Stefan Gierlotka 

Wenezuela kryje w sobie wiele fascynujących cudów natury, a jednym z najbardziej spektakularnych są Pioruny Catatumbo. To unikalne zjawisko atmosferyczne występuje w zachodniej części kraju, na południowym krańcu jeziora Maracaibo – największego akwenu Ameryki Łacińskiej.

Fenomen nieustającej burzy

Pioruny Catatumbo wyróżniają się niespotykaną gdzie indziej intensywnością i regularnością wyładowań elektrycznych. Zjawisko to można obserwować przez ponad 320 dni w roku, a w trakcie aktywności burza elektryczna trwa nieprzerwanie nawet do 7 godzin nocnych. W okresie najwyższej aktywności dochodzi do 16–30 uderzeń pioruna na minutę! Aktywność rozpoczyna się po zachodzie słońca, gdy niebo pogrąża się w ciemności, a największe nasilenie burz przypada na porę suchą, między kwietniem a listopadem.

Geograficzne uwarunkowania fenomenu

Wyjątkowe położenie geograficzne regionu tworzy idealne warunki do powstawania tego spektakularnego zjawiska. Jezioro Maracaibo jest otoczone od zachodu masywem górskim Sierra de Perija (sięgającym 3750 m n.p.m.), a od wschodu pasmem Cordillera de Merida, będącym częścią wenezuelskich Andów. Od północy jezioro otwiera się na ciepłe wody Zatoki Wenezuelskiej.

Pioruny występują w zlewisku rzeki Catatumbo, od której wzięły swoją nazwę. Ta 450-kilometrowa rzeka wypływa ze wschodnich stoków Kordyliery w Kolumbii i kończy swój bieg, tworząc rozległą deltę przy ujściu do jeziora Maracaibo. Obszar ten jest chroniony przez Park Narodowy Ciénagas.

Wenezuela leży w strefie klimatu podrównikowego wilgotnego, a południowe okolice jeziora charakteryzują się wyjątkowo wysokimi opadami, przekraczającymi 4500 mm rocznie – znacznie więcej niż w północnej części regionu.

Mechanizm powstawania burz

Po zachodzie słońca, gdy intensywność parowania wzrasta, silne wilgotne wiatry napływają z północnego wschodu od strony Morza Karaibskiego i uderzają w masyw Sierra de Perijá. Powstały prąd powietrza porywa nagrzane masy znad jeziora Maracaibo. Te ciepłe masy unoszą się na wysokość około 10 km, gdzie ulegają ochłodzeniu. Zawarta w nich para wodna skrapla się, tworząc potężne, gęste chmury burzowe (cumulonimbusy) z ogromnym ładunkiem elektrycznym.

Cały proces napędzany jest dopływem gorącego powietrza i intensywnym parowaniem wody z jeziora Maracaibo. W tym regionie równikowym powietrze nagrzewa się szybciej ze względu na większe nasłonecznienie.

Fascynująca elektryczność chmur

Szczególnie interesujący aspekt Piorunów Catatumbo to mechanizm wytwarzania tak dużej i długotrwałej energii elektrycznej, powodującej serie wyładowań atmosferycznych. Elektryzacja chmur polega na wytwarzaniu potencjału elektrostatycznego przez przemieszczanie się swobodnych ładunków elektrycznych pod wpływem oddziaływań zewnętrznych. Powstająca różnica potencjałów zależy od zgromadzonego w chmurze ładunku i jej pojemności elektrycznej względem obiektów sąsiednich.

Proces powstawania ładunków elektrostatycznych podczas tarcia różnych materiałów nazywany jest tryboelektryzacją. Na podstawie szeregu tryboelektrycznego wiemy, że powietrze wykazuje skłonność do gromadzenia ładunków dodatnich, a ziemia – ujemnych. Szczególnie dużą podatnością na gromadzenie ładunków elektrycznych charakteryzuje się para wodna.

W przypadku chmur burzowych nad jeziorem Maracaibo, ładunki mogą powstawać na skutek wzajemnego tarcia mas powietrza, a także tarcia powietrza o zbocza masywu górskiego Sierra de Perijá. Zbocza te zbudowane są głównie ze skał metamorficznych i osadowych, z przewagą wapieni. Skały te charakteryzują się rezystywnością w granicach 10²–10⁵ Ωm, co sprawia, że mogą aktywnie uczestniczyć w procesie tryboelektryzacji.

