Om lyn

Kort om lyn (især sky / jord lyn)

• Forekomsten af lynnedslag i og omkring Danmark er ret så sæsonbestemt:
  

  Tidspunkt	Procent
  maj	5
  juni, juli, august	85
  september	5
  oktober - april	5

• Forekommer lokalt ca. 12 dage om året i Danmark.
• Et tordenvejr varer typisk en time.
• Danmark rammes årligt af ca. 40.000 til 1.000.000 lyn. (Jordkloden rammes af ca. 100 lyn pr. sekund fra ca. 16 millioner tordenvejr pr. år).
• I Danmark er der et lynnedslag pr. kvadratkilometer ca. 0,23 gang pr år. (De steder i verden, hvor der er flest, er der langt over 100 pr år). En dansk fodboldbane vil statistisk set blive ramt af et lyn hver 6.000 år.
• For hver 3 sekunder der går fra et lyn ses til bulderet høres er man ca. 1 kilometer fra lynet.
• En "lynkanal" er normalt nogle få cm. i diameter, men kan være til 15 cm.
• Sky-til-jord lyn er oftest mellem nogle få hundrede meter og 3 kilometer lange. Sky-til-sky lyn kan nå en længde på 100 kilometer.
• "Lynets hastighed" kan være så meget som 60 km/sek.
• I et lyn kan der være en spænding på op to 100 megavolt og en strømstyrke på op til 200.000 ampere.
• I lynkanalen kan der blive 15-30.000 C° varmt. (Solens overflade er ca. 5.500 C° varm)
• Den hurtige opvarmning og efterfølgende også hurtige afkøling af luften i og lige omkring lynkanalen forårsager bulderet.
• "En meter lyn" har typisk en lysstyrke svarende til 1 million 100 watt glødelamper.
• Den samlede energi der udlignes af et lyn er ganske stor. Det meste går dog til "eget forbrug". Selvom effekten på nedslagsstedet måske ikke synes "stor" målt i kWh er sagen en anden når tiden bliver komprimeret til 10-15 mikrosekunder.

  Energi i joule Energi i kWh Samlede energi i et typisk lyn ca. 1*109 - 1*1010 joule ca. 300 - 3.000 kWh Forbrug i lynkanalen ca. 99*107 - 99*108 joule ca. 297 - 2.970 kWh Energi på nedslagsstedet ca. 1*107 - 1*108 joule ca. 3 - 30 kWh 1 stk 40 watt glødelampe i 30 dage ca. 1*108 joule ca. 30 kWh Ca. 130*109 stk 40 watt glødelamper i 20 mikrosekunder ca. 1*108 joule ca. 30 kWh 25 kWh kan løfte 10 ton ca. 1 km.     109 = 1.000.000.000 = 1 milliard 106 joule = 1 megajoule. 109 joule = 1 gigajoule. 1012 joule = 1 terajoule

Et lyn's liv indenfor en samlet tid på 0,32 sekunder.

Lyn opstår og udløses ikke af sig selv, men gennem disse faser:

1. Cumulonimbus sky
2. Separation i positive og negative ladninger
3. Opbygning af positive ladninger i jorden
4. Lyntyper

Cumulonimbus sky

Lyn kan kun forekomme i forbindelse med en cumulonimbus sky (også kaldet supercelle eller amboltsky) - og da kun under visse forudsætninger.

For at en cumulusnimbus sky kan opstå skal der være:

• rigeligt med fugtighed
• masser af ustabil varm luft
• en energikilde der hurtigt kan løfte den varme fugtige luft opad.

Energikilderne kan være:

• Fronttorden
  En koldfront (kold tung tør luft) presser sig frem under og løfter varmere fugtig luft
• Varmetorden
  En kraftig lokal opvarmning af jorden opvarmer de nærmest overliggende luftlag. På vore breddegrader forekommer det især på meget varme sommerdage sidst på eftermiddagen og først på aftenen.

Cumulunimbusskyer kan have en diameter på op til en halv snes kilometer. Deres ret flade underside er typisk i en højde på 1 - 1,5 kilometer. Toppen kan nå op i omkring 20 kilometers højde. I den højde bliver den videre opdrift standset af det atmosfæriske luftlag tropopausen. Derfor ses toppen ofte flade ud og skyen kommer til ligne en ambolt.

Da den omgivende luft under opstigningen er koldere afkøles den fugtige luft og fugtigheden omdannes efterhånden til vanddråber, hagl, slud, sne og iskrystaller. Da luften nu er blevet kold falder den nedad igen sammen med de dannede vandpartikler. Undervejs ned kan både luften og vandpartiklerne "vende om" igen. Denne op- og nedgående cirkulation kaldes konvektion.

Om ikke før, så når skyen "falder sammen" - typisk efter efter 1 - 2 timer, er der ikke mere opdrift til at bære de store vandmasser, der derfor falder ned som kraftige og ofte skarpt afgrænsede byger af især regn og hagl.

Temperaturforskelle til at danne de nødvendige konvektioner forekommer kun i beskedent omfang nord og syd for 60°. Der er derfor kun sjældent tordenvejr nord og syd for disse breddegrader. Anderledes ser det ud i troperne. Landsbyen Kikufa i det østlige Congo er således udnævnt til at være verdens "lynhovedstad" med 158 lynnedslag pr km² pr. år. Et indtryk af forekomsten af lynnedslag rundt om i verden kan ses her: . På de mere hjemlige egne forekommer der en del tordenvejr i Middelhavsområdet.

