Küllap ootavad paljud Eestimaa inimesed, et keegi taevast katva halli vaiba sisse auke juurde torkaks. Sinist tahaks näha.

Küllap need lootused peagi täituvad. Aga musta tuleb ka. Sest pilvetornidest, mille kõrgus kümme ja rohkem kilomeetrit, valgus läbi ei pääse. Äikesepilvedest, ladinakeelse nimetusega cumulonimbus, see jutt tulebki. Rõhk on seejuures nendel protsessidel, mis toimuvad pilve sees ja mis seetõttu inimese silma eest varjatud.

Äikesepilve arengu-, küpsus- ja lagunemisstaadium. Noole suund näitab õhumasside liikumise suunda. Mida pikem on nool, seda suurem on kiirus.

Vaatleme äikesepilve elu neljas etapis. Need on sünnieelne aeg, varane areng, küpsus, millega kaasnevad välk, müristamine ja tugevad vihmavalingud ning lõpuks äikesepilve lagunemine.


Äikesepilve sündi ennustab enamasti vaikne, palav ja lämbe ilm. Kuid selle vaikuse varjus toimub päikesekiirte mõjul intensiivne aurumine veekogude pinnalt. Õhk muutub üha niiskemaks. Soojenenud õhk üha paisub, mistõttu tema tihedus väheneb. Jahedamatelt aladelt hiilib ligi külmem õhk, surub sooja õhu eest ära ning asub end Päikese kätte soojendama. Väljatõrjutud soe õhk asub pikale teele, mille pikkuseks võib kujuneda 10-15, isegi 20 kilomeetrit. Nii saavad alguse tõusvad õhuvoolud, mida füüsikud konvektsioonivoogudeks nimetavad.
Alates ühe kilomeetri kõrguselt maapinnast hakkab veeaur taas veelduma, ühinedes piisakesteks. Miks? Sest kõrgemale tõustes õhurõhk väheneb. Kuna väline rõhk on väiksem kui rõhk ülespoole tormava õhumassi enda sees, siis see õhumass paisub, kulutades selleks oma sisemisi energiavarusid. See viib temperatuuri langemiseni ja udu tekkimiseni. Juhtub sama lugu, mis niiske õhu jahtumisel maapealsetes tingimustes, mil tekib samuti udu.


Pilve arengus mängivad tähtsat rolli ka horisontaalsihis puhuvad jahedad tuuleiilid. Pilve alumisel n-ö korrusel esineb vesi lisaks veeaurule ka piiskadena, keskmistel korrustel nii piiskadena kui lumena, ülemistel korrustel on aga nii külm, et seal on vesi vaid jääkristallidena.
Niisiis tekivad aurust kiiresti ülespoole suunduvas niiskes õhumassis 1-3 kilomeetri kõrgusel veepiisad. Võiks arvata, et nüüd õhuvoogude tõus lakkab ja läheb sajuks. Tegelikult võib tõusvate õhuvoolude kiirus hoopis suureneda! Sest vastupidiselt vee aurumisele, mis viib temperatuuri langemiseni, auru veeldumisel ehk kondenseerumisel energiat hoopiski vabaneb, mis takistab temperatuuri alanemist. Niisiis on pilve sisemuses ikka veel soojem kui ümberringi ning õhk hõredam kui pilve ümbritsev õhk. Seega on ka üleslükkejõud jätkuvalt olemas ning niiske õhk jätkab liikumist üha suurematesse kõrgustesse.
Mida kõrgemal, seda jahedam on atmosfäär. Külgtuuled toovad külma õhku pilve sisse. Tõus lakkab, jahtunud veerikas õhk hakkab allapoole vajuma. Pilv on küps, et anda sademeid. Allapoole langedes võivad veepiisad või raheterad veelgi suureneda alt üles suunduva veeauru arvel. Sajab nagu oavarrest.

Maakera koos oma atmosfääriga on tervikuna küll neutraalne, kuid erinimeliste laengute ruumilise eraldatuse tõttu tekib Maa ja tema atmosfääri ülemise kihi (ionosfääri) vahel pinge umbes 400000 volti. Elektrivälja jõujooned on seejuures suunatud Maa poole

Miks lööb välku?