Metan jako katalizator wyładowań

Epicentrum piorunów znajduje się w bagnistym obszarze ujścia rzeki Catatumbo. W tym rejonie stwierdzono podwyższone stężenie metanu w powietrzu. Gaz ten pochodzi zarówno z bagien, jak i ze szczelin skalnych zawierających złoża lekkich węglowodorów występujących w basenie jeziora Maracaibo.

Metan, będąc lżejszym od powietrza, unosi się ku chmurom. Stężenie tego gazu w chmurach konwekcyjnych nad regionem osiąga wartość do 0,1%, co zostało potwierdzone pomiarami z wykorzystaniem balonów meteorologicznych. Zjawisko to nasila się po zachodzie słońca.

Produkcja metanu z bagien, wynikająca z rozkładu materii organicznej, wzrasta latem, kiedy wody stają się płytsze, a wyższa temperatura sprzyja procesom gnilnym. Wyjaśnia to, dlaczego błyskawice są szczególnie intensywne w czasie pory suchej.

Obecność metanu w atmosferze może być kluczowym czynnikiem zwiększającym przewodnictwo powietrza i sprzyjającym wyładowaniom elektrycznym. Co ciekawe, metan spala się niebieskim płomieniem, co może nadawać charakterystyczne zabarwienie obserwowanym wyładowaniom.

Relacja z osobistej obserwacji

Miałem okazję obserwować to fascynujące zjawisko w 2024 roku, podczas pory suchej lokalnego klimatu. Obserwacje prowadziłem na południowym skraju jeziora Maracaibo, przy ujściu rzeki Escalante. W godzinach południowych pogoda była ciepła i niemal bezwietrzna, z nielicznymi chmurami pierzastymi typu cirrus. Krótko przed zachodem słońca powietrze stało się parne. Pojawiła się obfita rosa, a skóra stawała się wilgotna. Na niebie od północy (od strony Morza Karaibskiego) zaczęły gromadzić się ciemne, ciężkie chmury, które o zachodzie słońca zaczęły szybko przemieszczać się na południe. Około godziny 22 wilgotność powietrza zmalała, temperatura spadła, a na horyzoncie w kierunku rozlewiska rzeki Catatumbo pojawiły się pierwsze poświaty wyładowań atmosferycznych. Największą intensywność burzy zaobserwowałem między godziną 1 a 3 w nocy. Wyładowania miały charakter seryjny i obejmowały szeroki obszar. Charakterystyczne były kilkuminutowe przerwy z pojedynczymi błyskami, po których następowała kolejna seria intensywnych wyładowań.

Fascynującym aspektem obserwacji było to, że mimo imponującej intensywności błyskawic, towarzyszące im grzmoty pozostawały praktycznie niesłyszalne. Oszacowałem odległość do centrum aktywności na 4–20 km. Najintensywniejsze wyładowania koncentrowały się nad lasem namorzynowym przy ujściu rzeki Catatumbo do jeziora Maracaibo. Charakterystyczną cechą tych błyskawic było to, że zdawały się pochodzić z głębi chmur, a nie z ich obrzeży, jak ma to miejsce podczas typowych burz.

Następnego dnia opłynąłem łodzią teren rozlewiska rzeki i zauważyłem liczne martwe pnie drzew w lesie namorzynowym. Zniszczenia te zostały spowodowane uderzeniami piorunów, podobnie jak obserwuje się to w parkach sekwojowych w Kalifornii. Kiedy wpłynąłem w namorzyny i poruszyłem dno wiosłem, z wody wydobywały się pęcherzyki gazu – prawdopodobnie metanu lub dwutlenku węgla. Oba te gazy wpływają na obniżenie wartości przebicia elektrycznego powietrza pod wpływem pola elektrycznego.

Zjawisko „cichych błyskawic” można wytłumaczyć specyficznymi warunkami atmosferycznymi – podczas obserwacji wiatr kierował fale dźwiękowe ku górze, zamiast rozchodzić się poziomo w kierunku obserwatora. Ponieważ fala akustyczna jest falą mechaniczną, kierunek jej propagacji silnie zależy od ruchu ośrodka. To zjawisko przypomina zmienną słyszalność dzwonów kościelnych – są one dobrze słyszalne z dużej odległości, gdy wiatr wieje w kierunku słuchacza, a prawie niesłyszalne, gdy wiatr zmienia kierunek na przeciwny.

Stefan Gierlotka – Polski Komitet Bezpieczeństwa w Elektryce SEP