Miért van az, hogy a közeli villám élesen csattan, míg a távoli tompán morajlik?

Távoli mennydörgést mindenki hallott. Aki mégsem, az vagy sivataglakó vagy a sarkvidéken él, mert azokon a helyeken nincsenek zivatarok. Aki viszont olyan "szerencsés", hogy közeli villámcsapás hangját is hallhatta, annak feltűnhetett, hogy az mennyivel magasabb, élesebb, mint a távoli. Napjainkban már arra is lehetőség nyílik, hogy ugyanazt a mennydörgés közelről is és távolról is hallhassuk. Például jómagam egyszer éppen telefonáltam, amikor mintegy száz méterre tőlem lecsapott egy villám. Akivel akkor beszéltem, az néhány kilométerre volt tőlem, így kétszer hallhatta ugyanazt a mennydörgést: először a csattanást a mobilján keresztül "on line", majd a mélyebb dörgést "off line".

A csattanás a távolsággal részben azért mélyül, mert a magasabb hangok jobban elnyelődnek a távolsággal, mint a mélyebbek. Ezért van az, hogy ha távolról hallunk popzenét, akkor csak a mélynyomók hangja, a "düb-düb" érzékelhető. Ez még nem válasz a mennydörgés problémája, mert azt is tisztázni kell, hogy hol keletkezik a csattanás. Elképzelhető volna, hogy ott, ahol a villám belecsapódik a földbe, de a valóságban nem így van.

A hang a villám ioncsatornájának egész hossza mentén keletkezik. Egyes források szerint a villámban 10 000, mások szerint 30 000 Celsius-fokos hőmérséklet alakul ki a töltések lezúdulásakor a másodperc törtrésze alatt az ioncsatorna mentén. Ez a hirtelen felforrósodás egy lökéshullámot indít el, mely a hangsebességnél gyorsabb, és 2-3 báros nyomáskülönbséggel jellemezhető. Élménybeszámolók igazolják, hogy ekkora nyomás méterekre képes eldobni azt, akitől csak pár méterre csapott be a villám. A lökéshullám aztán hamarosan hangsebességgel terjedő akusztikus hullámmá alakul.

Mivel a villámlás jelensége gyakorlatilag egy pillanatig tart, de a villám hossza 6-7 kilométer is lehet, nem tűnik logikusnak, hogy a közelben levők csak egy csattanást halljanak. Mi lesz az ioncsatorna távolabbi részéről érkező hanggal? Megvan az is: még a közeli csattanásnak is van utómorajlása, mely másodpercekig tart.

Az akusztikus élmény a szuperszonikus repülőgépek okozta hangrobbanásra emlékeztet, a földi megfigyelő a dörrenés után már folyamatosan hallja a gép hangját. Ebben a hasonlatban a villám egy olyan hiperszonikus jelenségnek tekinthető, melynek a Mach száma 500, azaz ennyivel gyorsabban csap le a villám a levegőbeli hangsebességnél. A közeli villám hangja tehát legalábbis részben hangrobbanás, mert nem zárhatók ki a villám becsapódási helyénél az egyéb hanghatások.

A filmet készítette: Szűcs Péter

Azok a mély hangok, melyeket a távoli fültanúk hallanak, már a kezdeti csattanásban is benne voltak. A mennydörgés legmélyebb és legtávolabb terjedő rezgései az infrahangok tartományába esnek. Emberi fül azokat nem érzékeli, de az állatok nagy része igen. Amíg az emberek legfeljebb 20-25 km távolságból képesek meghallani a menydörgés morajlását, addig az elefántok sokkal távolabbról, a kékbálnákról nem is szólva. Utóbbiaknál a hang vízbeli terjedésének sajátságai is kedvezhetnek. Vajon kihasználják ezt a többlet-információt a tengeri főemlősök? Ez már nem fér bele ebbe az írásba.

Videó: közelben lecsapó villámok, jól hallható a csattanást követő hosszú utómoraj

Egy közeli mennydörgés hullámformája

A távoli mennydörgés hangjában a különféle felületekről - felhőkről, földfelszínről - visszavert összetevők is jelen vannak, ezek akár többszörös visszhangok is lehetnek. Ez okozza azt, hogy egy távoli villámlás hangja akár egy percig is eltarthat, és ezalatt több erősödési és gyengülési szakasz is hallható benne. Ezen ingadozások egy részéért a hanginterferencia a felelős, amikor a villámcsatorna különböző részeiről kiinduló hangok találkoznak egymással.

Posztobányi Kálmán