1. No category

Lyn og sprites
- himmelfænomener, del 6
Af Jesper Grønne
Optakten til et større uvejr med
lyn og torden kan være den spektakulære gustfront eller rullesky,
der også kaldes en dravat. Det er i
sig selv en spændende oplevelse,
når den flotte sky hastigt nærmer
sig, efterfulgt af temperaturfald,
blæst, regn og øget lynaktivitet.
Krabaten i figur 1, der optrådte i
juli sidste år ved den jyske vestkyst, kom flyvende syd fra med
en imponerende hastighed. Blot
1 minut efter billedet blev taget,
var den over hovedet. Bemærk
at den hastigt opad pressede luft
danner skyer ovenover. Temperaturfaldet føltes bemærkelsesværdigt tydeligt, selvfølgelig hjulpet
på vej af den øgede vind. Det
lynede og tordnede resten af dagen og det meste af natten.
En velvoksen tordensky – en
cumulonimbus eller blot CB har
en optårnet struktur med en flad
ambolt på toppen. Nedbør og
luftstrømme inde i skyen giver
skyen en positiv ladning i toppen
og en negativ ladning i bunden.
Der findes forskellige typer af lyn,
som illustreret i figur 2. Midt i
billedet vises et internt lyn, der
springer mellem skyens forskelligt ladede områder, til højre et
lyn, der springer fra skyen og
til en anden sky – et ’sky til sky
lyn’. Der findes også ’sky til luft
lyn’, der blot ender i luften omkring skyen. Under skyen er der
illustreret negative ’sky til jord
lyn’, og helt til venstre vises et
af de sjældne og kraftige positivt
ladede lyn, der springer fra den
positivt ladede ambolt til jorden,
ofte langt væk.
Et lyn af sky til jord typen
slår ned på jorden og kan derfor
Figur 1. En gustfront nærmer sig hastigt. Vidvinkeloptagelse.
side 14 • Vejret, 142, februar 2015
potentielt være farlig eller skadelig for dem eller det, som lynet
rammer. Lynet starter typisk med
udvikling af en nedadgående negativt ladet leder, en slags forsigtig tynd føler, der baner vejen for
den store udladning. Udladningen kan også gå fra jorden og
op i skyerne, jord til sky typen.
Negativt ladede lyn har typisk
en strømstyrke på op til 30.000
ampere. Dét er voldsomt – men
det kan blive værre…
I Danmark opstår langt de
fleste lyn i månederne juni, juli
og august. Kun få lyn opstår om
vinteren, men de viser ofte meget store strømstyrker. Lyn forekommer på alle tider af døgnet,
men om sommeren oftest om
eftermiddagen, hvor den solopvarmede jordoverflade bidrager
til instabile luftlag med vertikale
strømme. Resultatet er skyer
med stor vertikal udstrækning,
der kan indeholde både vanddråber, hagl og iskrystaller, hvor
nedbørprocessen fremkalder en
polariseret spænding.
En anden type tordenvejr er
fronttorden, som opstår, når en
koldfront presser varmere luft
opad, som det ses på figur 1.
Denne type tordenvejr er ofte
med en stor udbredelse og kan
være langvarigt. En uddybende
forklaring kan fx findes i Vejret
nr. 130 fra februar 2012.
Grønne farver i lyn og skyer,
under et tordenvejr, har ifølge den
britiske lysfænomen ekspert Les
Cowley længe været debatteret.
Det er velkendt, at atmosfæren
spreder det blå lys (deraf fremkommer den blå dag-himmel).
Vand absorberer rødt lys, og lyset
fra et lyn mange kilometer væk
passerer en hel del vand undervejs i regnvejret. Når det blå lys
og det røde lys dermed begrænses, er det formodentlig grunden
til, at der undertiden efterlades et
flot grønligt skær i sceneriet, som
i billedet figur 4.
Lynudladningen sker
stepvis
Lynudladningen på billedet (figur
5a) er optaget på video. Billedet
er sammensat af en serie videoframes, for at vise hele lynet.
Figur 5b viser lynet på et tidligt
stadie. Den lilla farve i den ioniserede luft omkring lynkanalen er
tydelig. På hjemmesiden www.
hvadihimlen.dk/videoer findes
en række lynvideoer, optaget
med fiskeøje-optik (time-lapse)
og med almindelig optik. Lidt
nede på siden kan man finde
lynudladningen vist i figur 5,
både i real-tid og i slow-motion,
hvor man tydeligt ser, at lynudladningen ikke bare sker på én
Figur 2. Konstrueret billede af forskellige lyntyper.
Figur 3. Flere lynudladninger, som ikke når jorden.
Vejret, 142, februar 2015 • side 15
Figur 4. Eksempel på farvespillet omkring et lyn.
gang.
