- Молния в цифрах
- Откуда берутся молнии перед землетрясением?
- Как возникает молния?
- Внутри тучи
- Развитие молнии
- Вслед за лидером
- Конечная стадия
- Небесные искры
- Интересные факты
- Почему идет дождь?
- Может ли человек создать молнию?
- Почему молния имеет такую форму?
- Какие бывают молнии?
- Молнии над вулканом
- Правила поведения во время грозы
- Виды молний и факты о молниях
- Шаровая молния
- Чем опасна гроза
- Почему мы слышим гром?
- Почему сначала молния, потом гром
- Что такое шаровая молния, и как она появляется?
- Как защититься во время грозы
- Почему есть интервал между молнией и громом
- Ионосфера
- Как происходит удар молнии?
Молния в цифрах
- Разность потенциалов перед молнией может достигать миллиарда вольт.
- Сила электрического разряда накопленной электрической энергии через атмосферу создает токи до 100 000 А.
- Воздух в канале молнии нагревается до 30 000 градусов — в пять раз больше, чем температура поверхности Солнца.
- Скорость распространения молнии — 1 000 000 м/с. Таким образом, молния проходит путь от облаков до земли за 0,002 секунды.
- Канал молнии очень узкий. Видимый канал имеет диаметр ок. 1 метр, а внутренний, по которому проходит ток, 1 см.
- Типичная молния длится ок. 0,25 секунды и состоит из 3-4 ударов.
- Сейчас в мире 1800 гроз.
- В Эмпайр Стейт Билдинг в США молния попадает в среднем 23 раза в год.
- Молния поражает самолеты в среднем раз в 5-10 тысяч летных часов.
- Вероятность быть убитым молнией составляет 1 к 2 000 000. Каждый из нас имеет одинаковый шанс умереть, упав с кровати.
- Вероятность увидеть шаровую молнию хотя бы раз в жизни составляет 1 к 10 000.
Откуда берутся молнии перед землетрясением?
Это молнии, которые проявляются во время землетрясений. До конца еще неизвестна их природа, но они тоже возникают из-за накопления заряда. Только в этом случае это происходит за счет трения между слоями породы.
Изначально ученые не воспринимали всерьез рассказы о том, что землетрясения сопровождаются молниями, но недавнее появление камер заставило их задуматься. В результате начали экспериментировать и пришли к выводу о трении слоев породы.
Гораздо более известны молнии при извержениях вулканов, которые еще называют «грязными молниями». Также они возникают в результате трения между частицами, вылетающими из клапана.
Так выглядит молния внутри вулкана.
Образованию молнии сопутствуют и другие явления, такие как пыльные бури, смерчи и некоторые другие, все они приводят к тому же накоплению заряда.
Как возникает молния?
Внутри тучи
Вы не можете спутать грозовое облако с обычным облаком. Его мрачный, свинцовый цвет объясняется большой толщиной: нижний край такого облака висит на расстоянии не более километра над землей, а верхний может достигать высоты 6-7 километров.
Что происходит внутри этого облака? Водяной пар, из которого состоят облака, замерзает и существует в виде кристаллов льда. Восходящие воздушные потоки, идущие от нагретой земли, несут вверх мелкие куски льда, заставляя их постоянно сталкиваться с крупными, которые оседают.
Кстати, зимой земля меньше прогревается, и в это время года практически не бывает сильных восходящих потоков. Поэтому зимние грозы бывают крайне редко.
В процессе столкновения ледяные хлопья электризуются, как это происходит, когда разные предметы трутся друг о друга, например, расческа о волосы.
Также маленькие кубики льда получают положительный заряд, а большие – отрицательный. По этой причине верхняя часть грозообразующего облака получает положительный заряд, а нижняя — отрицательный. На каждом метре расстояния существует разность потенциалов в сотни тысяч вольт — как между облаком и землей, так и между частями облака.
Развитие молнии
Развитие молнии начинается тогда, когда где-то в облаке возникает очаг с повышенной концентрацией ионов — молекул воды и газов, входящих в состав воздуха, у которого отнято или к которому электроны присоединены.
По некоторым гипотезам, такой центр ионизации достигается за счет ускорения в электрическом поле свободных электронов, всегда присутствующих в воздухе в малых количествах, и их столкновения с нейтральными молекулами, которые тут же ионизируются.
