Як утворюється грім та блискавка. Як і чому виникає блискавка. Утворення грозових хмар
Чи замислювалися ви колись чому птахи сидять на високовольтних дротах, а людина, торкнувшись дротів, гине? Все дуже просто – вони сидять на дроті, але струм через птаха не тече, але якщо пташка змахне крилом, одночасно торкаючись двох фаз – помре. Зазвичай так гинуть великі птахи на зразок лелек, орлів, соколів.
Так і людина може торкнутися фази і їй нічого не буде, якщо через неї струм не потече, для цього потрібно одягати прогумовані черевики і не дай Боже торкнутися стіни чи металу.
Давайте подивимося, чому блискавка вражає високі дерева, будівлі або інші відкриті місця. Чим вище відстань, тим коротша подорож, тим негативніші бурі - тим більш позитивним і більш позитивним вони будуть. Вони піднімаються на самі високі точкиЩоб наблизитися до своїх фаворитів - негативні заряди. Іноді дедалі більше нетерплячі позитивні вискакують із загострених об'єктів, цим сприяючи створенню фрагмента плазмового каналу. Негативні та позитивні якості були використані людьми для створення громовідводів для високих та гострих предметів.
Електричний струм здатний вбити людину в секунду, він вражає без попередження. Блискавка вдаряє в землю сто разів на секунду і понад вісім мільйонів разів на день. Ця сила природи вп'ятеро гаряча, ніж поверхня сонця. Електричний розряд б'є з силою в 300`000 ампер і мільйон вольт на секунду. У повсякденному життіми думаємо, що можемо контролювати електрику, яка живить наші будинки, зовнішнє освітлення, а тепер і автомобілі. Але електрика в його первозданній формі не контролюється. А блискавка – це електрика у величезних масштабах. І все ж блискавка залишається великою загадкою. Вона може вдарити зненацька, і її шлях може бути непередбачуваним.
Громовідведення - це не що інше, як створення шляху для вантажів, щоб їм не доводилося спати та шукати прохід на поверхні землі. Це не ввічливий жест нам на ці негативні та позитивні мільярди. Таким чином, ми захищаємо себе від небажаного створення плазмового каналу, наприклад, через дах нашого будинку. І оскільки ви вже знаєте, що цей канал дуже гарячий, ви можете уявити, що це таке.
Вони дуже рідкісні і ще повністю досліджені. Все, що було описано, є лише фрагментом великої галузі знань, яка намагається пояснити масу цікавих явищ, що відбуваються у земній атмосфері, але це зовсім інша історія. Чому грози дістаються Землі? Фізика знає у відповідь цю градацію питань. Ми пояснюємо механізм атмосферної блискавки.
Блискавка в небі не завдає шкоди, але одна з десяти блискавок обрушується на поверхню землі. Блискавка поділяється на безліч гілок, кожна з яких здатна вразити людину, яка перебуває в епіцентрі. При ударі людини блискавкою, розряд струму може переходити від однієї людини до іншої, якщо вони стикаються.
Існує правило тридцяти і тридцяти: якщо ви бачите блискавку, а менш ніж за тридцять секунд почули грім, то треба шукати притулок, а потім потрібно почекати тридцять хвилин з останнього гуркоту, перш ніж виходити на вулицю. Але блискавка не завжди підпорядковується строгому порядку.
Перш ніж він ударить першу блискавку і встане, у грозових хмарах - масами кристалів льоду, водяної пари та повітря - утворюється електричне поле. Усередині хмари вони відриваються від атомів і починають рухатись вільні електрони, які потім іонізують нейтральні атоми в газових частинках, осаджуючи електрони. Це шляхи, які б'є блискавка, тобто розряд електричного струму. Це з тим, що у газах, отже, й у повітрі потік струму грунтується на русі іонів.
