"Fantomvillámok", avagy a szemünk csal?

A villám nem más, mint egy hatalmas "szikra", ami zivatarok idején alakul ki. A fizikusok azt mondják, hogy a villám tulajdonképpen egy hatalmas energiájú légköri kisülés. A villám töltése nagyon kicsi (csupán pár coulomb), de az áramerõssége rendkívül nagy, elérheti a 30000 ampert is! Az “égi hegesztõ” fõleg nyáron, Cb (Cumulonimbus) felhõkben alakul ki, a felhõben található vízcseppek és a feláramló levegõ súrlódásának hatására.

1. kép: Fejlett szupercellás zivatarfelhõ (Chaparral, USA - 2004.04.03)

Kétféle villám van: a felhõk belsejében kialakuló ún. felhõ-(felhõ) villám és a felhõ és a talajfelszín között kialakuló, ún. lecsapó villám. E cikk keretén belül most a lecsapókkal foglalkozunk részletesebben.

2. kép: Egycellás Cb felhõ, lecsapó villámmal és csapadékfüggönnyel

Hogy megértsük a fantomvillámok kialakulását és mibenlétét, szükségünk van pár fontos információra. A lecsapó villámok úgy alakulnak ki, hogy a Cb negatív töltésû részébõl (alapjából) egy "elõvillámnak”"nevezett kisülés indul el a talaj felé, amely ionizálja a levegõt, így a levegõ fokozottan vezetõvé válik. Közben a talaj felõl, fõleg magas tárgyak (dombok, fák, épületek) csúcsa felõl pozitív töltések indulnak el a felhõ felé. Ha a fentrõl érkezõ, elágazó és cikázva ugráló elõvillám valamelyik ága találkozik a talaj felõl érkezõ töltésekkel, egy hatalmas “rövidzárlat” keletkezik. Ekkor, a frissen kialakult villámcsatornában, a talajfelszín (vagy magas tárgy) irányából megindul a töltések vándorlása a felhõ irányába. Ez hatalmas töltésvándorlást jelent, ami erõs fényjelenséget produkál. És ez a fõkisülésnek nevezett jelenség tulajdonképpen az általunk is látható villám. A kisülés lehet nagyon rövid, alig pár századmásodpercig tartó, de a fõkisülést követheti másod-, harmad-, sõt akár sokad rendû újra-kisülés is, ekkor újból és újból felvillan a már nem látható, de még meglévõ villámcsatorna. A kisülés egészen addig tart, amíg ki nem egyenlítõdik a talaj és a felhõ közötti töltéskülönbség…

3-4. kép: Lecsapó villámok fényképeken (egyszerre látszik az elõkisülési mellékág-hálózat és a kisülési fõcsatorna)

A villámcsatorna körül, az erõs hõhatás miatt felmelegedett levegõ, hirtelen kitágul, amely nekiütközve a szomszédos hideg légoszlopoknak, erõs robajt kelt, ami tovaterjed a levegõben. Ezt halljuk dörgésnek. A lecsapó villámok közelrõl rövid, éles csattanásként hallhatók, egyre távolodva pedig egyre mélyebbé válik a dörgés. Az erõsebb lecsapók hangja is csak 20-25 km-re hallatszik el, halk morajlásként… A villámlás és a dörgés között eltelt idõ alapján hozzávetõlegesen ki lehet számolni, hogy milyen messze volt maga a villám. A dörgés hangja átlagosan 330 métert tesz meg másodpercenként, tehát ha 3 mp múlva halljuk a dörgést, akkor a villám hozzávetõlegesen 1 km-re lehetett tõlünk...

