zo snel dat er binnen een seconde soms tien ontladingen door hetzelfde kanaal kunnen plaatsvinden. Tien bliksems dus in een seconde. Dit verklaart waarom de bliksem vaak flikkert.

 

Schade door onweer tijdens zeilen

Bliksem zoekt zich een weg door de lucht. Pas in de onderste vijftig tot honderd meter zoekt het de meest ideale punten op aarde. Vaak zijn dat punten die door hun hoogte boven de omgeving uitsteken. Wanneer de bliksem inslaat, kan dit schade veroorzaken die kan uiteenlopen van brand tot ontploffing. Dat komt omdat er in feite twee soorten bliksem zijn: een kortdurende en een langdurige. De korte bliksem is een stroomstoot van 5000 tot 200.000 ampere en duurt korter dan 0,001 seconde. Ter vergelijking: de stroomsterkte in een huis is meestal zestien ampere of minder. Toch is de bliksem als energiebron niet bruikbaar, omdat de tijdsduur veel te kort is. Door de enorm hoge temperatuur van deze korte bliksem, ongeveer 30.000’C, kan in de nabije omgeving een luchtdruk ontstaan die ongeveer honderd keer groter is dan de gewone luchtdruk. Hierdoor kunnen explosies plaatsvinden waardoor schade kan ontstaan, De langdurige bliksem heeft een heel ander karakter. De stroom is minder heet en heeft een veel lagere sterkte, honderd tot driehonderd ampere, maar duurt enkele tienden van een seconde. Deze stroom is te vergelijken met die welke gebruikt wordt om te lassen. Deze bliksem veroorzaakt vaak brand. Beide typen bliksem kunnen bij mens en dier verwondingen veroorzaken en zelfs dodelijke gevolgen hebben. De verwondingen zijn uiteenlopend van aard. Tijdelijke verlamming van armen en benen kan optreden naast beschadiging van hersenen en het centrale zenuwstelsel. Ook kunnen gehoor- en gezichtsstoornissen het gevolg zijn. Verbranding aan de buitenkant van het lichaam ontstaat op die plaatsen waar de stroom het lichaam binnentreedt en weer verlaat. Daarnaast kan een getroffene een hartstilstand krijgen en ook het ademhalingscentrum kan worden uitgeschakeld. De hartstilstand is niet het ergste, meestal gaat het hart uit zichzelf wel weer kloppen. De ademhaling komt helaas niet uit zichzelf op gang en onderbreking kan de dood veroorzaken. Het is heel belangrijk om bij door de bliksem getroffen personen onmiddellijk kunstmatige ademhaling toe te passen.

 

Dodelijke slachtoffers

Het aantal mensen die jaarlijks sterven nadat ze door de bliksem getroffen zijn, is gelukkig niet groot. Waren dat er in het begin van deze eeuw nog ruim twintig per jaar, tegenwoordig zijn het er twee of drie. Het aantal gewonden is ongeveer vijfmaal zo groot. Deze terugloop komt onder andere door het toegenomen autogebruik, doordat er meer hoge gebouwen zijn, de huizen veiliger gebouwd worden en meer gebouwen met bliksemafleiders beschermd worden. Bovendien wordt er minder buiten gewerkt dan vroeger. Boeren, waaronder veel slachtoffers vielen, werken meer mechanisch waardoor er minder landarbeiders dan vroeger zijn. Hun tractoren zijn tegenwoordig beschermd met kooiconstructies. Bovendien weet men dankzij voorlichting gevaarlijke situaties over het algemeen beter te vermijden. Een nieuwe risicogroep vormen tegenwoordig de buitensporters en recreanten.

 

Directe en indirecte inslag

Geraakt worden door de bliksem kan ernstige gevolgen hebben en ook hier geldt dat voorkomen beter is dan genezen. Nu kunnen mens en dier op twee manieren getroffen worden: direct en indirect. Wat een directe inslag is, behoeft natuurlijk geen uitleg. We spreken van een indirecte inslag als de bliksem ergens inslaat en iemand alsnog door de weglekkende stroom wordt getroffen. Of als de stroom overspringt, bij voorbeeld wanneer iemand schuilt voor de regen onder een boom. De boom wordt getroffen, de stroom trekt langs de stam naar beneden en springt over op iemand die vlak bij de stam staat. Overigens is er ook verder weg van de boom nog, een groot risico.

Een bliksem die direct of via bij voorbeeld een boom de aarde raakt, verspreidt zich over het aardoppervlak zoals de golven in een vijver wanneer daarin een steen is gegooid. Over de grond heerst een spanningsverschil. Een lang voorwerp dat op enige afstand van de boom op de grond ligt, krijgt daardoor een spanningsverschil tussen voor- en achterkant met als gevolg dat er een stroom door dat voorwerp trekt. Regelmatig gebeurt het dat koeien die voor de regen onder een grote boom gaan schuilen de dood vinden: door het spanningsverschil tussen voor- en achterpoten loopt er een fatale stroom door hun lichaam.

 

Wat moet ik doen als het gaat onweren?

Vanwege het risico dat u buiten loopt in geval van onweer is het beter zo snel mogelijk naar binnen te gaan en ramen en deuren te sluiten. Bent u in het open veld dan biedt de auto afdoende bescherming. Wordt deze geraakt, dan vloeit de lading via de buitenkant naar de grond. Heeft u deze mogelijkheden echter niet, vermijd dan het schuilen onder een hoog punt in een open veld, zoals een boom. Bevindt u zich in een bos dan is het gevaar veel minder groot. Bent u in het open veld en kunt u nergens heen, maak u dan zo klein mogelijk, maar ga niet op de grond liggen. Het contact met de grond wordt dan te langwerpig en u zou hetzelfde kunnen overkomen als de koeien. Het best kunt u op uw hurken gaan zitten. Ook dient water te worden vermeden, want dat is een goede geleider. Zwemmen is dus uit den boze, evenals zeilen en surfen, omdat zeilboten en surfplanken een hoge mast hebben. Overigens zijn veel kajuitboten uitgerust met een bliksemafleider, zodat het in de kajuit wel veilig is.

De laatste onweersberichten lezen op Bliksemdetectie

, ,

Geen reacties.

Beantwoorden