Светкавицата е мощен електрически разряд. Това се случва, когато облаците или земята са силно наелектризирани. Следователно, ударите на мълния могат да възникнат или вътре в облак, или между съседни електрифицирани облаци, или между наелектризиран облак и земята. Ударът на мълния се предшества от електрическа потенциална разлика между съседни облаци или между облак и земята.
Електрификацията, тоест формирането на силите на привличане от електрическо естество, е добре позната на всеки от ежедневния опит.
Ако разресете чиста, суха коса с пластмасов гребен, тя ще привлече или дори ще блести. След това гребенът може да привлече други малки предмети, например малки парчета хартия. Това явление се нарича електрификация на триене.
Какво кара облаците да се наелектризират? В края на краищата те не се трият един в друг, както е в случая с образуването на електростатичен заряд върху косата и гребена.
Гръмотевичният облак е огромно количество пара, част от която се кондензира под формата на малки капчици или парчета лед. Върхът на гръмотевичния облак може да бъде на височина 6-7 км, а дъното може да виси над земята на височина 0,5-1 км. Над 3-4 км облаците се състоят от късове лед с различни размери, тъй като температурата там винаги е под нулата. Тези парчета лед са в постоянно движение, причинено от възходящите токове на топъл въздух от нагрятата повърхност на земята. Малките парчета лед са по-лесни от големите да бъдат отнесени от възходящи въздушни течения. Следователно „пъргави“ малки ледени плочи, движещи се към горната част на облака, през цялото време се сблъскват с големи. Всеки такъв сблъсък води до наелектризиране. В този случай големите парчета лед се зареждат отрицателно, а малките - положително. С течение на времето се появяват положително заредени малки парчета лед в горната част на облака, а отрицателно заредени големи - в долната. С други думи, горната част на гръмотевичния облак е положително заредена, а долната - отрицателна.
Електрическото поле на облака има огромна интензивност - около милион V/m. Когато големи противоположно заредени области се приближат достатъчно един до друг, някои електрони и йони, минаващи между тях, създават светещ плазмен канал, през който останалите заредени частици се втурват зад тях. Така се получава разряд от мълния.
При това разреждане се отделя огромна енергия - до милиард J. Температурата на канала достига 10 000 K, което поражда ярка светлина, която наблюдаваме по време на разряд на мълния. По тези канали непрекъснато се изпускат облаци и ние виждаме външни прояви на тези атмосферни явления под формата на светкавици.
Средата с нажежаема жичка се разширява експлозивно и причинява ударна вълна, възприемана като гръм.
Ние самите можем да симулираме мълния, макар и миниатюрна. Експериментът трябва да се проведе в тъмна стая, в противен случай нищо няма да се види. Нуждаем се от два продълговати балона. Надуваме ги и ги връзваме. След това, като се уверите, че не се докосват, едновременно ги разтривайте с вълнен плат. Въздухът, който ги пълни, е електрифициран. Ако топките се съберат, оставяйки минимално разстояние между тях, тогава искрите ще започнат да прескачат от едната до другата през тънък слой въздух, създавайки светлинни проблясъци. В същото време ще чуем слабо пукане – миниатюрно копие на гръм в гръмотевична буря.
Всички, които видяха светкавицата, забелязаха, че това не е ярко светеща права линия, а прекъсната. Следователно, процесът на формиране на проводящ канал за разряд на мълния се нарича "стъпков лидер". Всяка от тези „стъпки“ е място, където електроните, ускоряващи се до скорости, близки до светлината, спират поради сблъсъци с въздушни молекули и променят посоката на движение.
По този начин мълнията е пробив на кондензатор, в който диелектрикът е въздух, а плочите са облаци и земята. Капацитетът на такъв кондензатор е малък - около 0,15 μF, но енергийният резерв е огромен, тъй като напрежението достига милиард волта.
Една мълния обикновено се състои от няколко разряда, всяко от които трае само няколко десетки милионни от секундата.
Мълнията най-често се появява в купесто-дъждовни облаци. Светкавици се появяват и при вулканични изригвания, торнадо и прашни бури.
Има няколко вида мълнии по форма и посока на разряда. Могат да се появят изхвърляния:
- между гръмотевичен облак и земята,
- между два облака
- вътре в облака,
- остави облака в ясното небе.