De mest almindelige lyn er
de negative. Der er et overskud
af negativt ladede elektroner i
bunden af skyen. Når koncentrationen bliver stor nok, vil den
høje spænding fra elektronerne
i skyen påvirke elektroner i den
omgivende luft til at bryde fri
fra sit atom, danne positivt og
negativt ioniserede atomer, hvor
elektroner kan strømme mere
frit. Dette plasma laver en kanal
i luften, og når kontakten er etableret, strømmer elektroner gennem kanalen, til enden af den. En
sådan kanal er typisk omkring 50
meter og lyser svagt lilla. Derfra
påvirkes flere elektroner i luften
til at lave flere kanaler – der kan
sagtens skabes flere kanaler ad
gangen – hvorved lynet forgrener
sig. Denne stepvise udbredelse
af lynkanaler fortsætter nedad
mod jorden, hvor der opstår
positivt ladede opad-rækkende
udladninger. Når der til sidst
er skabt forbindelse, opstår der
en kortslutning mellem skyen
og jorden, hvor elektroner kan
strømme frit. Der sker nu en
Figur 5a.
side 16 • Vejret, 142, februar 2015
massiv udladning af elektroner
gennem lynkanalen fra skyen til
jorden. Den kraftige strøm opvarmer luften til en temperatur, der
er flere gange højere end den på
Solens overflade, og får dermed
luften til at lyse. Opvarmningen
skaber også en trykbølge, som en
eksplosion, der frembringer den
buldrende lyd af torden. Efter at
den pågældende del af skyen har
afleveret sin negative ladning til
jorden, kan den få en positiv ladning, der udløser et lyn i skyen,
med en forbindelse til et andet
negativt ladet område. Dermed
kan der igen strømme elektroner
gennem lynkanalen til jorden.
Flere udladninger i umiddelbart
tæt rækkefølge er ikke ualmindeligt. Nogle studier tyder på, at
den elektriske spænding inde i en
sky ikke er stor nok til i sig selv
at udløse et lyn, der skal måske
en udløsende faktor til – mere
herom senere.
Sankt Elms Ild
Læsere af Vejret har måske læst
artiklen i nr. 54 i 1993, der handler
om ”en brændende tornebusk”.
En læser oplevede i januar 1993
et usædvanligt fænomen under
en aftentur med hunden. Himlen
var dækket af skyer og ind i mellem oplystes skyerne af en lynudladning. Læseren ser, at der pludseligt springer 10-20 cm lange og
tynde gnister fra grenene på en
busk. Gnisterne ”tændes og slukkes” – og dannede efterhånden
et spindelvævslignende netværk.
Pludseligt løb gnisterne sammen
og dannede en lysende kugle på
1-2 cm, der efter få sekunder
forsvinder i et skarpt knald. Det
hele varer nogle minutter. Læseren oplevede formodentlig Sankt
Elms Ild, der endte i noget der
kan minde om et lille kuglelyn.
Under det samme uvejr, fik DMI i
øvrigt en telefonisk henvendelse
om observation af et kuglelyn.
Figur 5b
Figur 6. Omkring kameraets kuppel er der monteret 3 kulfiberstænger, der
afholder fugle fra at lande på kuplen. Sankt Elms Ild opstår altid i enden af
spidse og ledende genstande i et elektrisk felt. Det er derfor meget naturligt, at
lysfænomenet her optræder i enden af de 3 kulfiberstænger, meget belejligt med
kameraet lige under.
Sjovt nok var det også i forbindelse med vintertorden, at de
seneste (måske eneste?) optagelser af naturlig Sankt Emls Ild
i Danmark blev registreret. Om
de elektriske spændinger i luften
under vintertorden er anderledes
end resten af året, på en måde,
der nemmere frembringer Sankt
Elms Ild, det skal her være usagt.
Faktum er dog, at der i december 2014 blev fotograferet Sankt
Elms Ild 6 gange mellem den 10.
og 20. december. Billederne blev
taget i Vestjylland af et automatiseret spejlreflekskamera, der med
fiskeøje-objektiv registrerer hele
himlen. Kameraet optager hver
nat 720 billeder i løbet af 7 timer,
og hver exponering er på lidt over
et halvt minut. Fænomenet opstod i nætterne efter den 10. 11.
12. 14. 15. og 19. december. Alle
gange var det synligt på flere kontinuerlige optagelser, på mellem
2 og 7 billeder i rækkefølge. Det
vil sige at fænomenet varede fra
lidt under 1 minut, til mere end
4 minutter. Halvdelen af gangene
Vejret, 142, februar 2015 • side 17
blev Sankt Elms Ilden observeret på nætter med tordenvejr
og tydelige lynudladninger. To
af gangene opstod fænomenet
kort tid før optagelserne sluttede,
der kunne derfor have været lyn
efterfølgende, eller måske i de par
sekunder der er mellem optagelserne, så eventuelle lyn ikke blev
registreret. I alle tilfælde var der
en del skyer, der ankom fra Nordsøen med en pæn hastighed.