Separation af positive og negative ladninger

Konvektionen inde i skyen medfører (lynforskere (fulminologer) ved endnu ikke helt hvordan) at der opstår store ladninger statisk elektricitet - som i en overdimensioneret kondensator. I al væsentlighed samles positive ladninger i skyens top og negative ladninger i dens bund.

Der synes at være 2 forudsætninger dannelsen af statisk elektricitet:

• Konvektion.
• Hagl og iskrystaller i skyens øverste del.

Inde i skyen sker der to ting som begge understøtter opbygningen af elektriske ladninger:

• Ladningsadskillelse
  Under de vandige elementers vandring op og ned gennem skyen sker der en kondensation under opstigningen og en fordampning under nedfaldet. I den proces vil opstigende vanddråber kollidere med faldende slud hagl eller is. Under disse kollisioner slås negativt ladede elektroner af den opstigende fugtighed. Denne proces kaldes ladningsadskillelse (charge separation). De løsrevne negative elektroner samles nederst i skyen der dermed bliver negativt ladet.
• Frost
  Frost synes at være en anden faktor, der spiller ind. Når den opstigende fugtighed begynder at fryse i de øvre dele af skyen bliver de frosne dele negativt ladede og de ufrosne vanddråber positivt ladede. På det tidspunkt kan stigende luftstrømme fjerne de positivt ladede smådråber fra isen og føre dem til toppen af skyen. Den resterende frosne del vil falde til lavere dele af skyen tø og påbegynde en ny tur opad eller de vil fortsætte til jorden som regn eller hagl.

Ved at kombinere kollisionerne og frysningen mener forskerne at have fat i nøglen til hvordan en sky kan opnå den ekstreme ladningsadskillelse som et lyn kræver.

Opbygning af positive ladninger i jorden

Under opbygningen af de stærke negative ladninger i bunden af en tordensky opbygges en midlertidig positiv "skyggeladning" i jorden, tårne, master, bygninger og træer nedenunder - "Omvendt polaritet". Dette gør jorden etc. mere modtagelig for lynnedslag.

I det daglige er jorden svagt negativt ladet og atmosfæren er stort set tilsvarende positivt ladet - "Normal polaritet". Da luften ikke yder perfekt isolering lækker der dog hele tiden elektroner fra jorden til atmosfæren i et forsøg på at nulstille ubalancen. Under tordenvejr overføres positive ladninger fra tordenskyens top til atmosfæren og negative ladninger overføres fra dens bund til jorden. På denne måde genskabes den normale ubalance.

Lyntyper

Lyn opdeles i en halv snes forskellige typer med hver sine karakteristika. Bland disse er:

Intra-sky lyn

Lyn mellem forskellige "klumper" af ladning inde i en enkelt sky. 90% eller måske mere af alle forekommende lyn hører til denne type. Da de forekommer inde i skymassen er de ikke klart tydelige og kaldes ofte for sheet-lyn.

Inter-sky lyn

Lyn over åben himmel mellem 2 individuelle skyer. Denne lyntype er yderst sjælden.

Sky / jord lyn

Den type lyn vi normalt forbinder med begrebet "lyn". Er de mest almindelige, når intra-sky lyn har taget deres. De betegnes også som "Negative nedad initierede". Når spændingsforskellen mellem skyen og jorden er blevet tilstrækkelig stor initieres en lynkanal fra skyen. Kanalen åbnes som stærkt ioniserede luftmolekuler fra skyen i små etaper på typisk 50 meter ad gangen. Den overliggende ladning fra skyen følger kanalen nedad. Når lynkanalen nærmer sig jorden foranlediger det stærke elektriske felt i dens spids at en opadgående udladning starter fra jorden mod kanalens spids. Når de to kanaler mødes sker der en kortslutning og den egentlige udladning med en udligning af spændingsforskellen mellem skyen og jorden begynder.
Lynkanalen er typisk nogle få centimeter bred. Den fungerer som en "ledning" af ioniseret luft hvorigennem de negative ladninger har fri bane til jorden. Overførslen af ladning medfører kraftig lysglimt og opvarmning (= tordenbrag) af luften. Braget skyldes, at luften i og omkring kanalen meget hurtigt opvarmes kraftigt og umiddelbart efter afkøles igen. Da overførslen fra skyen starter nærmest jorden ser det fejlagtigt ud som om lynet starter nedefra. Overførslen af ladning (og dermed også lysglimt og torden) fordeles typisk over flere / ganske mange gange.

Her kan ses en animation af hvordan et sky / jord lyn kan udvikles og forløbe:

Jord / sky lyn

Der forekommer ca. 5-10 jord / sky lyn for hver 100 sky / jord lyn. De betegnes også som "Negative opad initierede". De tager typisk udgangspunkt i tårne, master, bygninger og træer med negativ ladning og forbinder sig til positive ladninger i skyen.
Deres ladning er typisk 6-10 gange så stor som i sky / jord lyn, varer 10 gange så lang tid og kan nå adskillige kilometer væk fra skyen.