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.
Также читайте: Как перевести кВтч в МДж?
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.