Согласно другой гипотезе, первый толчок вызывают космические лучи, которые все время проникают в нашу атмосферу, ионизируя молекулы воздуха.
Ионизированный газ действует как хороший проводник электричества, поэтому через ионизированные участки начинает течь ток. Дальше – больше: проходящий ток нагревает область ионизации, вызывая все новые и новые высокоэнергетические частицы, которые ионизируют близлежащие области – канал молнии распространяется очень быстро.
Вслед за лидером
На практике развитие молнии происходит в несколько этапов. Сначала передняя кромка проводящего канала, называемая «лидером», продвигается скачками на несколько десятков метров, каждый раз немного меняя свое направление (так получается молниеносная обмотка). При этом скорость продвижения «лидера» за несколько мгновений может достигать 50 тысяч километров за одну секунду.
Наконец, «проводник» достигает земли или другой части облака, но это еще не основной этап дальнейшего развития молнии.
После того, как ионизированный канал, толщина которого может достигать нескольких сантиметров, «пробивается», по нему с огромной скоростью проносятся заряженные частицы — до 100 тысяч километров всего за одну секунду, это и есть сама молния.
Сила тока в канале составляет сотни и тысячи ампер, а температура внутри канала при этом достигает 25 тысяч градусов — поэтому молния дает такую сильную вспышку, видимую за десятки километров. А мгновенные перепады температуры, тысячи градусов, создают сильнейшие перепады давления воздуха, и распространяются в виде звуковой волны — грома. Эта стадия длится очень короткое время – тысячные доли секунды, но энергия, выделяемая при этом, огромна.
Конечная стадия
На последнем этапе скорость и интенсивность движения зарядов в канале уменьшаются, но все же остаются достаточно большими. Именно этот момент наиболее опасен: финальная фаза может длиться всего десятые доли (а то и меньше) секунды. Такое достаточно длительное воздействие на предметы на земле (например, на сухие деревья) часто приводит к пожару и разрушениям.
Причем дело, как правило, одной категорией не ограничивается – новые «лидеры» могут двигаться по проторенному пути, вызывать повторные выбросы в одном и том же месте, и доходить по количеству до нескольких десятков.
Несмотря на то, что молния известна человечеству с момента появления человека на земле, до настоящего времени она еще не до конца изучена.
Небесные искры
Молния — это огромный электрический разряд, который всегда сопровождается вспышкой и громовым звуком (в атмосфере отчетливо виден блестящий разрядный канал, напоминающий дерево). При этом молния почти никогда не бывает одной, за ней обычно следуют две, три, а нередко и десятки искр.
Эти выбросы почти всегда образуются в кучево-дождевых облаках, иногда в крупных слоисто-дождевых облаках: верхняя граница нередко достигает семи километров над поверхностью планеты, а нижняя часть может почти касаться земли, оставаясь не выше пятисот метров. Молнии могут образовываться как внутри одного облака, так и между соседними наэлектризованными облаками, а также между облаком и землей.
Тайны самых необычных явлений природы86924.334
Грозовая туча состоит из большого количества пара, сконденсировавшегося в виде льда (на высоте выше трех километров почти всегда есть кристаллы льда, так как температура здесь не поднимается выше нуля). Перед тем, как облако превратится в грозу, внутри него начинают активно двигаться кристаллы льда, при этом им помогают двигаться потоки теплого воздуха, поднимающиеся от нагретой поверхности.
Воздушные массы уносят вверх более мелкие кусочки льда, которые при движении постоянно сталкиваются с более крупными кристаллами. В результате более мелкие кристаллы заряжены положительно, более крупные — отрицательно.
После того, как мелкие кристаллы льда собрались вверху, а крупные внизу, верхняя часть облака заряжена положительно, а нижняя — отрицательно. Таким образом, напряженность электрического поля в облаке достигает чрезвычайно высокого уровня: один миллион вольт на метр.
При столкновении этих разноименно заряженных участков друг с другом в местах контакта ионы и электроны образуют канал, по которому все заряженные элементы устремляются вниз и образуется электрический разряд – молния. В этот момент выделяется такая мощная энергия, что силы хватит для питания 100-ваттной лампочки в течение 90 дней.
Воздуховод нагревается почти до 30 000 градусов по Цельсию, что в пять раз превышает температуру Солнца, и излучает яркий свет (вспышка обычно длится всего три четверти секунды). После образования канала грозовое облако начинает разряжаться: за первым разрядом следуют две, три, четыре и более искры.