5. kép: Szupercella falfelhõje                                                    6. kép: Zivatarfelhõ arcus-szal

A fantomvillámok többnyire csak a videókameráknál jelentkezõ optikai illúziók. Biztos mindenki látott már olyan videót, amelyikben furcsa színû (fõleg lilás), alakú és a kép elõterébe lecsapó villámok láthatók. Néhány laikus azzal dicsekszik -ezeket a videókat mutogatva-, hogy bizony tõlük csak alig pár méterre csapott be a villám, de nekik semmi bajuk! A fantomvillám jelenség fõleg a videokamerák lencserendszerének és képrögzítési korlátainak tudható be. Egy normál videokamera 25 képkockát rögzít másodpercenként. Az újabb modellek már 30-at is. Most nem megyek bele abba, hogy a 25 képkocka is tulajdonképpen 50 fél képbõl áll össze, stb… Nézzük most meg, hogy egy teljesen átlagos videokamerán hogyan néz ki egy lecsapó villám, képkockáról-képkockára:

1.) általában az elsõ képkockán látszik, amint az elõvillám kilép a Cb alapjából. Ha távolabbi villámot filmezünk és a villámcsatorna is hosszabb, akkor akár több fázisban is elkaphatjuk az egyre jobban szerteágazó elõvillámot. Közelebbi villámnál azonban már az elsõ képkockán megjelenhet a fantomvillám. Megpróbálom elmagyarázni hogyan: az elõvillám olyan gyorsan éri el a talaj felõl érkezõ ellenvillámot, hogy a 25 képkocka/mp és a kis záridõ és rekeszérték ellenére is az elõ villámot ábrázoló képkockára már betükrözõdik a fõvillám kisülési csatornája. Tehát tulajdonképpen részben már látjuk a következõ képkockát, de még az elsõ képkockán. Emiatt van az eltolódás, mert csak betükrözõdik, valójában sohasem ott van a villám, ahol a fantomkép! Az a tény, hogy a fantomvillám alakja megegyezik a következõ képkockákon látható fõvillám alakjával, azt bizonyítja, hogy a fantomvillám tulajdonképpen nem is fantom, hanem valódi, csupán az eltolódás és az optikai illúzió (tükrözõdés) miatt tûnik valótlannak. Összefoglalva: a fantomvillám igenis valós villámot ábrázol, de nem ott és ahogy látható! A jelenség általában a fõvillám elõtti képkockán látható, mindig eltolódva, többnyire a kép alja felé, esetleg jobbra vagy balra. De láttam már oldalra ferdítõs eltolódást is...

7. kép: Elõvillám és a “fantomvillám” egy képen, majd a fõkisülés képkockái (kivágat saját videóból)

2.) a következõ képkockán általában maga a fõkisülés látható. Tudni kell, hogy az ágas-bogas elõvillám oldalágai a fõkisüléskor azonnal “visszahúzódnak” és csak a fõ kisülési csatorna látható (maga a fényes villám). De ritkább esetekben, még a videón is látszanak ezek a mellékágak! Fényképeken mindig remekül látszanak ezek a mellékágak is, mert ott ugyebár nagyobb az érzékenység és nincsenek képkockák. A fõkisülés némely videón erõsen fényes, vagy vakító. Ez akkor van, ha pont a legintenzívebb kisülést kapjuk lencsevégre. Ugyancsak a kamerák korlátai miatt, fõleg a nappali villámoknál, a kamera nem képes elég gyorsan követni a fényerõ növekedését, ezért a villám "kiég". Mivel a kamera ezután próbál gyorsan kompenzálni, a következõ képkockák sötétebbek lesznek...

8. kép: Távoli lecsapók (hosszú záridõs fénykép)

3.) ha a fõkisülést további újra kisülések követik, akkor szintén felléphetnek optikai illúziók: a már fent említett fantomvillám és a ki-/besötétedés. Ritkán a fantomvillámnak is keletkezik fantomvillámja, így aztán tényleg látványos és már-már irreális képkockák keletkeznek. Általában bizonyos szögeknél és távolságoknál alakulnak ki ezek az illúziók.

9. kép: Többszörös optikai illúziók (fantomvillámok “fantomvillámjai”)

Néha a villámcsatorna nem fokozatosan halványodva tûnik el, hanem több darabra szakadva oszlik fel, esetleg apró gyöngyök formájában. Ezt "gyöngyvillám"-jelenségnek nevezik és többnyire a jól látható, közeli villámoknál tapasztalható, ahol részletgazdagabb a felbontás.

