Αστραπή ονομάζεται ο τεράστιος ηλεκτρικός σπινθήρας που δημιουργείται ανάμεσα σε δύο διαφορετικά νέφη ή μεταξύ δύο διαφορετικών τμημάτων του ίδιου του νέφους ή ανάμεσα σε ένα νέφος και στο έδαφος, οπότε και ειδικότερα ονομάζεται κεραυνός. Η αστραπή αποτελεί μετεωρολογικό φαινόμενο.
Ο σπινθήρας αυτός δημιουργείται όταν η συσσώρευση στατικού ηλεκτρισμού υπερνικά τη φυσική αντίσταση που προβάλλει ο αέρας στη δίοδο ενός ηλεκτρικού ρεύματος. Όταν ο αέρας είναι ξηρός τότε η αντίσταση αυτή είναι μεγάλη. Όταν όμως περιέχει υδροσταγόνες αναπτύσσεται τάση 10 εκατομμυρίων βολτ (Volt) που προκαλεί ηλεκτρική εκκένωση, δηλαδή δίοδο ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από τον αέρα που συνοδεύεται από μια λάμψη, την αστραπή.
Στην Αγγλία οι αστραπές συμβαίνουν κατά τα 2/3 ανάμεσα σε διαφορετικά τμήματα του ίδιου του νέφους. Στην Νότια Αφρική η αναλογία αυτή είναι 9/10.
Στη πραγματικότητα οι αστραπές μεταξύ τους, ανεξάρτητα της μορφής που παρατηρούνται διχαλωτές ή διάχυτες δεν παρουσιάζουν καμία ουσιώδη διαφορά. Η διάχυτη αστραπή είναι απλά η διάχυτη λάμψη που παρατηρείται από μια διχαλωτή αστραπή που συγκαλείπτεται από τη βροχή ή το νέφος εντός του οποίου δημιουργείται.
Ενέργεια αστραπής
Η Αστραπή απελευθερώνει μεγάλη ποσότητα ενέργειας της τάξεως των 1010 τζάουλ σε χρόνο λιγότερο από ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου. Τα 3/4 της ενέργειας αυτής ξοδεύονται για τη θέρμανση του αέρα, που μεταβιβάζει το ρεύμα ως θερμοκρασία 15.000 βαθμών Κελσίου. Ο πυρακτωμένος αυτός αέρας (και όχι ο ηλεκτρισμός που τον θερμαίνει) είναι αυτό που λέγεται αστραπή. Η ξαφνική αυτή και έντονη θέρμανση κάνοντας τον αέρα να διαστέλλεται απότομα, δημιουργεί ένα κύμα κρούσης που ο ήχος του είναι η βροντή. Μια ηλεκτρική εκκένωση που συμβαίνει πάνω από το σημείο ενός παρατηρητή ακούγεται ως ένας και μοναδικός εκκωφαντικός κρότος. Όταν όμως η εκκένωση αυτή γίνει μακριά ο ίδιος θόρυβος ακούγεται λίγο συνεχόμενος ως «μπουμπουνητό» που διαρκεί ίσως και κάποια δευτερόλεπτα, αυτό συμβαίνει διότι η βροντή ακούγεται από διάφορες αποστάσεις καθώς ανακλάται ο ήχος από τα νέφη, το έδαφος, τις εξάρσεις του και από τα κτίρια μέσα σε μία πόλη
Τι προκαλεί τις βροντές;
Η βροντή προκαλείται από τους κεραυνούς, οι οποίοι είναι ουσιαστικά ένα ρεύμα ηλεκτρονίων που ρέει μεταξύ ή εντός των νεφών, ή μεταξύ νέφους και εδάφους. Ο αέρας γύρω από την περιοχή του κεραυνού και του οπτικού φαινομένου που τον συνοδεύει, δηλαδή της αστραπής, θερμαίνεται.
Το φαινόμενο μοιάζει με την θέρμανση του αέρα γύρω από τα σύρματα μιας ηλεκτρικής θερμάστρας, μόνο που είναι πολύ εντονότερο. Συμβαίνει επίσης πολύ ταχύτερα, και γι αυτό μοιάζει περισσότερο με μια έκρηξη.
Θα πρέπει μα σημειωθεί ότι τα οπτικά φαινόμενα προκαλούνται από τις διεγέρσεις και ακολούθως αποδιεγέρσεις των ατόμων του αέρα καθώς συγκρούονται με τα ενεργητικά ηλεκτρόνια που μετακινούνται.
Η έκρηξη αυτή δημιουργεί ένα σωλήνα χαμηλής πίεσης κατά μήκος της διαδρομής ελάχιστης αντίστασης την οποία ακολουθεί ο κεραυνός μέσα από τον αέρα. Καθώς ο αέρας μέσα σ’ αυτόν τον σωλήνα διαστέλλεται και συστέλλεται, παράγει ένα κρότο παρόμοιο μ’ αυτόν που παράγεται όταν χτυπάμε τα χέρια μας. Αυτός ο ήχος θέτει σε ταλάντωση τα τοιχώματα του σωλήνα και καθώς ανακλάται εμπρός και πίσω στα τοιχώματα του σωλήνα κατά μήκος του κεραυνού και έτσι παράγεται το υπόκωφο μουγκρητό που αντιλαμβανόμαστε ως βροντή. Μπορούμε ν’ ακούσουμε αυτό το μουγκρητό από μεγάλη απόσταση, ακόμη και αν η αστραπή που το προκάλεσε δεν είναι ορατή.
Όταν η αστραπή είναι ορατή, όμως, την βλέπουμε πρώτη διότι η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι σημαντικά μικρότερη από αυτή του φωτός. Το φως της αστραπής φτάνει σε μας σε κλάσμα του δευτερολέπτου ενώ ο ήχος καθυστερεί σημαντικά. Έτσι ο ήχος συμπεριφέρεται περισσότερο ως ωστικό κύμα παρά ως ένα συνηθισμένο ηχητικό κύμα. Το ωστικό αυτό κύμα ακολουθεί τη διαδρομή που ακολουθούν και τα ηλεκτρόνια όπως εισχωρεί η γροθιά μας μέσα σε μια κάλτσα.