Шляхи, які керуватимуть електрикою, ми бачимо у небі у вигляді «блискавки», тобто дуже яскравою електричною іскрою. Блискавка йде або до Землі, або до іншої хмари або всередині тієї ж хмари. Це залежить від перебігу іонізованих каналів у повітрі. Коли іскра шукає найіонізованіші дороги, зупиняється на дорозі і «перевіряє» повітря на своєму шляху. Це спрямована вниз гілка блискавки.
Існує таке атмосферне явище, як грім серед ясного неба. Часто блискавка, виходячи із хмари, проходить до шістнадцяти кілометрів, перш ніж ударити в землю. Іншими словами, блискавка може з'явитися нізвідки. Блискавки потрібен вітер та вода. Коли сильні вітри піднімають вологе повітря, виникають умови появи руйнівних гроз.
Цілих 85 відсотків блискавки, що генерується у великих грозових хмарах, не потрапляє на Землю, а розвантажує електричну напругу всередині хмар. Але Земля також знаходиться в муках «магніту» для блискавки, тому що її поверхня заряджена позитивно, а заряджені іони накопичуються біля хмар. Тому розряд різниці потенціалів здійснюється потоком іонів до Землі.
Звук грому, який ми чуємо під час шторму, не означає, що блискавка щось уразила. Грози також супроводжуються скиданнями всередині хмар та між хмарами. Грім - це звук перетину звукового бар'єру через повітря, що швидко розширюється внаслідок раптового потепління.
Неможливо розкласти на складові те, що вкладається у мільйонну частку секунди. Одне з хибних переконань полягає в тому, що ми бачимо блискавку, коли вона прямує в землю, насправді ми бачимо дорогу назад блискавки в небо. Блискавка – це не односпрямований удар у землю, а це насправді кільце, шлях у дві сторони. Спалах блискавки, що ми бачимо, так званий зворотний удар, завершальна фаза циклу. І коли зворотний удар блискавки розжарює повітря, з'являється її візитна картка- грім. Зворотний шлях блискавки - це частина блискавки, яку ми бачимо як спалах і чуємо як грім. Зворотний струм силою тисячі ампер і мільйони вольт прямують від землі до хмари.
Як розрахувати відстань від бурі
Електрична іскра, яка проходить через канал іонізованого повітря зі швидкістю десятків тисяч кілометрів на секунду і нагріває його до 30 000 градусів. Якщо ми хочемо знати цю відстань за кілометри, ми повинні відраховувати секунди, що пройшли між блискавкою та громом, і результат ділиться на. Таким чином, відстань в 1 кілометр звучатиме приблизно через три секунди.
Перш за все, до бурі, ви не можете втекти, тому що блискавка частіше зустрічається в місцях, де повітря витончується, наприклад, людина, що швидко рухається, рухається автомобіль, що літає на літаку. Під час шторму краще відмовитися від парасольки з металевим шипом, ймовірно, винайденим коханцями ризику. Найкраще ховатися вдома, за умови, що у нього закриті вікна та блискавка, а електричні прилади у ньому виключені з гнізд. Не захищайтеся під високими деревами.
Блискавка регулярно вражає електричним струмом людини у приміщенні. Вона може проникнути в будову різними шляхами, водостічних труб і водопроводу. Блискавка може проникати в електропроводку, сила струму якої у звичайному будинку не досягає двохсот ампер та перевантажує електропроводку стрибками від двадцяти тисяч до двохсот тисяч ампер. Можливо, найбільш небезпечна стежкау вашому будинку веде прямо до вашої руки через телефон. Майже дві третини ударів електричним струмом у приміщеннях припадають на людей, які взяли до рук трубку стаціонарного телефону під час блискавки. Бездротові телефони безпечніші під час грози, але блискавка може вдарити людину електричним струмом, що стоїть поряд із базою телефону. Навіть громовідвід не може захистити вас від усіх блискавок, тому що він не здатний ловити блискавку в небі.
У відкритому, безпечному місці ми будемо в машині, що рухається, тому що краще, якщо блискавка вдарить по розведеному повітрі за автомобілем, ніж сам автомобіль. Однак автомобіль, що стоїть, забезпечить нам безпеку, оскільки він близький до ідеальної клітини Фарадея, яка захищає від блискавки. Якщо ми знаходимося на воді під час шторму, ми повинні якнайшвидше дістатися берега. Але якби шторм погас, і нам не вдалося піти, ми повинні принаймні поставити щоглу.