Удар молнии напоминает взрыв и вызывает образование ударной волны, чрезвычайно опасной для любого живого существа, находящегося вблизи канала. Ударная волна сильнейшего электрического разряда в нескольких метрах от себя вполне способна сломать деревья, повредить или сотрясти их даже без прямого удара током:
- На расстоянии до 0,5 м от канала молния может разрушить слабые конструкции и ранить человека;
- На расстоянии до 5 метров постройки остаются целыми, но могут выбить окна и оглушить человека;
- На больших расстояниях ударная волна не имеет негативных последствий и превращается в звуковую волну, известную как грозовые волны.
Интересные факты
Загадочная природа возникновения молний не дает покоя ученым. И не зря.
По мнению ученых, вероятность быть убитым молнией не так уж и велика — примерно 1 шанс на 2 000 000: столько же шансов умереть, упав с кровати. А вот шансов хотя бы раз в жизни увидеть шаровую молнию гораздо меньше – примерно 1 из 10 тысяч.
Молнии очень далеко — несколько сотен километров.
Если сначала виден разряд, а потом слышен гром, молния возникает в небе очень далеко, даже если возникновение разряда сопровождается громом. Задержка звука возникает из-за того, что свет распространяется быстрее звука. Подробнее о молниях вы можете узнать из видео, представленного в статье.
Молнии бывают не только на нашей планете. Это явление наблюдалось и на других планетах: на Марсе, Венере и не только. Вспышки возникают неожиданно, длятся доли секунды и состоят из нескольких разрядов.
Несмотря на свою мощь и силу, самые опасные удары молнии – это те, которые возникают в облаках и не касаются земли.
Пулевая молния также опасна. О них мало что известно, но говорят, что приближаться к ним нельзя, так как эти виды извержений любят «гулять». Они даже могут залететь в дом, если окна и двери открыты во время грозы.
Самое красивое явление – это пожары в Сент-Эльмо. Так называют свечение, возникающее после грозы на остроконечных фонарях, корабельных мачтах, зданиях.
Почему идет дождь?
Дождем называют влагу, выпадающую на земную поверхность в виде капель….
Может ли человек создать молнию?
Да, человек может создавать молнии. Каждый ребенок может провести небольшой эксперимент дома, потерев два шарика, а затем сведя их вместе. Если вы сделаете это в темноте, вы можете увидеть небольшой разряд и трещину или щелчок. Это молния и гром в миниатюре.
Такую молнию вы можете встретить, надевая шерстяной свитер, расчесывая волосы и во многих других ситуациях. Даже зажигалка с кнопкой создает мини-молнию, которая поджигает газ. Аналогичное оборудование устанавливается в газовых плитах и с самовоспламенением.
Но человек может создать более серьезную молнию. Я даже не говорю о лабораториях под открытым небом, которые создают разряд для учебы, хотя таким образом он тоже может быть очень сильным. Я имею в виду молнию, которая возникает в результате ядерного взрыва.
Дело в том, что во время реакции ядерного взрыва гамма-излучение производит электромагнитный импульс силой 100-1000 кВ/м. Это не только выводит из строя незащищенные электромагнитные линии бункеров, шахт и других объектов, но и приводит к образованию молний. Правда, эта молния ударяет в небо, то есть в противоположном направлении, если можно так выразиться. Сыпь появляется до прихода огненной полусферы и очень быстро исчезает. Это происходит примерно от 0,015 до 0,5 секунды процесса реакции ядерного взрыва.
Это похоже на молнию, которая сопровождает ядерный взрыв.
Читайте также: Свет в гараже: какое освещение выбрать, порядок монтажа схемы освещения
Почему молния имеет такую форму?
Мы знаем, что молния пытается поразить объект на кратчайшем расстоянии. Но почему она такая изогнутая? Это вовсе не самое короткое расстояние, на котором она была бы прямой, как геометрический луч.
Дело в том, что во время образования разряда электроны разгоняются почти до световых скоростей, но периодически сталкиваются на своем пути с препятствиями в виде молекул воздуха. При каждой такой «встрече» они меняют направление движения, и мы получаем ступенчатую структуру молнии, к которой мы привыкли и которая схематично нарисована, как логотип автомобилей Opel.