Siinkirjutaja lootis sellele küsimusele kiiresti vastuse anda. Ootamatult selgus, et ühest selgitust pole sugugi kerge leida. Selles artiklis vastust igatahes ei tule. Küll aga on esitatud etapid, mille kaudu liikudes on lootus usutav mudel luua.
Õhus on alati elektrit. Ka täiesti puhtas õhus leidub alati laetud osakesi. Sest Päikeselt liigub Maa poole peale valgust kandvate neutraalsete (ilma laenguta) footonite ka laetud osakesi. Nende arv jääb aga kõvasti alla maailmaruumi avarustest tulevas kosmilises kiirguses sisalduvate vesiniku, heeliumi, süsiniku, hapniku, raua jt ioonide arvust. Nende energia on miljoneid kordi suurem kui energia, mida on osakestele suudetud anda inimese poolt loodud kiirendites. Kui sellised energiapommid õhu molekulidega kokku põrkuvad, tekib ioone veelgi juurde.
Niisiis on õhk umbes 50 kilomeetri kõrgusel kosmiliste kiirte mõjul tugevasti ioniseeritud. Ka maakeral on küllaltki suur elektrilaeng. Mõlema laengu suurus on umbes 100 000 kulonit - ionosfääril positiivne, maapinnal negatiivne laeng.
Elektriväli paneb temas olevad laetud osakesed liikuma. Tekib elektrivool, mis on suunatud maapinna poole. Voolutugevus pole küll suur - igas mõttelises üheruutmeetrise ristlõikepindalaga õhutorus kulgeb vool tugevusega kümme astmes miinus kaksteist amprit. See tähendab, et iga sekundiga jõuab maapinna igale ruutmeetrile elektrilaeng, mille suuruseks on vaid üks miljondik miljondikust kulonist. Et meie planeedi pindala on küllalt suur, läbib Maa atmosfääri kokkuvõttes umbes 1800-amprine vool, mis toob maapinnale igas sekundis keskmiselt 1800 kuloni suuruse positiivse laengu.

Laengu jaotumine äikesepilves ja maapinnal pilve all. Pilve ülemine osa on laetud positiivselt, alumine negatiivselt. Maapinna äikesepilve alune osa omab positiivset laengut.

Miks elektriväli püsib?

Maapinnani jõudnud positiivne laeng peaks kiiresti maapinna negatiivse laengu kompenseerima! Ometi säilib maakeral pidevalt negatiivne laeng suurusjärgus 100 000 kulonit! Põhjus on selles, et lisaks maapinna poole suunduvale voolule kulgeb samas piirkonnas eespoolnimetatule vastassuunas kulgev vool, mis tugevneb just pilvise ja sajuse ilma korral. Nimelt on kihtpilvedes ja kihtsajupilvedes laetud osakesi umbes sada korda rohkem kui pilvedeta atmosfääris. Mida paksem ja ulatuslikum on pilv ning mida suuremad on selles sisalduvad veepiisad, seda suurem on pilve laeng. Pilve sisse võib koguneda märkimisväärselt suur elektrilaeng. Sõltuvalt pilve suurusest tekib välk, kui temasse on kogunenud 10-100 kuloni suurune elektrilaeng.
Positiivne laeng paikneb 7-10 kilomeetri kõrgusel maapinnast, kus valitseb 20 kuni 30-kraadine pakane. Negatiivne laeng on koondunud pilve alumisse ossa, kõrgusele 3-4 kilomeetrit maapinnast, kus temperatuur on 0 kuni miinus 10 kraadi C. Pilve alumist osa ja selle all paiknevat maapinda võib vaadelda hiigelsuure kondensaatori katetena. Selle kondensaatori elektriväli on aga suunatud üles. Seega oleks ka selle välja poolt tekitatav vool vastassuunaline - maapinnast pilve suunas.

Mis põhjustab erinimeliste elektrilaengute kogunemise pilve erinevatesse osadesse? Mis juhtub hiigelkondensaatorisse salvestunud laengute poolt tekitatud elektrivälja jätkuval tugevnemisel? Nendele ja võimalikele tekkivatele küsimustele on lootus vastust saada järgmises numbris.

MART KUURME (1948) on Tallinna Reaalkooli füüsikaõpetaja, pedagoogikamagister.