Светкавицата е мощен разряд на електрическа енергия. Естеството на възникването му се крие в силното наелектризиране на облаците или земната повърхност. Поради тази причина разрядите се появяват в самите облаци или между два съседни, или между облак или земя. Повечето хора се страхуват от гръмотевични бури. Явлението е наистина страшно. Мрачни облаци покриват слънцето, гърми гърми, светкавици, вали силен порой. Но откъде идва мълнията, как да обясним на детето какво се случва горе?
Откъде идват гръмотевиците и светкавиците?
Гръмотевици и се появяват светкавици. Процесът на възникване на мълния е разделен на първия удар и всички последващи. Това е така, защото първоначалният удар създава път за електрическия разряд. В долната част на облака се натрупва отрицателен разряд.
А земната повърхност има положителен заряд. Поради тази причина електроните, разположени в облака, се привличат към земята и се втурват надолу. Веднага щом първите електрони достигнат повърхността на земята, се създава свободен канал за преминаване на електрически разряди, през които останалите електрони се втурват надолу. Електроните близо до земята са първите, които напускат канала. Други се втурват да заемат мястото им. Създава се състояние, при което целият отрицателен разряд на енергия излиза от облака, създавайки мощен поток от електричество, насочен към земята. В такъв момент е възможна светкавица, придружена от гръм.
Откъде идва кълбовидната мълния?
Наричат ли се мълнии топка? Такава мълния се счита за специален тип, това е светеща топка, плаваща във въздуха. Размерът му е от десет до двадесет сантиметра, цветът е син, оранжев или бял. Температурата на такава топка е толкова висока, че в случай на неочаквано разкъсване течността около нея се изпарява и метални или стъклени предмети се стопяват.
Такава топка може да съществува дълго време. Когато се движи, може внезапно да промени посоката си, да виси във въздуха за няколко секунди или рязко да се отклони на една страна.
Кълбовидната мълния най-често се образува по време на гръмотевична буря, но има моменти, когато се вижда при слънчево време. Появата му се случва в един случай, неочаквано. Топката може да се спусне от облаците, да се появи във въздуха зад стълб или дърво доста неочаквано. Тя е в състояние да проникне в затворено пространство през контакт, телевизор.
Откъде идват гръмотевичната буря и мълнията
Елементите се нуждаят от определени обстоятелства, за да проявят силата си. Електрифицираните облаци създават светкавици. Но за да пробие атмосферния слой, не всеки облак съдържа достатъчно мощност за това. Гръмотевична буря ще се счита за облак, чиято височина достига няколко хиляди метра. Дъното на облака се намира на земната повърхност, температурният режим там е по-висок, отколкото в горната част на облака, където водните капчици могат да замръзнат.
Въздушните маси са в постоянно движение. Топлият въздух се издига нагоре, - слиза надолу. Когато частиците се движат, те се наелектризират. Неравен потенциал се натрупва в различни части на облака. Когато се достигне критична стойност, се появява светкавица, която е придружена от гръмотевични лъчи.
Опасна мълния
Обикновено първият удар е последван от втория. Това се дължи на факта, че електроните в първата светкавица йонизират въздуха, създавайки възможност за второ преминаване на електрони. Следователно следващите проблясъци се появяват почти без паузи, удряйки едно и също място. Светкавицата, излизаща от облак, е способна да причини значителна вреда на човек с електрическия си разряд. Дори ако ударът й е наблизо, последствията ще се отразят негативно на здравето.
При гръмотевична буря трябва да сте на сушата, възможно най-близо до повърхността на земята. Препоръчително е да не използвате мобилни устройства.
Не толкова отдавна ясното, ясно небе беше покрито с облаци. Паднаха първите капки дъжд. И скоро стихиите показаха своята сила на земята. Гръмотевици и светкавици пронизаха бурното небе. Откъде идват тези неща? В продължение на много векове човечеството е виждало в тях проявление на божествена сила. Днес знаем за появата на подобни явления.
Произходът на гръмотевичните облаци
Облаците се появяват в небето от кондензация, издигаща се високо над земята и плуват в небето. Облаците са по-тежки и по-големи. Те носят със себе си всички "специални ефекти", присъщи на лошото време.
Гръмотевичните облаци се различават от обикновените облаци по наличието на електричен заряд. Освен това има облаци с положителен заряд, а има и облаци с отрицателен заряд.