Молния на логотипе этой компании впервые появилась на грузовике Opel Blitz (в переводе с немецкого Blitz-молния)
Какие бывают молнии?
Прежде чем мы подробно поговорим о типах молний, нам нужно сказать, что они собой представляют в целом. Четыре основных типа получили пару линий выше, а именно: линейная, зигзагообразная, шаровая и сухая.
Линейной молнией называется короткий резкий разряд, который мгновенно вспыхивает, освещает небо и исчезает. Иногда даже сама молния не видна, так как она проходит очень быстро и часто попадает даже не в землю, а между облаками.
Зигзагообразной молнией обычно называют чуть более длинную молнию, которая имеет изогнутую траекторию и дает по крайней мере пару долей секунды, чтобы рассмотреть себя. Иногда вы даже можете заметить в них легкую пульсацию света.
Шаровая молния — чрезвычайно редкое явление. Если мы сталкиваемся с обычной молнией несколько раз в год, а жители некоторых регионов — несколько раз в неделю, то шанс увидеть шаровую молнию не превышает одного к десяти тысячам. Поэтому явление считается очень загадочным, и если вы его видели, вам очень повезло. Вам нужно бежать за лотерейным билетом.
С сухой молнией все просто. Обычно это называется молнией, которая происходит без дождя. Не самое распространенное событие, но оно случается время от времени. Чаще, чем мяч.
Молнии над вулканом
Тот факт, что извержения вулканов иногда сопровождаются ударами молнии, известен уже почти 2000 лет. I ‘ 79 e.Kr Плиний младший, наблюдавший за извержением Везувия, записал, что над кратером собрались темные тучи и сверкнула молния.
Ближе к нашему времени появилась информация о разрядах молнии, наблюдавшихся во время более чем двухсот извержений. Однако эта связь между двумя явлениями еще не изучена. Только в 2000 году вулканолог Аляски Стив Макнатт создал рабочую группу по молниям над вулканами.
Интерес к этому явлению возник у вулканолога в 1992 году, когда сейсмографы зафиксировали извержение вулкана на одном из Алеутских островов. Обычно кабели от устройств, установленных вблизи вулканов, закапываются под землю, но на необитаемом и лишенном крупных животных острове их просто проложили на поверхности. Эти провода служили антеннами и выводили на ленту сейсмографа, помимо информации о колебаниях грунта, сигналы электромагнитного излучения от молнии.
Насколько известно, как сейсмологические процессы, так и процессы, происходящие в облаках во время обычных гроз, приводят к появлению молнии над извергающимся вулканом. Электрические заряды могут возникать из-за пьезоэлектрических, трибоэлектрических и подобных явлений во время разломов и движений слоев горных пород, сопровождающих извержение. Заряды также возникают при трении между частицами пепла, вылетающими из кратера вулкана.
При обычных грозах возникает разность потенциалов, которая затем вызывается ударом молнии, потому что более тяжелые капли или льдинки накапливаются в нижних слоях грозового облака из-за их веса, в то время как маленькие, легкие поднимаются в верхнюю часть восходящих воздушных потоков. Они накапливают противоположные заряды, которые после определенного напряжения прорываются сквозь слой воздуха. Сумма этих «земных» и «небесных» явлений, которые еще не до конца изучены, вызывает молнию над извергающимся вулканом.
Молния возникает чаще, если вулканическое облако над кратером достигает высоты более семи километров.
Частота этого явления также зависит от содержания воды в магме. Пока магма находится под высоким давлением, вода не выкипает, несмотря на высокую температуру, но как только магма вырывается из жерла вулкана, вода превращается в пар и способствует образованию грозового облака.
Правила поведения во время грозы
Основным способом избежать ударов молнии является установка громоотводов. Однако эти конструкции не обеспечивают 100% защиты (из 10 разрядов 3 не попадают в ловушку).
Существуют определенные правила о том, как вести себя во время грозы, чтобы не стать ее жертвой. Перечень мер безопасности во время грозы выглядит следующим образом:
- оставляя открытое пространство (основное назначение молнии — объекты, возвышающиеся над землей);
- избегайте высоких объектов (деревьев, фонарных столбов) и линий электропередач;
- освобождение кузова от металлических изделий;
- отсутствие контакта с источниками воды (вода является отличным проводником электричества);
- закрывание окон и дверей;
- остается в доме до часа после окончания стихии.