Fænomenet var kendt blandt
tidligere tiders søfarere, der
kunne opleve det blå-lilla lys
skyde op fra toppen af sejlskibenes master. Hverken kuglelyn
eller Sankt Elms Ild (St. Elmo´s
Fire på engelsk) er særligt godt
forstået og beskrevet endnu, det
er dog betragtet som to forskellige fænomener. Kuglelyn varer
oftest i få sekunder, men kan vare
op til 1 minut. Kuglelyn er som
regel 10-20 cm store og bevæger
sig langsomt gennem luften, ofte
vandret med faldende tendens.
Sankt Elms Ild varer typisk noget
længere og er stationær på den
spidse genstand, hvilket stemmer overens med optagelserne
fra Vestjylland. Sankt Elms Ild har
som beskrevet en blå-lilla farve,
der er lysemissioner fra ioniserede luftmolekyler (plasma), forårsaget af den høje spænding,
der formodentlig er på adskillige tusinde volt. Det er meget
lignende den måde, som lynledere opstår på, som beskrevet
tidligere.
Den særlige type positivt ladede lyn, der opstår højt oppe
under tordenskyens ambolt,
bevæger sig ofte vandret og
nogle gange så langsomt, at
man på stor afstand kan se, at
lynet udbreder sig, en såkaldt
Figur 7. Dette billede er sammensat af flere optagelser fra natten mellem den
19. og 20. december 2014. Der var i alt Sankt Elms Ild på 6 billeder og lyn på
24 billeder den nat. Et kort time-lapse videoklip kan ses på www.hvadihimlen.
dk, under videoer.
ambolt kravler – et utroligt fascinerende syn. De kraftige lyn,
der udspringer fra den positivt
ladede øvre del af skyen, kan
have en strømstyrke på op til
300.000 ampere. De er 10 gange
Figur 8a. Når lyn slår ned i sand, fx i klitter, sandstrande eller ørkener, kan sandet
smelte og lave et forstenet aftryk af lynet. Sand smelter ved omkring 1800 grader
C, og da temperaturen lige uden om lynkilen er omkring 2500 grader C, opstår
der et hult rør af smeltet sand, der har facon som lynet.
side 18 • Vejret, 142, februar 2015
Figur 8b. Forstørret detalje af ’lynaftrykket’ i figur 8a.
Figur 9. Langtidsexponeret himmel og landskab ved Silkeborg, oplyst af mange
lyn samt enkelte huse og biler.
så kraftige som de almindelige
negativt ladede lyn, og er derfor
farligere. Det kan forekomme at
en tordensky, op til 15 km væk,
fra de højeste områder af skyen
kan udsende en udladning, der
kan bevæge sig mange kilometer
vandret, inden den pludseligt og
overraskende slår ned, hvor den
skræmmer de totalt uforberedte
omkringværende. Det må være
heraf, at udtrykket ’som et lyn fra
en klar himmel’ er opstået.
“RED SPRITES”
De positivt ladede lyn udgør
omkring 5-10 % af alle lyn, og
de kan i visse tilfælde få millisekunder senere udløse en
kæmpeudladning af rødt plasma
i den øvre atmosfære højt over
tordenskyen. Det endnu ikke helt
forståede fænomen er en slags
‘rumlyn’, der dog adskiller sig væsentligt fra almindelige lyn. Så
sent som i 1989 fotograferede
amerikanske forskere fra University of Minnesota tilfældigt no-
get, der hidtil kun havde været
øjenvidneberetninger om. De
dokumenterede således, at der
højt i atmosfæren over de største
tordenskyer kan opstå mystiske
lysfænomener med meget store
energier, klart relateret til de mest
kraftige lynudladninger i troposfæren. Fænomenet blev omtalt
i videnskabelig litteratur så tidligt
som for lidt over hundrede år
siden (Toynbee and Mackenzie
1886, Everett and Everett 1903).
C. T. R. Wilson, der regnes for
at være banebrydende indenfor
lyn-forskning, forsøgte i 1965 at
forklare fænomenet, men det var
først efter optagelsen i 1989, at
videnskaben virkelig tog fat på
at forklare fænomenet. Navnet
kommer af, at de ligner ’air spirits’, altså luftånder. Ofte kaldes
de bare sprites.
Sprites minder måske lidt om
lyn, fordi der er et kort glimt
(omkring 1/10 sek.) i form af en
aflang struktur på himlen, og de
udløses over kraftigt tordenvejr.
Men i modsætning til de ekstremt varme troposfæriske lyn
består de mesosfæriske sprites
af kold plasma. Sprites er kæmpestore, de dannes i en højde af
50-95 kilometer, og de opstår få
millisekunder efter et kraftigt lyn
i tordenvejret nedenunder. Man
regner med, at kun ganske få lyn
er i stand til at producere sprites.