Néhány ESETTANULMÁNY fényképekkel:

a.) tengerbecsapó villám: (videó forrása: YouTube)

10. kép: Egy, a tenger-, vagy óceánparton a vízbe lecsapó villám képkockái (forrás: YouTube)

Az elsõ képen remekül látszik a fõkisülési csatorna és a lefelé eltolódott ugyanolyan alakú és hosszúságú, az optikai illúzió hatásaként sokkal közelebbinek tûnõ fantomvillám. Mivel a villám egy vagy két másodkisülést is produkált, ezért a harmadik képen is megjelenik egy torzult, lefelé mozduló szellemkép.

b.) éjszakai villámlás, rengeteg furcsa illúzióval: (videó forrása: YouTube)

11. kép: Éjszakai villámlás, furcsa torzításokkal (forrás: YouTube)

Mindhárom képen úgy tûnik, hogy a villámok a közelben csaptak le. Pedig mindegyik kép elég távoli villámokat ábrázol! Az elsõ kép a legérdekesebb: látszólag a videós elé csapott be, de a villám alakja és ebben az esetben fõleg a vastagsága, teljességgel kizárja a nagyon közeli villámcsapás lehetõségét! Ugyanis egy nagyon közeli lecsapó villám valahogy így néz ki:

12. kép: Nagyon közeli lecsapó fényképe!

c.) éjszakai villámlás a romániai Konstancán (videó forrása: YouTube)

13. kép: Kitûnõ éjszakai példája a fantomvillámoknak (forrás: YouTube)

Az elsõ képen egy klasszikus, már fentebb is bemutatott, elágazó elõ villám, plusz az elõre betükrözõdõ, picit késõbbi fõkisülés kombó látható. A második képkockán még a villám elektromágneses tere által keltett “lökéshullám” is látható, az erõteljes, lilás szinezetû szellemkép elõtt! A harmadik képkockán kivehetõ maga a villám, néhány oldalággal. A negyedik képkockán a másodkisülés elõtti betükrözõdés látható, míg végül az utolsó, ötödik képkockán szépen látszik maga a villám. Érdemes megfigyelni, hogy minden esetben az eredeti és a "hamis" villámcsatorna alakja tökéletesen megegyezik, de a hamis optikai fantomkép mindig lefele tolódik, de pl. a negyedik képen el is fordul kissé oldalirányba…

d.) itt a villám, hol a villám, avagy a magasnyomású palackok hegesztése (videó forrása: bluli, MetNet)

14. kép: Veszélyesen közeli villámok vagy csak érzéki csalódás?

Talán ezek a képek mutatják be a leglátványosabban, hogy mennyire becsapósak tudnak lenni ezek az illúziók. Bárki  aki megnézi a képeket, simán elhiszi, hogy a videós élete veszélyben forgott, hiszen tisztán kivehetõ, ahogy a második képen látható lecsapó villám pontosan a magasnyomású palackok tartó-keretébe csapott bele. Na, akkor vizsgáljuk meg egy kicsit jobban a második képet: az elsõ és talán legszembetûnõbb furcsaság a képen, az a villám mérete! Feltételezzük, hogy mégis valódi a villám. A beütési helyen látszódnia kellene, ahogy felizzik a vaskeret. Nem látszik. Ha a keretet találja el, akkor miért megy át a palackok tetején? Gondoljunk csak bele, mi lenne, ha egy ekkora energiájú és hõhatású villám belecsapna egy fokozottan tûzveszélyes "mini-rakétába". A hatalmas robbanások láncreakciója mindent elpusztítana a környéken (mint ahogyan volt már erre példa a történelemben, Brescia városánál). Ugyan a villámcsatorna átmérõje csupán 1-2 cm, mégis ilyen közelrõl sokkal vastagabbnak és vakítóbbnak tûnne. Egy másik szembetûnõ jelenség az, hogy a villámcsatorna áthaladt a magasfeszültségû vezetékek között. Ha már odacsap a villám, ahol eleve magas a feszültség, akkor miért nem csap bele a vezetékbe? És még sorolhatnánk… Akinek jó a szemmértéke, kapásból látja, hogy ha a villámot  pár centivel fentebb húzzuk, akkor pont kitölti a kép teteje és a háttérben húzódó fás terület közötti részt, vagyis egyértelmûen a fák mögött ért földet a villám!