Виды молний и факты о молниях
Линейная молния является наиболее распространенной. В то же время электрический звон похож на разросшееся дерево, перевернутое с корнем вверх дном. Когда появляется такая молния, от основного канала отходят несколько более коротких и тонких «наростов». Длина такого разряда обычно достигает 20 километров, а сила тока составляет 20 000 ампер.
Возникновение внутриоблачной молнии сопровождается изменением магнитного и электрического полей, а также излучением радиоволн. Подобный валик, скорее всего, появится ближе к экватору. В умеренных широтах это можно увидеть крайне редко.
Наземная молния — это явление, которое проходит несколько стадий. Сначала происходит ударная ионизация, которая вначале создается свободными электронами, присутствующими в воздухе. Под воздействием электрического поля элементарные частицы увеличивают свою скорость и движутся к Земле. Там они сталкиваются с молекулами, из которых состоит воздух.
Шаровая молния
Шаровая молния — это светящийся шар, который летит над поверхностью Земли и разбивается при соприкосновении с твердым объектом. Это явление считается недостаточно изученным.
Цвет огненных шаров варьируется от черного до белого.
Поведение шаровой молнии может быть непредсказуемым. Скорость и траектория полета не соответствуют никаким расчетам. Иногда может показаться, что у молнии есть разум и инстинкты. Она может облетать дома, деревья, фонарные столбы, которые появляются перед ней, или, может быть, как если бы она была ослеплена, врезаться в них.
Электрическое поле в шаровой молнии близко по величине к уровню пробоя в диэлектрике. Именно в этом поле возбуждаются оптические уровни атомов, и благодаря этому шаровая молния приобретает способность светиться.
Чем опасна гроза
Грозы обладают мощными поражающими факторами. Они могут:
- вызывать пожары;
- создание помех при передаче радиосигналов;
- разрушать навигационную систему летящего самолета, даже уничтожать летательные аппараты;
- наносить ущерб живым существам (при прямых попаданиях приводит к смерти).
Разряд, достигающий поверхности Земли, образует смертельную ударную волну. Последствиями удара молнии по человеку или животному могут быть ужасные травмы и ожоги, сотрясение мозга и смерть. При прямом попадании разряда случаи выживания крайне редки. Когда расстояние до канала составляет около полуметра, разрушаются слабые конструкции, человек получает серьезные травмы. С расстояния 5 м можно выбить оконные стекла и завалить человека.
Разница между грозой и молнией с точки зрения опасности заключается в том, что гроза, как явление, включает в себя не только гром и молнию, но и сильные осадки. Ливни настолько сильны, что вызывают наводнения. А град способен травмировать человека, повредить посевы и хрупкие сооружения.
Несмотря на свою опасность, грозы являются благоприятным явлением для планеты. Электрические разряды приводят к образованию озона в стратосферном слое — вещества, составляющего основу защитной оболочки Земли. Но для дыхательной системы человека вреден озон, который заполняет воздушное пространство после грозы. Поэтому, как бы вам ни хотелось подышать свежим воздухом после дождя, лучше закрыть окна и форточки на пару часов.
Почему мы слышим гром?
Гром — это звуковое сопровождение молнии, без которого невозможно достичь необходимого порога страха. Именно грома человек боится больше, чем яркой полосы в небе.
Во время прохождения электрического разряда (молнии) происходит резкое повышение температуры окружающего воздуха до нескольких тысяч или даже миллионов градусов. Этот скачок температуры приводит к локальному расширению нагретого воздуха (взрыву), который вызывает ударную волну (гром). Если молния имеет много изгибов, мы слышим несколько раскатов грома при каждом резком изменении направления, происходит новый «взрыв»“.
Поскольку скорость звука в воздухе меньше скорости света, мы слышим гром немного позже, чем саму вспышку. По времени задержки грома можно примерно рассчитать расстояние до места, где появилась молния. Для этого нужно рассчитать: через сколько секунд после вспышки раздается гром. Каждые три секунды примерно равны расстоянию в 1 километр.
То есть, если после вспышки прошло 9 секунд, прежде чем прогремел гром, то молния сверкнула на расстоянии 3 км.
Вы боитесь грозы??