Лінійна блискавка, плоска блискавка, сферична блискавка
Лінійне світло, також відоме як іскра, є найпоширенішим типом блискавки - найпоширенішою блискавкою. Іскра електричного розряду протікає у разі такої блискавки із зигзагом із гілками. Його основна іскра в основному б'є по землі.
Про природу блискавки
Існує кілька різних теорій, які пояснюють походження блискавок.
Зазвичай нижня частина хмари несе негативний заряд, а верхня - позитивний, що робить систему хмара-земля подібною до гігантського конденсатора.
Коли різниця електричних потенціалів стає досить великою, між землею та хмарою чи між двома частинами хмари відбувається розряд, відомий під назвою блискавки.
Блискавка спалахує, як спалах, який освітлює велике небо. Цей ефект викликає багато наступних іскор, наступних один за одним. Така блискавка виникає, коли електричного потенціалу у хмарі достатньо створення розряду, але недостатнього створення блискавки. Якщо одночасно є кілька одночасних лінійних розрядів, утворюється так званий блискавковідвід.
Повітря навколо цієї петлі швидко прогрівається, і з'являється куля високоіонізованого газу, що світиться, який падає на поверхню Землі. Блискавична кулька рухається трохи вище поверхні землі відповідно до ліній його магнітного поля. Баласти розвантажуються або вибухають або заземлюються, як будь-яке звичайне блискавковідведення. Це було надто багато, і, насамперед, це було надто голосно. Ні спати, ні відпочивати, влітку вікна не зачиняються, сусіди-півні настільки гучні, що мешканці мають звернутися за допомогою до служби.
Чи небезпечно перебувати в автомобілі під час блискавки?
В одному з цих досвідів штучна смертельна блискавка в метр довжиною була спрямована на сталевий дах автомобіля, в якому знаходилася людина. Блискавка пройшла по обшивці, не завдавши шкоди людині. Як же так вийшло? Оскільки заряди на зарядженому предметі взаємно відштовхуються, вони прагнуть розійтися якнайдалі один від одного.
І служби кажуть, що це був такий випадок, але запеклі мешканці самі змусили замовкнути птахів. У Лабди вони не хочуть прагнути рішучих засобів, вони хочуть миру. Чи можуть півні взагалі замовкнути? Напевно, інше, але якщо це було не зовсім добре, це було, принаймні, приємно, і, як сонце, це було прагнення до життя відразу. На півдні країни термометри показали понад 20 градусів за Цельсієм. Не дивно, що поляки захоплюють ці промені, бо це можуть бути останні теплі дні осені.
Фінал Великого Оркестру Різдвяної благодійності відбудеться 14 січня наступного року. Перш ніж Юрек Овсяк оголосив про це, оркестр зламав рекорди Гіннеса. Це перша допомога. У Польщі в кампанії взяло участь понад 85 000 осіб, які практикували порятунок життів більш як на шість тисяч привидів. А не про сам запис, більше про освіту, тому що, знаючи про те, як надати першу допомогу, все ще не найкращий.
У разі порожньої механічної кулі пі циліндра заряди розподіляються по зовнішній поверхні предмета Аналогічно, якщо блискавка дарує в металевий дах автомобіля, то електрони, що відштовхуються, надзвичайно швидко розійдуться по поверхні автомашини і підуть через її корпус в землю. Тому блискавка на поверхні металевої машини йде в землю і не потрапляє всередину автомобіля. З тієї ж причини досконалим захистом від блискавки є металева кліть. Внаслідок ударів в автомашину штучних блискавок напругою 3 млн. вольт потенціал автомобіля та тіла, що перебуває в ньому людини, підвищується майже до 200 тис. вольт. Людина при цьому не відчуває жодної ознаки удару електричного струму, оскільки між будь-якими точками її тіла немає жодної різниці потенціалів.