Almindelige negativt ladede lyn
kan, som tidligere forklaret, have
en strømstyrke på 30.000 ampere,
mens positivt ladede lyn, der
som regel udspringer fra toppen
af en velvoksen tordensky, kan
have en strømstyrke på 300.000
ampere. Når disse kæmpelyn slår
ned, kan de tilsyneladende i visse
tilfælde samtidigt trigge sprites
højt oppe i mesosfæren. Effekten
Vejret, 142, februar 2015 • side 19
Figur 10. I 2012 blev de såkaldte “red sprites” for første – og endnu eneste gang
fotograferet i Danmark, stort set alle (måske endda samtlige?) tidligere observationer af sprites er sket sydligere end Danmark, som indikeret på det ikke helt
opdaterede kort (Figur 11).
i sprites kan være så stor som
5-50 gigawatt. (ref. University of
Alaska, Fairbanks).
Sprites optræder sjældent
alene. Ofte ses en gruppe af
gulerodslignende strukturer i
den samme udladning. De kan
også have form som en gople
med underhængende tentakler,
og de kan også blot have en
simpel pæleform. Sprites kan
følge umiddelbart efter en svag
sprite-halo i en højde af omkring
70 km. I visse tilfælde opstår
den svage halo uden at trigge
en rigtig sprite. I nogle tilfælde
kan der dannes en meget stor
vandret halo ovenover en kraftig sprite, i en højde af omkring
100 km (mesopausen). De kaldes elver (ikke at forveksle med
den mindre sprite-halo). Elver er
meget svage og kan være 400 km
i diameter. I stratosfæren mellem
tordenvejret (i troposfæren) og
de højtliggende sprites (i mesosfæren), kan der forekomme
“blue jets”, der udspringer fra
toppen af tordenskyen og skyder
opad (blue jets er endnu ikke
fotograferet i Danmark).
Cosmic rays
Nogle teorier går ud på, at ”cosmic rays”, altså ultrahøj-energiske partikler fra kosmos, kan
udløse et ”runaway breakdown”
i et elektrisk felt, en slags lavine af
elektroner, der kan udløse lyn og
sprites. Ifølge Helio Takai (Brookhaven National Laboratory), kan
størrelsen af de elektriske felter i
en tordensky ikke forklare udløsningen af et lyn – spændingen
er simpelthen ikke høj nok. Takai
meddelte i april 2014, at han vil
anvende den største cosmic ray
detektor på den nordlige halvkugle (der befinder sig i Utah)
sammen med en serie lyn-detektorer, der kan registrere lyn
i 3-D, til at studere den mulige
sammenhæng. Han håber på at
kunne påvise (eller afvise), at
cosmic rays er den udløsende
faktor i de elektriske felter, der
ikke i sig selv kan udløse lyn. Han
håber samtidigt at kunne finde
ud af, om der produceres gamma
rays i de store lyn-udladninger,
samt at blive klogere på den
sandsynlige sammenhæng med
sprites. Gamma rays er den mest
energirige stråling vi kender. Den
udsendes især fra supernovaer
og neutronstjerner, men en satellit baseret gamma ray detektor (The Compton Gamma Ray
Observatory) har tilsyneladende
målt små gamma ray udladninger
fra Jordens atmosfære i forbindelse med tordenvejr. Der foregår
tydeligvis meget mere mellem
himmel og jord, end vi endnu
forstår.
Figur 11. De røde trekanter er jord eller flybaserede observationer, de blå firkanter
er rumstationbaserede observationer, fra 1989 til 2003.
side 20 • Vejret, 142, februar 2015
* og ikke mindst – de kraftigste
lyn skal generere sprites, måske
ved hjælp af cosmic rays
Figur 12. (Delforstørrelse af figur10). Sprites består af mindre kugler af ioniseret
plasma, med en størrelse på 10-100 meter. De opstår eller starter i en højde
af omkring 80 km, hvorefter der sker en nedadgående bevægelse med meget
høj hastighed (1/10 af lysets hastighed), efterfulgt af en opadgående strøm af
ioniserede kugler.
Observation af sprites
Hvis et tordenvejr er i stand til at
producere sprites, ser man ofte
flere udladninger i den tid uvejret
raser. Mange atmosfæriske lysfænomener kan være svære at observere eller fotografere. Sprites
er ét af de sværeste – mange ting
skal gå op i en højere enhed:
* det skal være nat
* Månen må ikke lyse himlen
op
* der må ikke være generende
lysforurening fx fra gadelamper
og bygninger
* der skal være et meget kraftigt
tordenvejr kørende
* tordenvejret skal generere kraftige positivt ladede lyn mellem
sky og jord
* afstanden til tordenvejret skal
være mellem 150 og 500 km
* der skal være frit udsyn og
klart vejr mellem observatøren
og uvejret
* man skal være meget opmærksom på at de gunstige forhold
opstår
* for fotografen skal kameraudstyret være lysfølsomt, især i det
røde område
* kameraets retning, opstilling og
indstillinger skal være korrekte
Jeg har talt med en (dengang)
fysikstuderende, der en sommer
for mange år siden var udstationeret i et torden-rigt område i det
sydlige Europa for at fotografere
sprites for universitetet. Han så
sprites visuelt med det blotte øje.