Почему сначала молния, потом гром
Наблюдателю, который видит много разрядов в грозовом небе, может быть трудно понять, что происходит раньше – молния или гром. Сначала наблюдатель видит молнию, а затем слышит раскат. Это происходит потому, что световая волна распространяется быстрее звуковой. Утверждения о том, что гром приходит первым, не соответствуют действительности. Просто очевидцы слышат звуковой сигнал предыдущей молнии и сразу же видят следующую.
Есть предположение, что, отсчитав секунды от выхода до ролика, можно узнать, как далеко находится эпицентр грозы от Наблюдателя. Это математически неверно. Скорость звука составляет около 330 м/с. То есть звук за 3 секунды разносится на километр. Поэтому, чтобы рассчитать расстояние до молнии, нужно посчитать секунды между разрядом и роликом, а затем умножить их на 330.
Бывает, что разряды сверкают, но грома нет. Это физическое явление называется «тихая гроза». Он отмечается, когда молния ударяет на высоте более 20 км над землей. Звуковая волна просто не достигает поверхности Земли.
Существует и противоположное явление — «холостая гроза». Слышны звуковые сигналы, но молнии не видно. Существование грома без молнии невозможно, только в этом случае разряды не видны Наблюдателю.
Что такое шаровая молния, и как она появляется?
Помимо обычной молнии, с которой все более-менее понятно, хотя некоторые вопросы остаются, есть еще и шаровые молнии, которые вообще толком не изучены и никто не может объяснить, откуда они берутся, почему и куда исчезают.
По сути, шаровая молния представляет собой светящуюся сферу (иногда ее форма может немного отличаться), которая, по оценкам, имеет температуру 500-1000 градусов Цельсия, может перемещаться в пространстве, проходить сквозь стекло и взрываться через несколько минут после своего появления. Пока больше ничего не известно.
Многое из этого вы не знали наверняка: интересные и малоизвестные факты о молнии
Первое упоминание о них относится к f.Kr . правда, в то время это было очень аллегорично и включало разговоры о светлячках и тому подобном. Сейчас это очень похоже на описание шаровой молнии, но говорить об этом с уверенностью невозможно.
Это птица Феникс, но именно так представляли шаровую молнию в древнем мире.
До недавнего времени многие ученые вообще не верили в существование такого явления, а заявления очевидцев считали результатом повреждения сетчатки после попадания обычной молнии. Более того, все говорили о другой форме. Сейчас они начали верить в это и начали проводить исследования, но информации по-прежнему мало.
Кто-то считает их газовыми сгустками, какими-то особыми частицами с огромным количеством энергии, а некоторые даже говорят о высших силах.
Однако это не меняет того факта, что огненные шары могут повредить объекты, с которыми они соприкасаются. Например, расплавьте стекло и металл, подожгите дрова и вскипятите воду. Есть даже истории о том, как они закоротили высоковольтные линии электропередачи и создали дугу.
Существует несколько гипотез об этом явлении, каждая из которых пока не подтверждена, но и не опровергнута.
Одна из них гласит, что шаровая молния — это специфическое взаимодействие азота и кислорода, в результате которого вырабатывается энергия для ее существования. Согласно другой гипотезе, явление представляет собой сферический вихрь пылевых частиц с активными газами. Они стали такими из-за полученного электрического разряда. В результате шаровая молния — это что-то вроде батарейки. Эта гипотеза объясняет специфический запах и свечение облаков рядом с шаровой молнией.
Шаровая молния может выглядеть так или иначе, но она не будет более изучена этим.
Существует гипотеза, которая оспаривает обе предыдущие, говоря нам, что существование шаровой молнии невозможно без подпитки ее энергией извне. Но такая гипотеза рушится из-за отсутствия доказательств существования волн необходимой для питания длины.
Все это еще раз доказывает, что шаровой молнии нужно опасаться, поскольку нет даже четких описаний того, как действовать при ее появлении. Самая важная рекомендация — немедленно покинуть зону действия, но без излишней спешки, чтобы не мешать движению воздуха и не тащить его за собой.
Как защититься во время грозы
Гром кажется очень страшным явлением, особенно для детей. На самом деле, это не может причинить никакого вреда. Молния опасна, при ней может случиться несчастье.
При ударе генерируется тепловая энергия. Электрический разряд может вызвать пожар или убить человека, когда он попадает в дерево, землю или дом.
Поэтому люди стараются защитить свои дома от его влияния. Длинные металлические стержни устанавливаются на крышах зданий или вкапываются в землю. Обычно такую конструкцию называют громоотводом. Это не совсем правильно, так как, по сути, существует молниезащита.