За да разберете откъде идват гръмотевиците и светкавиците, трябва да се издигнете по-високо над земята. В небето, където няма пречки за свободен полет, ветровете духат по-силно, отколкото на земята. Те са тези, които провокират заряда в облаците.
Произходът на гръмотевиците и светкавиците може да се обясни само с една капка вода. Има положителен електричен заряд в центъра и отрицателен заряд отвън. Вятърът я разкъсва. Единият от тях остава отрицателно зареден и има по-малко тегло. По-тежките положително заредени капчици образуват същите облаци.
Дъжд и електричество
Преди гръмотевиците и светкавиците да се появят в бурно небе, вятърът разделя облаците на положително и отрицателно заредени. Дъждът, който пада на земята, отнася част от това електричество със себе си. Между облака и повърхността на земята се образува привличане.
Отрицателният заряд на облака ще привлече положителния на земята. Това привличане ще бъде разпределено равномерно върху всички повърхности, които са на хълм и проводими.
И сега дъждът създава всички условия за появата на гръмотевици и светкавици. Колкото по-високо е обектът до облака, толкова по-лесно е мълнията да пробие до него.
Произходът на мълнията
Времето е подготвило всички условия, които ще помогнат да се проявят всичките му ефекти. Тя създаде облаци, откъдето идват гръмотевиците и светкавиците.
Покрив, зареден с отрицателно електричество, привлича положителния заряд на най-възвишения обект. Неговото отрицателно електричество ще отиде в земята.
И двете противоположности са склонни да се привличат един към друг. Колкото повече електричество има в облака, толкова повече е в най-възвишения обект.
Натрупвайки се в облак, електричеството може да пробие слоя въздух между него и обекта и ще се появят искрящи светкавици, гръмотевиците ще гърмят.
Как се развива мълнията
Когато бушува гръмотевична буря, светкавиците, гръмотевиците я придружават непрестанно. Най-често искрата идва от отрицателно зареден облак. Развива се постепенно.
Първо, малък поток от електрони тече от облака през канал, насочен към земята. На това място облаците натрупват електрони, движещи се с висока скорост. Благодарение на това електроните се сблъскват с атомите във въздуха и ги разбиват. Получават се отделни ядра, както и електрони. Последните също се втурват към земята. Докато се движат по канала, всички първични и вторични електрони отново разделят въздушните атоми, стоящи на пътя им, на ядра и електрони.
Целият процес е като лавина. Движи се на възходяща основа. Въздухът се нагрява, неговата проводимост се увеличава.
Все повече и повече електричество от облака тече към земята със скорост от 100 km/s. В този момент мълния пробива канал за себе си към земята. По този път, положен от лидера, електричеството започва да тече още по-бързо. Получава се разряд, който има огромна сила. Достигайки своя пик, изхвърлянето намалява. Каналът, нагрят от такъв мощен ток, свети. И светкавицата става видима в небето. Такова изхвърляне не отнема много време.
Първият удар често е последван от втори по положения канал.
Как се появява гръмотевицата
Гръмотевици, светкавици, дъжд са неразделни в гръмотевична буря.
Гръмотевици се появяват поради следната причина. Токът в канала на мълнията се генерира много бързо. Това прави въздуха много горещ. От това се разширява.
Това се случва толкова бързо, че изглежда като експлозия. Такъв сътресение силно разклаща въздуха. Тези вибрации водят до появата на силен звук. Оттук идват светкавиците и гръмотевиците.
Веднага щом електричеството от облака достигне земята и изчезне от канала, той се охлажда много бързо. Компресирането на въздуха също предизвиква гръмотевични удари.
Колкото повече светкавици са преминали през канала (може да са до 50), толкова по-продължително е разклащането на въздуха. Този звук се отразява от предмети и облаци и се появява ехо.
Защо има интервал между мълния и гръм
При гръмотевична буря светкавицата е последвана от гръм. Закъснението му от мълния се дължи на различната скорост на тяхното движение. Звукът се движи с относително ниска скорост (330 m / s). Това е само 1,5 пъти по-бързо от движението на модерен Boeing. Скоростта на светлината е много по-голяма от скоростта на звука.
Благодарение на този интервал е възможно да се определи колко далеч от наблюдателя са мигащите светкавици и гръмотевиците.
