Sähkömyrsky voi riehua ilmakehässä ilman näkyviä vaikutuksia

Maan ilmakehässä on aina sähköä. Ilmakehän ylimmissä kerroksissa, 50-400 km korkeudessa sijaitsee ionosfääriksi kutsuttu ilmakehän osa, jossa kaasumolekyylit ovat ionisoituneita Auringon säteilyn ja osittain myös muun avaruussäteilyn vaikutuksesta. Ionosfäärissä ilma on erittäin matalapaineista, mutta ionisoitumisen vaikutuksesta hyvin sähköä johtavaa.

Ionosfäärin sähköiset häiriöt vaikuttavat Maan magneettikenttään. Aurinko aiheuttaa revontulia, aurinkomyrskyjä ja Mögelin-Dellingerin häiriötä, jonka vaikuttaessa ionosfäärissä kulkee jopa kymmenien tuhansien ampeereiden sähkövirtoja. Auringon säteilyn koostumus voi myös vaihdella ja esimerkiksi runsas röntgensäteily vaikuttaa ionosfäärin sähkötasapainoon. Ionosfäärissä tapahtuvat sähköiset häiriöt ovat niin voimakkaita, että niitä voidaan kutsua sähköisiksi myrskyiksi. Ne voivat haitata elektronisten laitteiden ja muiden sähkölaitteiden toimintaa ja jopa särkeä niitä, joskin tällaiset vaikutukset ovat hyvin harvinaisia.

Ukonilma on tavallisin sähkömyrsky

Salama on valtava valokaari, jossa valtava määrä sähköisessä muodossa olevaa energiaa siirtyy paikasta toiseen sekunnin miljonasosien aikana. Osa sähkövirrasta muuttuu matkalla valoksi, joka näkyy välähdyksenä ja monimutkaisina salaman muotoina. Jyrähdys syntyy, kun ilma ensin laajenee kuumentuessaan suuren sähkövirran vaikutuksesta ja sitten painuu takaisin kokoon, kun se taas jäähtyy.

Sähkönpurkauksissa suuri määrä sähköisessä muodossa olevaa energiaa purkautuu hyvin lyhyessä ajassa. Esimerkiksi salaman välähtäessä purkautuu ukkospilveen kerääntynyt sähkövaraus. Ukkospilvi muodostaa maanpinnan kanssa valtavan kondensaattorin, jonka läpilyönti salama on. Läpilyönti voi liikkua kumpaan suuntaan tahansa, ja siksi osa salamoista liikkuu pilvistä maahan ja osa maasta pilviin päin. Lisäksi on pilvien välisiä salamoita, jotka eivät lyö maahan asti.

Ukkospilven sähkövaraus syntyy hankaussähköstä, kun lumihiutaleet, rakeet ja jäätyneet pisarat hankaavat toisiinsa ilmavirtauksissa pilven sisällä. Ilmavirtaukset ovat ukkospilvissä hyvin voimakkaita ja voivat hajottaa lentokoneita.

Salama synnyttää sähkömagneettisen pulssin

Jokainen sähkönpurkaus aiheuttaa sähkömagneettisen pulssin, jota kutsutaan myös elektromagneettiseksi pulssiksi tai EMP:ksi (ElectroMagnetic Pulse). Se on korkeatehoinen ja lyhytkestoinen sähkömagneettinen aalto, siis voimakas radioaalto. Sähkömagneettinen pulssi voi lamauttaa ja tuhota erilaisia elektronisia laiteita, joita ei ole suojattu EMP:n varalta. EMP:n voi synnyttää myös keinotekoisesti, esimerkiksi ydinpommin räjähdys tuottaa hyvin voimakkaan sähkömagneettisen pulssin. Räjäyttämällä ydinpommi sadan kilometrin korkeudessa voidaan sen vaikutusta rajata niin, että maahan asti ei tule muuta kuin voimakas EMP, joka tuhoaa sähkö- ja tietoliikenneverkot ja -laitteet. Myös varsinaisia EMP-aseita on kehitteillä. Pienitehoisten EMP-aseiden rakennussarjoja on jo saatavilla rakennussarjoina.

Mitä suurempi ja nopeampi sähkönpurkaus, sitä suurempi sähkömagneettinen pulssi. Salaman aiheuttama sähkömagneettinen pulssi voi hajottaa herkkiä sähkölaitteita ilman, että edes osuisi niihin. Siksi sähkölaite voi olla rikki ukonilman jälkeen, vaikkei siinä olisi mitään ulkoisia merkkejä salamaniskusta.

Sormenpäästäkin lähtee kymmeniätuhansia voltteja

Myös sormenpäästä karkaava staattisen sähkön purkaus aiheuttaa sähkömagneettisen pulssin, joka on kuitenkin teholtaan ja vaikutukseltaan hyvin pieni. Suurempi vaikutus on itse sähkönpurkauksella, jonka jännite voi olla kymmeniä tuhansia voltteja ja virta satoja ampeereita – mikrosekuntien ajan vain, mutta riittävästi vaurioittaakseen elektronisia laitteita ja komponentteja. Tästä syystä on olemassa esimerkiksi staattiselta sähköltä suojaavia jalkineita ja rannekkeita. Staattista sähköä varautuu ihmiseen aina, kun sähköä johtamattomista aineista valmistetut vaatteet hankaavat toisiinsa