Han husker dem som klare og
tydelige, så hvis man er på rette
sted, på det rigtige tidspunkt – og
forholdene er perfekte, så kan
man få en “out of this world”
naturoplevelse.
Kort omtale af
optagelserne af de danske
sprites i 2012
Et tjek på forskellige lyndetektorer viste et kraftigt tordenvejr,
med mange lyn i området mellem England og Danmark – altså
i Nordsøen ca. 350 km mod
sydvest. Himlen over Silkeborg
var fyldt med stjerner og uden
Figur 13.
Vejret, 142, februar 2015 • side 21
Figur 14. Skitse af højdeberegning, tordenvejret var primært under horisonten og derfor ikke direkte synligt.
generende månelys, så det så jo
egentlig meget godt ud.
Kompasretningen blev bestemt ud fra lynpejlingerne, figur
13. Et lysfølsomt DSLR kamera
(digitalt spejlrefleks, modificeret
til at være særligt rød-følsomt)
med lysstærkt 85mm f/1,2 optik
blev opstillet, og det optog video
i ca. 3 kvarter. En efterfølgende
manuel gennemgang af videoen
(frame by frame) viste, at der var
2 udladninger på optagelserne,
hver med 5-6 individuelle sprites.
Det er nu ca. 2 år siden, billederne
af sprites kom i kassen. På det
tidspunkt havde jeg været seriøst opmærksom på “gode sprite
forhold” i 2 år forinden, så det
er bestemt ikke noget, man ser
hver dag. På billederne kan man
se stjerner. I et planetarieprogram
kan de røde sprites derfor place-
res på et kort over stjernehimlen, set fra observationsstedet på
det pågældende tidspunkt. Ud
fra stjernerne kan højden over
horisonten bestemmes, og med
den kendte afstand på 350 km,
kan det beregnes, at højden over
jorden var 60-73,5 km, altså en
samlet vertikal udstrækning på
13,5 km. Det er medregnet, at
jordoverfladen krummer, den
“falder” omkring 8 km i forhold
til en vandret lige horisontlinie
(figur 14).
Sprites er genstand for forskning verden over. NASA er naturligt nok noget interesseret i, om
sprites kan være en risiko for rumfarten. Danmark er også med helt
fremme. DTU-Space har et projekt under ESA, Den Europæiske
Rumorganisation, der fra 2016
skal observere sprites fra ISS,
side 22 • Vejret, 142, februar 2015
den internationale rumstation.
Lige nu er Terma og DTU-Space
i færd med at bygge to kameraer
til projektet. Det er en slags klimaobservatorium i rummet, der
kan være med til at afklare, om
processer i den øvre atmosfære
har en væsentlig indvirkning på
klimaet hernede på planetens
overflade. Projektet kaldes ASIM
– Atmosphere-Space Interactions Monitor.
Den videnskabelige udforskning af lyn startede med den
legendariske Benjamin Franklin,
der i 1752 påviste lynets elektriske natur med den farlige drageflyvning under et tordenvejr i
Pennsylvania. Unægteligt en stor
kontrast til den moderne rumbaserede forskning.
Alle fotos: Jesper Grønne,
www.hvad i himlen.dk
Benjamin Franklin:
modig lyneksperimentariker og en af Golfstrømmens kortlæggere
Af Jesper Eriksen, DMI
Amerikaneren Benjamin Franklin er de fleste nok bekendt med
på et eller andet plan. Mange
med meteorologi som interesse
husker ham nok for hans forsøg
med at opsætte en drage under
et tordenvejr og for konstruktionen af en lynafleder. Men det er
nok de færreste, der forbinder
ham med Golfstrømmen eller
klimaforskning. I denne artikel
vil jeg beskrive nogle af Benjamins tanker og resultater inden
for vejr, klima og oceanografi.
Benjamin Franklin blev født
den 17. januar 1706 i Boston, der
er en havneby i staten Massachusetts, som ligger i den nordøstligste del af USA. Han blev ret
gammel efter datidens målestok,
idet han døde i 1790 i en alder
af 84 år. Gennem sit lange liv
var han aktiv i mange forskellige
spændende ting. Han fungerede
blandt andet som forfatter, journalist, politiker, opfinder og videnskabsmand.