Az elsõ képen felül látható a felhõ felõl elinduló kétágú elõvillám, de a villám közelsége miatt, olyan hamar földet ért, hogy ugyanazon a képen már látszik a becsapós ellenvillám is, ami létrehozza a látványos érzéki csalódást. Azért elismerés a bátorságért!

15. kép: Létezik, hogy ennyire közel csapott volna be???

Semmiképpen sem! Ez alig pár méterre lenne csak a videóstól, ami már igen komoly következménnyel járna. Legjobb esetben is átmeneti halláskárosodása lenne és tele a gatyája, de rosszabb esetben akár már maradandó sérüléseket is okozna egy ilyen közeli villám, sõt már akár halált is! Az összes kép közül talán ez a legdurvább fantomvillámos kép, de még csak a közvetlen közelben sem volt a villám! Mindenképp a fás területen túl volt, mert fentebb tolva a virtuális villámcsatornát, ez is pont beillik a háttérbe. A pontos távolságot elég nehéz lenne megmondani, de tapasztalatok szerint 200-300 méterre volt legalább, mert máskülönben a távvezeték oszlopába vagy a magasfeszültségû vezetékbe csapott volna bele. Az észlelõ talán kicsit pontosabban meg tudná mondani a becsült távolságot, figyelembe véve azt, hogy mennyi idõn belül hallotta a csattanást…

e.) trafóházba csapó villám (videó forrása: YouTube)

16. kép: Ahol az áram okozza az áramszünetet…

Újabb klasszikus példa… Egy villám belecsap egy trafóházba, ami "felrobban", erõs fényjelenséget produkálva. Az elsõ képen már a második ellencsapás látható (különben még sötét lenne), illetve annak is az elõresietõ illúziója. A tulajdonképpeni másodvillám a második képen látható. A villámcsatornák alakja itt is teljesen megegyezõ, ráadásul a szellemkép meglepõen élethû! Azon az estén sokan gyertyafénynél nézték a TV-t…

---------------------------------

Az eseteket még sorolhatnánk, de mindegyik esetben, a meglepõen sok közös vonás, segít felismerni, még a laikusok számára is, hogy mi az igazi és mi az amit csak annak vélünk. Végezetül pedig következzen még  néhány fénykép,  ahol mindenki döntse el maga, hogy mit lát!

17. kép: Akkor most hol is a villám?

18. kép: No comment…

Utószó

A cikkben szereplõ fantomvillám szó helyett többször használtam a "szellemvillám” kifejezést is, ami teljes mértékben egyenértékû a fent említett szóval. Az angol nyelvben a ghost lightning (szellemvillám), ill. a lightning artifact (villám mûalkotás, villám lelet) kifejezést használják. Az adatgyûjtés során, egy angol cikket kivéve, gyakorlatilag nem találtam semmit eme érdekes és látványos optikai csalódásokról, ill. pontos kialakulási módjukról. Éppen ezért ha valaki, még nálam is több pontos információval rendelkezik, azt szívesen meghallgatom!

(A cikkben szereplõ képek nagy része az internetrõl lett letöltve,  így nem tudom megjelölni a pontos forrást. Az esettanulmányoknál szereplõ képek nagy része a YouTube videómegosztó portálról származik. Ezúton szeretném megköszönni nekik, de ha valaki mégsem járul hozzá a képek e cikkben történõ publikációjához, az kérem jelezze nekem és ebben az esetben azonnal eltávolítom a képeket).

-------------------------------

A cikket írta: Boros Zoltán, alias Oberleitung (a YouTube-on: zoberleitung), 2010 július 5-én, Nagyváradon.