Кожна блискавка займає частку секунди, становить 2 см у діаметрі та від 1 до 50 км у довжину. Його температура в п'ять разів вища за поверхню Сонця і становить близько 30 тисяч. градус Цельсія. Жертви блискавки падають у 5 разів частіше, ніж чоловіки. Принаймні раз на рік блискавка потрапляє в літак, що літає. Жителі острова зазнають бомбардування в середньому 222 дні на рік. Сила та сила блискавки лежить у величезному імпульсі енергії, звільненої за дуже короткий час. Однак, якби ця енергія була розширена, струм не міг навіть постачати невелику лампочку протягом одного місяця.
Значить, майже повністю захищає від блискавки перебування в добре заземленому будинку з металевим каркасом, а таких багато в сучасних містах.
Чим пояснити, що птахи спокійно і безкарно сидять на дротах?
Тіло сидячої птиці є хіба що відгалуження ланцюга (паралельне з'єднання). Опір цієї гілки з птахом набагато більше, ніж опір дроту між ногами птиці. Тому сила струму у тілі птиці мізерна. Якби птах, сидячи на дроті, торкнувся б крилом чи хвостом стовпа або якось ще з'єднався б із землею, він миттєво був би вбитий струмом, який кинувся б через нього в землю.
Той, хто колись був у центрі грози, знає, наскільки могутня та жахлива сила природи. Усі в штормі почуваються дивно. Є щось інтригуюче, щось жахливе і дивовижне одночасно. Коли настає шторм, ми вимикаємо телевізор, радіо та інші електроприлади, і ми чуємо звук лиховісного грому. Але ми не боїмося блискавки, лише грім.
Блискавка генерує цілу низку низькочастотних звукових хвиль, які впливають на людську психіку, викликаючи почуття страху. Тому навіть віддалені звуки розрядів завжди здаються зловісними, викликаючи неприємні почуття. Блискавка – одна з найскладніших головоломок фізики. Хоча у нас багато знань та технологій, ми досі не знаємо, як розвантажити. Той факт, що ми пов'язані з електрикою, відомий уже 250 років. Блискавка - це не що інше, як електричний розряд між хмарою та землею з напругою, що досягає кількох мільйонів вольт.
Цікаві факти про блискавки
Середня довжина блискавки 2,5 км. Деякі розряди простягаються в атмосфері на відстань до 20 км.
Блискавки приносять користь: вони встигають вихопити з повітря млн тн азоту, зв'язати його і направити в землю, піддобрюючи ґрунт.
Але вчені все ще цікавляться, де у хмарі такий величезний електричний потенціал звільняється. Більшість має місце всередині хмари. Вони освітлюють хмару від центру, і ми називаємо її плоским розрядом. Вони не є небезпечними, тому що вони не досягають землі. Найбільш небезпечними є блискавки. Це ті, хто зазвичай убиває людей. Цей розряд проявляється у вигляді блискавки, що вражає хмару землі. Це займає частку секунди, це 2 см у діаметрі та від 1 до 50 км у довжину.
Найцікавішими є сферичні сфери. У світі лише кілька знімків сферичної блискавки. Це дуже рідко, але, можливо, найзахоплююче атмосферне явище. Це вид електричного розряду, що виявляється у вигляді яскраво сяючої сфери. Сферичний сферичний світло може мати розмір від кількох сантиметрів до кількох метрів. З'являється раптово, і зустріч з ним – одна з найжахливіших подій, які природа може нам надати. Плазмова куляможе плавати в повітрі протягом кількох хвилин, він може падати через димар, проникати крізь стіни, циркулювати навколо квартири, розбити стіну, підірвати та вбити людей.
Блискавки Сатурна в мільйон разів сильніші за земні.
Розряд блискавки зазвичай складається з трьох або більше повторних розрядів - імпульсів, що йдуть по тому самому шляху. Інтервали між послідовними імпульсами дуже короткі, від 1/100 до 1/10 с (цим обумовлено мерехтіння блискавки).