I den politiske del af sit liv
var han blandt andet præsident/
guvernør for delstaten Pennsylvanien, som ligger i den nordøstlige del af USA, og han er
også anerkendt for at være en af
hovedmændene bag, at De Forenede Stater overhovedet kom til
et eksistere. På et tidspunkt i sit
liv rejste han hyppigt til England
og blev den øverste leder inden
for den del af det britiske postvæsen, der havde med de amerikanske kolonier at gøre. Rejserne
kom faktisk til at betyde meget
for hans bidrag til oceanografien, men mere om det senere. I
sit liv prøvede han også at være
USA´s ambassadør i både Sverige og Frankrig og blev derved
yderligere berejst efter datidens
standarder.
Inden for videnskaben havde
han en afgørende rolle i opret-
telsen af det første Universitet i
Pennsylvanien, og han blev den
første formand for ”American
Philosophical Society”. Grunden til, at Benjamin valgte at
beskæftige sig med videnskaben
var, at han ville vide hvordan ting
fungerede, og hvordan man evt.
kunne bruge denne viden til at
gøre ting bedre.
Hans tanker kredsede som
nævnt også om meteorologien.
Benjamin havde blandt andet
den tanke, at nedbør fødes som
Figur 1. Benjamin Franklin. Kilde (1).
Vejret, 142, februar 2015 • side 23
Figur 2. Benjamin Franklin og sønnen William under det berømte drageforsøg i tordenvejr. Se nærmere beskrivelse af
eksperimentet i teksten. Kilde (3).
sne højt oppe i skyen, selvom
den tit falder som regn ved overfladen. Dette er faktisk korrekt på
vores breddegrader for alle nedbørsformer, undtagen finregn.
Han observerede også, at storme
ofte bevæger sig fra vest mod øst,
og at stormens potentielle bane
derfor kunne forudses. Faktisk
forsøgte han sig med deciderede
vejrudsigter i sin ”Poor Richard’s
Almanack”, som han udgav gennem 25 år fra 1732 under pseudonymet Richard Saunders.
Drageeksperimentet i figur 2,
der beviste, at lyn er et naturligt elektrisk fænomen, fuldførte
han ifølge historiebøgerne i 1752
sammen med sønnen William.
Der er dog en del debat om,
hvorvidt Benjamin rent faktisk
med succes udførte eksperimentet eller bare talte om det (4).
For eksempel har det populære
tv-program ”Mythbusters” konkluderet, at selvom forsøget er
Figur 3. En anden og mere realistisk
gengivelse af Benjamin Franklins
drageeksperiment. Tegnet af Bernard
Hoffman. Kilde (5).
side 24 • Vejret, 142, februar 2015
teknisk muligt, hvis dragesnoren
er fugtig nok og dermed elektrisk ledende, ville det have slået
Benjamin ihjel, i hvert fald hvis
lynet havde slået direkte ned i
dragen.
Dragen, der blev opsat under
tordenvejr, skulle efter sigende
være specielt designet. Den var
lavet af silke i stedet for papir
for bedre at kunne modstå vind
og vejr, og selve dragestellet var
lavet af træ. På toppen af dragen var placeret en målrettet og
skarp ståltråd/ledning. For enden
af dragesnoren, som var af sejlgarn, var en nøgle forbundet med
et silkebånd. Nøglen var med
ståltråd forbundet til en ”Leidnerflaske”, som var en beholder
til at opfange den elektriske ladning. Historien fortæller, at når
Benjamin observerede, at løse
dele på dragesnoren pludseligt
blev tvunget opad, lod han en af
sine knoer røre metalnøglen, så
en gnist sprang mellem nøglen
og knoen. Hermed var lynets
elektriske natur bevist.
Er historien sand, var Benja-
min heldig ikke at blive dræbt
under dette forsøg. Et lynnedslag
direkte i dragen ville have taget
livet af ham. Faktisk var der andre
forsøg, dog af en anden karakter, men også foreslået af blandt
andre Benjamin, på at bevise, at
lyn var et elektrisk fænomen, der
slog folk ihjel, omkring denne
tid. Og man har helt sikkert været klar over, at lyn var et farligt
fænomen.
Benjamin havde sin på dette
tidspunkt voksne søn på ca. 22
år (født i 1730) med under drageopsætningen, fordi han ønskede
et vidne til sit eksperiment. Mystisk nok fik han en tredjepart,
en Joseph Priestley, til at publicere resultaterne, men først 15
år senere, og selve datoen for
eksperimentet kendes faktisk
ikke. Måske var han bange for,
at folk ikke troede på ham, og
han ville blive latterliggjort. En
alternativ forklaring kunne dog
være, at Benjamin vidste, at det
var forbundet med stor fare at
opsætte en drage i et tordenvejr,
og at han ikke ville risikere, at folk
mistede livet under tilsvarende
forsøg. Benjamins historie beskrev dog meget deltaljeret, hvordan eksperimentet skulle laves.
Blandt andet skulle man sætte
dragen op, når vinden begyndte
at blive stødende, et tegn på at
et tordenvejr kunne være på vej.