На открытых площадках отдельные высокие предметы действуют так же, как эти стержни. Вот почему, когда ударяет молния, никогда не следует прятаться под деревьями, чтобы переждать дождь.
Также можно объяснить, почему молния поражает человека, если он идет по дороге или через поле.
В зависимости от формы и направления разряда вспышки делятся на несколько типов:
- вертикальный (между небом и поверхностью Земли);
- горизонтальный (между двумя облаками);
- внутриоблачный;
- лента (от облака к ясному небу).
Почему есть интервал между молнией и громом
Во время грозы за молнией следует гром. Задержка от молнии обусловлена разной скоростью движения. Звук движется с относительно низкой скоростью (330 м/с). Это всего в 1,5 раза быстрее, чем движение современного «Боинга». Скорость света намного больше скорости звука.
Благодаря этому интервалу можно определить, на каком расстоянии от наблюдателя находятся сверкающие молнии и раскаты грома.
Например, если между молнией и громом прошло 5 секунд, это означает, что звук прошел 330 м 5 раз. Путем умножения легко подсчитать, что Молния от Наблюдателя находилась на расстоянии 1650 м. Если гроза проходит ближе, чем в 3 км от человека, она считается близкой. Если расстояние соответствует появлению молнии и грома дальше, то гроза находится далеко.
Ионосфера
Что такое молния, откуда она берется, выяснили. Теперь немного о процессах, которые сохраняют заряд Земли.
Ученые обнаружили, что заряд Земли, как правило, невелик и составляет всего 500 000 кулонов (как у 2 автомобильных аккумуляторов). Куда же тогда исчезает отрицательный заряд, который переносится молнией ближе к поверхности Земли?
Обычно в ясную погоду Земля медленно разряжается (слабый ток постоянно проходит между ионосферой и поверхностью Земли через всю атмосферу). Хотя воздух считается изолятором, он содержит небольшую долю ионов, что позволяет существовать току в объеме всей атмосферы. Благодаря этому, хотя и медленно, но отрицательный заряд переносится с поверхности земли на высоту. Следовательно, объем общего заряда земли всегда остается неизменным.
Как происходит удар молнии?
Мы уже определили, что молния — это самый мощный электрический разряд, который возникает, когда внутри облаков накапливается заряд и появляется большая разница в электрических потенциалах объектов. В результате молния может возникать между соседними облаками, между одним облаком и землей и даже внутри одного облака, что тоже случается очень часто. В любом случае облако должно быть наэлектризовано. Но как он электрифицирован?
Это можно назвать молнией в миниатюре. Процессы аналогичны.
Этот процесс знаком нам с детства. Достаточно вспомнить, как расческа, воздушный шарик или многие другие предметы электризуются при трении. Аналогичный процесс происходит в облаках на большой высоте и в гораздо большем масштабе.
Дело в том, что облака представляют собой огромный водяной шар, пусть и не совсем сферической формы. Его высота может достигать нескольких километров, но в разном агрегатном состоянии вода в нем есть на любой высоте. До трех-четырех тысяч метров это капли, а выше — уже кристаллы льда.
Одной загадкой меньше: ученые разгадали тайну молнии на Юпитере
Эти кристаллы разного размера и постоянно перемешиваются. Более мелкие взлетают благодаря восходящим воздушным потокам с горячей земли. Поднимаясь, они постоянно сталкиваются с более крупными кристаллами. В результате все облако начинает наэлектризовываться, подобно объектам в приведенных выше примерах. Положительно заряженные частицы находятся сверху, а отрицательно заряженные частицы — снизу.
Вот как выглядит разность потенциалов во время образования молнии.
Когда разность потенциалов очень высока, происходит разряд. Если внутри облака недостаточно условий для образования разряда, разряд происходит в земле. При этом это сопровождается яркой вспышкой с выделением тепла. Из-за выделения огромного количества энергии воздух вокруг Молнии мгновенно нагревается до нескольких десятков тысяч градусов и взрывоопасно расширяется в небольшом объеме. Эта взрывная волна называется громом и распространяется на расстояние до 20 км от самой молнии.
В этом случае молния состоит из нескольких разрядов, которые идут непрерывно один за другим, но один за другим в последние тысячные и миллионные доли секунды.