Щомиті на Землі спалахує близько 700 блискавок. Світові осередки гроз: острів Ява - 220, екваторіальна Африка– 150, південна Мексика – 142, Панама – 132, центральна Бразилія – 106 грозових днів на рік. Росія: Мурманськ – 5, Архангельськ – 10, С-Петербург – 15, Москва – 20 грозових днів на рік.
Ще рідше – перлинна блискавка. Деякі вчені сумніваються у існуванні цього розряду. Формування блискавки зазвичай починається з лінійного розряду. Блискавка ділиться на ряд коротких епізодів, що світяться, нагадують ланцюжок перлів. Явище відбувається так, ніби блискавка раптово вибухнула у багатьох частинах. Пунктирна лінія блискавковідводу зазвичай більша за діаметр, ніж блискавка. На жаль, немає доказів, крім свідчень свідків, що така блискавка існує.
Кожен другий удар, завданий блискавками. Ті, хто виживає, зазнають серйозних травм. Блискавка розглядає людину як свого роду резистор. Деяка енергія проходить крізь тіло людини. Через секунду струм тече через людину і гасне. Основною причиною смерті є порушення серцевої функції після сильної течії. Потік через тіло струму блискавки викликає шок, з яким людське серце реагує із мерехтінням камер. Це нерегулярний і швидкий серцевий тремор, який, зрештою, змушує серце перестати функціонувати.
Повітря в зоні каналу блискавки практично миттєво розігрівається до температури 30 000-33 000 ° С. Від удару блискавки у світі в середньому щорічно гине близько 3 000 людей
Статистика показує, що на 5000-10000 льотних годин припадає один удар блискавки в літак, на щастя майже всі пошкоджені літаки продовжують політ.
Незважаючи на нищівну міць блискавки, вберегтися від неї досить просто. Під час грози слід негайно йти з відкритих місць, ні в якому разі не можна ховатися під деревами, що окремо стоять, а також знаходитися поблизу високих щог та ЛЕП. Не слід тримати у руках сталеві предмети. Також під час грози не можна користуватися засобами радіозв'язку, мобільними телефонами. У приміщенні потрібно вимкнути телевізори, радіоприймачі та електроприлади.
Блискавковідводи захищають будівлі від поразки блискавкою з двох причин: вони дають можливість стікати в повітря наведеному на будівлі заряду, а при ударі блискавки в будинок відводять її в землю.
Потрапивши в грозу, слід уникати ховатися біля одиночних дерев, огорож, піднесених місць і перебувати на відкритих просторах.
Ми часто думаємо, що електрика- це щось таке, що виробляється тільки на електростанціях, а аж ніяк не в волокнистих масах водяних хмар, які настільки розріджені, що в них можна спокійно просунути руку. Тим не менш, у хмарах є електрика, як є навіть у людському тілі.
Природа електрики
Усі тіла складаються з атомів – від хмар та дерев до людського організму. Кожен атом має ядро, що несе позитивно заряджені протони і нейтральні нейтрони. Винятком є найпростіший атом водню, в ядрі якого немає нейтрону, а є лише один протон. Навколо ядра звертаються негативно заряджені електрони. Позитивні та негативні заряди взаємно притягуються, тому електрони обертаються навколо ядра атома, як бджоли біля солодкого пирога. Притягання між протонами та електронами обумовлено електромагнітними силами. Тому електрика є скрізь, куди б ми не подивилися. Як бачимо, воно міститься й у атомах.
Цікавий факт: природа блискавки лежить в електриці, що міститься у хмарах.
У нормальних умовах позитивні та негативні заряди кожного атома врівноважують один одного, тому тіла, що складаються з атомів, зазвичай не несуть жодного сумарного заряду – ні позитивного, ні негативного. В результаті зіткнення з іншими предметами не викликає електричного розряду. Але іноді рівновага електричних зарядів у тілах може порушитись. Можливо, ви це відчуваєте на собі, перебуваючи вдома холодного зимового дня. У будинку дуже сухо та спекотно. Ви, човгаючи босими ногами, ходите по паласу. Непомітно вам частина електронів з підошв перейшла до атомів килима.