Personen, der satte dragen op,
skulle stå i læ for regnen, f.eks.
i en døråbning eller i et vindue,
så silkebåndet, nøglen var bundet med, ikke blev vådt. Og dragesnoren måtte heller ikke røre
vindueskarmen eller dørkarmen.
Han skrev også, at dragesnoren,
når den var blevet våd, ville være
elektrisk ledende.
I lyset af disse retningslinjer
for forsøget er billedet i figur 2
noget misvisende, idet Benjamin
står ude i det fri med en søn, der
ligner et barn. Billedet i figur 3
er derimod mere troværdigt i for-
Figur 4. Kort over vigtige havstrømme i og omkring Atlanterhavet. Golfstrømmen løber op langs USA´s østkyst og drejer
senere af mod øst. Kilde (6).
Vejret, 142, februar 2015 • side 25
stor gene for Benjamins kone.
Figur 5. En havmodels bud på Golfstrømmens styrke og retning i Atlanterhavet.
Farverne indikerer strømstyrken og pilene den retning havstrømmen går mod.
Lokalt kan strømmen være kraftigere end angivet. Kilde: DMI Maritim Service.
hold til forsøgets udførelse, hvis
historien taler sandt.
Benjamin etablerede i øvrigt
også en lynafleder på toppen af
sin skorsten i 1750’erne, en 9 fod
lang elektrisk ledende metallisk
stang. Lynaflederen var installeret således, at det slog gnister og
et par metalklokker ringede, når
der var lyn tæt på, efter sigende til
Figur 6. Kort baseret på infrarøde satellitbilleder. Røde farver indikerer varmt
havvand. Golfstrømmen genfindes ud for USA´s østkyst. Den følger ikke en lige
linje, men danner hvirvler. Kilde: NASA.
side 26 • Vejret, 142, februar 2015
Golfstrømmen
I dag ved vi, at Golfstrømmen er
ca. 100 kilometer bred og 800 til
1200 meter dyb, og at den fører
varmt vand fra Den Mexicanske
Golf gennem Floridastrædet og
ud i Atlanterhavet. Først følger
havstrømmen USA´s østkyst,
men drejer senere af østover,
hvor den så bliver kaldt for den
Nordatlantiske Strøm (se kortet
i figur 4). Den stærkeste strøm
forekommer ved havoverfladen
og er typisk omkring 1-4 knob,
men lokalt kraftigere, og retningen af strømmen er primært mod
øst eller nordøst. (figur 5). Golfstrømmen kan også genfindes
på infrarøde satellitbilleder, da
vandet i strømmen er en del varmere end det omgivende vand.
I figur 6 ser man den som et
aflangt bånd i rødt og gult, der
følger kortet i figur 4, men som
laver nogle bugtende sving på sin
vej østover.
De første officielle historiske
kilder til det, der senere kom til at
hedde Golfstrømmen, stammer
helt tilbage fra 1513. Den 22. april
dette år nedfældede den spanske
opdagelsesrejsende, Juan Ponce
de Leon, følgende om sit møde
med havstrømmen på sin rejse
på vej mod det, der nu hedder
St. Augustine i Florida:
"A current such that, although
they had great wind (god vind
for et sejlskib), they could not
proceed forward, but backward
and it seems that they were proceeding well; at the end it was
known that the current was more
powerful than the wind."
Her skal man huske, at da-
tidens skibe ikke havde motorkraft, men blev drevet frem af,
at vinden blæste på deres sejl.
Golfstrømmen kunne derfor faktisk være farlig for skibe, hvis man
ikke var klar over dens eksistens,
fordi det måske ikke var muligt
at navigere skibet ordenligt, når
man sejlede i vanskelige farvande
og kunne støde på et rev.
Erfarne søfolk, der har sejlet
i området, har helt sikkert haft
kendskab til denne kraftige strøm
af varmt havvand, og der har tidligere været enkeltstående kort over
Golfstrømmen, som dog ikke var
tilgængelige for andre end dem,
der lige havde tegnet det. Spanske søfarere havde fordel af den
stærke medstrøm på deres rejse
fra Caribien til Spanien, men skal
have holdt deres viden hemmelig
for andre nationer. Den første
egentlige beskrivelse med et forholdsvis præcist kort over Golf-
Figur 7. Originaludgaven af det første officielle kort over Golfstrømmen, tiltænkt
til videre distribution og udgivet af Benjamin Franklin. Kilde: Bibliotheque Nationale, Paris.
strømmen blev lavet i 1769, og
det var faktisk Benjamin Franklin,
der udgav dette kort og foreslog
navnet ”Golfstrømmen”. Kortet
Figur 8. En gengivelse af af det første officielle kort over Golfstrømmen, tiltænkt videre distribution og udgivet af Benjamin
Franklin. Dog med en lille fejl i venstre hjørne. Florida var ikke opdelt i Øst- og Vestflorida på Benjamins originale kort.