Например, ако между мълния и гръм са минали 5 секунди, това означава, че звукът е преминал 330 m 5 пъти. Чрез умножаване е лесно да се изчисли, че светкавицата от наблюдателя е била на разстояние 1650 м. Ако гръмотевична буря премине на по-малко от 3 км от човек, тя се счита за близка. Ако разстоянието, в съответствие с появата на мълния и гръм, е по-далеч, тогава гръмотевичната буря е далечна.
Светкавица в числа
Гръмотевици и светкавици са модифицирани от учени и резултатите от техните изследвания са представени на обществеността.
Установено е, че потенциалната разлика, предшестваща мълнията, достига милиарди волта. В този случай силата на тока в момента на разреждане достига 100 хиляди A.
Температурата в канала се нагрява до 30 хиляди градуса и надвишава температурата на повърхността на Слънцето. Светкавицата се движи от облаците към земята със скорост 1000 km / s (за 0,002 s).
Вътрешният канал, през който тече токът, не надвишава 1 cm, въпреки че видимият достига 1 m.
В света непрекъснато се случват около 1800 гръмотевични бури. Вероятността да бъдеш убит от мълния е 1: 2 000 000 (същото като да умреш при падане от леглото). Вероятността да видите кълбовидна мълния е 1 на 10 000.
Кълбовидна мълния
По пътя към изучаването откъде идват гръмотевиците и светкавиците в природата, кълбовидната мълния е най-мистериозното явление. Тези кръгли огнени разряди все още не са напълно проучени.
Най-често формата на такъв цип прилича на круша или диня. Продължава до няколко минути. Появява се в края на гръмотевична буря като червени съсиреци с диаметър от 10 до 20 см. Най-голямата кълбовидна мълния, снимана някога, е с диаметър около 10 m. Издава бръмчащ, съскащ звук.
Може да изчезне тихо или с леко пукане, оставяйки миризма на изгоряло и дим.
Движението на мълнията не зависи от вятъра. Те се изтеглят в затворени пространства през прозорци, врати и дори пукнатини. При контакт с човек те оставят тежки изгаряния и могат да бъдат фатални.
Досега причините за появата на кълбовидна мълния бяха неизвестни. Това обаче не е доказателство за нейния мистичен произход. В тази област се провеждат изследвания, които могат да обяснят същността на подобно явление.
След като се запознаете с такива явления като гръм и мълния, можете да разберете механизма на тяхното възникване. Това е последователен и доста сложен физикохимичен процес. Това е един от най-интересните природни феномени, който се среща навсякъде и затова засяга почти всеки човек на планетата. Учените са решили загадките на почти всички видове светкавици и дори са ги измервали. Кълбовидната мълния днес е единствената неразкрита тайна на природата в областта на образуването на подобни природни феномени.
Всеки знае какво е гръмотевична буря - това е светкавицата и тътенът на гръмотевиците. Много хора (особено деца) дори много се страхуват от нея. Но откъде идват гръмотевиците и светкавиците? И изобщо какво е това явление?
Гръмотевичната буря наистина е доста неприятно и дори зловещо природно явление, когато мрачни, тежки облаци покриват слънцето, светкавици, гръмотевични гърми, а дъждът се излива от небето на потоци ...
И звукът, който се появява в този случай, не е нищо повече от вълна, причинена от силни вибрации на въздуха. В повечето случаи обемът се увеличава към края на ролката. Това се дължи на отражението на звука от облаците. Това е гръм.
Светкавицата е много мощен електрически разряд на енергия. Възниква в резултат на силно наелектризиране на облаците или земната повърхност. Електрическите разряди възникват или в самите облаци, или между два съседни облака, или между облак или земята. Процесът на възникване на мълния е разделен на първия удар и всички последващи. Това е така, защото още първият удар на мълния създава път за електрически разряд. В долната част на облака се натрупва отрицателен електрически разряд. А земната повърхност има положителен заряд. Следователно електроните (отрицателно заредени частици, една от основните единици на материята), разположени в облак, като магнит, се привличат към земята и се втурват надолу. Веднага щом първите електрони достигнат повърхността на земята, се създава канал (вид проход), свободен за преминаване на електрически разряди, през който останалите електрони се втурват надолу. Електроните близо до земята са първите, които напускат канала. Други се втурват да заемат мястото им. В резултат на това се създава състояние, при което целият отрицателен разряд на енергия излиза от облака, създавайки мощен поток от електричество, насочен към земята.