Ось тепер ви несете електричний заряд, оскільки кількість протонів та електронів у ваших атомах вже не збалансована. Спробуйте тепер взятися за металеву ручку дверей. Між вами та нею проскочить іскра, і ви відчуєте електричний удар. Сталося ось що ваше тіло, якому не вистачає електронів для досягнення електричної рівноваги, прагне за рахунок сил електромагнітного тяжіння відновити рівновагу. І вона відновлюється. Між рукою і ручкою дверей виникає потік електронів, спрямований до руки. Якби в кімнаті було темно, ви побачили б іскри. Світло видно тому, що електрони при перескакуванні випромінюють кванти світла. Якщо у кімнаті тихо, ви почуєте легке потріскування.
Електрика оточує нас всюдиі міститься у всіх тілах. Хмари у цьому сенсі – не виняток. На тлі синього неба вони виглядають дуже невинними. Але як і в кімнаті, вони можуть нести електричний заряд. Якщо це так – бережіться! Коли хмара відновлює електричну рівновагу у собі - спалахує цілий феєрверк.
Як з'являється блискавка?
Ось що при цьому відбувається: у темній величезній грозовій хмарі постійно циркулюють потужні повітряні потоки, які стикають між собою різноманітні частинки - крупинки океанічної солі, пил і так далі. Так само, як ваші підошви при терті об килим звільняються від електронів, і частинки в хмарі при зіткненні звільняються від електронів, які перескакують на інші частинки. Так виникає перерозподіл зарядів. На одних частках, які втратили свої електрони, є позитивний заряд, на інших, які взяли на себе зайві електрони, тепер негативний заряд.
З причин, які не зрозумілі, більш важкі частинки заряджаються негативно, а легші - позитивно. Таким чином, важча нижня частина хмари заряджається негативно. Негативно заряджена нижня частина хмари відштовхує у бік землі електрони, оскільки однойменні заряди відштовхуються. Таким чином, під хмарою формується позитивно заряджена частина земної поверхні. Потім точно за таким же принципом, за яким між вами та дверною ручкою проскакує іскра, між хмарою та землею проскочить така сама іскра, тільки дуже велика та потужна це і є блискавка. Електрони гігантським зигзагом летять до землі, знаходячи свої протони. Замість ледь чутного потріскування лунає сильний удар грому.
Якщо переглянути весь процес у повільному темпі, то ось що ми побачимо. З основи хмари виступає смуга, що тьмяно світиться, звана провідником. Провідник, він же «лідер», починає швидкими звивистими рухами наближатися до землі. Спочатку він проскакує на 50 метрів праворуч, потім на 50 метрів ліворуч. Це той зигзаг, який ми бачимо в небі. Шлях лідера до землі продовжується протягом часток секунди, сила струму в блискавці сягає 200 ампер.У домашній проводці сила струму вбирається у 6 ампер. Коли лідер знаходиться на відстані близько 20 метрів від землі, від неї у напрямку лідера вискакує іскра і з'єднується з ним. Сліпучий зигзаг мчить догори, до хмари, сила струму при цьому досягає 10 000 ампер.
Цікавий факт: удар блискавки містить достатньо електрики, щоб висвітлити всі будинки та підприємства в цілому горді, але лише протягом частки секунди.
Коридором, що утворився, вниз тихо прослизає наступний лідер, назустріч якому знову летить гігантська іскра. Температура при ударі блискавки досягає 28 000 градусів Цельсія.Потоки електрики багато разів пролітають каналом вгору і вниз: саме цей процес ми сприймаємо як один удар блискавки.
Яка велика енергія однієї блискавки?
Приблизно 20 тисяч мегават, цієї енергії достатньо, щоб висвітлити всі будинки та підприємства цілої республіки, правда лише на секунду.
GD Star Rating
a WordPress rating system