Vejret, 142, februar 2015 • side 27
forsvandt dog i arkiverne i næsten
200 år, og man mente derfor det
var gået tabt. Men i september
1978 fandt Phillip L. Richarson
fra Woods Hole Oceanografiske
Institut to kopier i ”Bibliotheque
Nationale” i Paris. Se det i figur
7 og 8.
Bagrunden for, at Benjamin
gerne vil have et kort over Golfstrømmen til videredistribution,
var faktisk hans tilknytning til
England. Fra 1754 og de næste
lidt over 20 år tog han mange
rejser frem og tilbage mellem
USA og England. Som tidligere
nævnt havde han nemlig haft
en lederrolle inden for den del af
det britiske postvæsen, der stod
for transporten af post og pakker via sejlads mellem England
og kolonierne i USA. Benjamin
havde fået nys om klager over,
at post sejlet af det britiske postvæsen fra England til USA var op
omkring 2 uger længere om at
ankomme end post fra USA til
England. I året 1768, efter at have
arbejdet for postvæsenet nogle
år, besluttede han sig for at finde
årsagen til dette, og i efteråret
tog han sagen op med sin fætter,
Timothy Folger, der var kaptajn
fra Nantucket (en lille ø ud for
den nordøstlige del af USA) på et
amerikansk handelsskib. Fætteren sagde, at det var en kendt og
stærk havstrøm, der var årsagen
til forsinkelserne. I virkeligheden
må vind og vejrforhold dog også
havde spillet ind.
Benjamin havde også talt med
en anden amerikansk skibskaptajn, som fortalte, at når han var
på jagt efter hvaler, svømmede
de lige uden for Golfstrømmen,
men aldrig i den. Fiskerbåde, der
krydsede Golfstrømmen, observerede ofte vestgående skibe
med pakkepost, der sejlede mod
strømmen inde i selve Golfstrømmen.
Benjamin fik derfor sin fætter
til at indtegne den omtrentlige
placering af Golfstrømmen samt
dens retning på et kort, desuden
gode råd til at spotte den førend
det var for sent. Han uddelte
kortene til kaptajnerne på de britiske post/pakke-skibe i 1769 og
1770, men de lod til at ignorere
kortene af uklare årsager. Måske
var det den faglige stolthed, der
var såret, fordi hvalfangere og fiskere fra de amerikanske kolonier
foregav at vide mere om de store
oceaner end dem med deres høje
uddannelse inden for søfart. Da
den amerikanske revolution begyndte, stoppede Benjamin med
at uddele sine kort, for at de ikke
skulle falde i hænderne på den
britiske militærflåde.
Sammenligner man kortet
med moderne beskrivelser af
Golfstrømmen, er kortet faktisk
forholdsvist præcist optegnet. En
måde man kan se, om man har
med det ægte kort at gøre er, at
der på det kun står ”Florida”, hvor
andre gamle kort deler Florida op
i Øst- og Vestflorida, noget briterne begyndte på i 1773.
I 1775 på en af sine rejser fra
USA til England opdagede Benjamin ved hjælp af temperatur
målinger, at vandet i Golfstrømmen tæt ved overfladen var 6
grader (Fahrenheit) varmere end
det omkring liggende vand. På tre
efterfølgende rejser tog han også
temperaturmålinger og kunne
herved klargøre, hvornår skibet
befandt sig i Golfstrømmen. Som
den gode videnskabsmand han
var gemte han resultaterne.
Benjamin mente, at det var
passatvinden, der var årsagen til
side 28 • Vejret, 142, februar 2015
Golfstrømmen, fordi denne vind
førte varmt havvand ind i den
Mexicanske Golf. Dette varme
havvand blev, ifølge Benjamin,
udledt gennem Floridastrædet og
blev herefter til Golfstrømmen.
I den sidste del af sit liv studerede Benjamin de mulige effekter, vulkan udbrud kunne have
på vejrmønstre, skydannelse og
elektriciteten i skyerne. Han
havde en hypotese om, at den
ekstremt kolde vinter i 1783-84
havde noget at gøre med et vulkanudbrud på Island i sommeren
1783, fordi asken og andre partikler fra vulkanen reducerede den
mængde sollys, der nåede ned til
overfladen.
Referencer
1.http://en.wikipedia.org/wiki/
Benjamin_Franklin
2.http://en.wikipedia.org/wiki/
Kite_experiment
3.http://tellmewhyfacts.com/
Electricity-Benjamin-Franklin
4.http://www.ushistory.org/
franklin/info/kite.htm
5.http://skullsinthestart.
com/2012/11/26/more-onfranklin-and-the-electrical-kite1752/
6.http://www.robinsonlibrary.
com/geography/oceanography/
dynamics/gulf.htm
7.http://ear thobser v at or y.
nasa.gov/Features/Franklin/
franklin_2.php
8.http://www.nha.org/history/
hn/HN-v44n2-gulfstream.htm