Точно в такъв момент се появява светкавица, която е придружена от гръмотевици. Електрифицираните облаци създават светкавици. Но не всеки облак съдържа достатъчно мощност, за да пробие атмосферния слой. За проявата на силата, стихиите, определени обстоятелства са необходими.
Гръмотевичен облак може да се счита за облак, чиято височина достига няколко хиляди метра. Дъното на облака се намира на земната повърхност, температурният режим там е по-висок, отколкото в горната част на облака, където водните капчици могат да замръзнат. Въздушните маси са в постоянно движение; топлият въздух се издига нагоре, а студеният се спуска надолу. Когато частиците се движат, те се наелектризират, тоест се насищат с електричество. В различни части на облака се натрупва неравномерно количество енергия. Когато има твърде много от него, се появява проблясък, който е придружен от гръмотевични тласъци. Това е гръмотевична буря. Каква мълния? Някой може да си помисли, че мълнията е една и съща, казват, че гръмотевична буря е гръмотевична буря. Въпреки това, има няколко вида мълнии, които са много различни един от друг. Линейната мълния е най-разпространеният вид. Прилича на обрасло дърво с главата надолу. Няколко по-тънки и къси "процеси" се отклоняват от главния канал (ствола).
Дължината на такава мълния може да достигне до 20 километра, а силата на тока е 20 000 ампера. Скоростта му е 150 километра в секунда. Температурата на плазмата, запълваща канала на мълнията, достига 10 000 градуса. Вътреоблачна мълния - появата на този тип е придружена от промени в електрическите и магнитните полета и излъчване на радиовълни.Такава мълния е най-вероятно да се намери по-близо до екватора. В умерен климат се появява изключително рядко. Ако в облака има мълния, тогава чужд обект, който нарушава целостта на черупката, например електрифициран самолет, също може да го принуди да излезе. Дължината му може да варира от 1 до 150 километра. Наземна мълния - Това е най-дълготрайният вид мълния, така че последствията от нея могат да бъдат опустошителни.
Тъй като по пътя си има препятствия, за да ги заобиколи, мълнията е принудена да промени посоката си. Следователно тя достига до земята под формата на малко стълбище. Скоростта му е около 50 хиляди километра в секунда. След като светкавицата измине пътя си, тя спира да се движи за няколко десетки микросекунди, докато светлината й отслабва. След това започва следващият етап: повторението на изминатия път.
Последният разряд е по-ярък от всички предишни, а силата на тока в него може да достигне стотици хиляди ампера. Температурата вътре в мълнията се движи около 25 000 градуса. Спрайт Светкавица. Този сорт е открит от учени сравнително наскоро - през 1989 г. Тази мълния е много рядка и е открита съвсем случайно, особено след като трае само няколко десети от секундата. Спрайтът се различава от другите електрически разряди по височината, на която се появява - около 50-130 километра, докато други видове не преодоляват границата от 15. Освен това мълниеносният спрайт има огромен диаметър, който може да достигне 100 километра. Такава мълния изглежда като вертикална колона от светлина и мига не поотделно, а на групи. Цветът му може да бъде различен и зависи от състава на въздуха: по-близо до земята, където има повече кислород, той е зелен, жълт или бял, а под въздействието на азот, на височина над 70 км, придобива яркочервен оттенък.
Перлен цип. Тази мълния, както и предишната, е рядко природно явление. Най-често се появява след линейна и напълно повтаря траекторията си. Представлява топки, разположени на разстояние една от друга и наподобяващи мъниста. Кълбовидна мълния. Това е специален сорт. Природен феномен, когато светкавицата е във формата на топка, сияеща и плаваща в небето. В този случай траекторията на полета му става непредсказуема, което го прави още по-опасен за хората.
В повечето случаи кълбовидната мълния се среща в комбинация с други видове. Има обаче случаи, когато се появи дори при слънчево време. Размерът на топката може да бъде от десет до двадесет сантиметра.
Цветът му е син, оранжев или бял. А температурата е толкова висока, че в случай на неочаквано разкъсване на топката, заобикалящата течност се изпарява, а метални или стъклени предмети се топят. Топка от такава мълния може да съществува доста дълго време. Когато се движи, може внезапно да промени посоката си, да виси във въздуха за няколко секунди или рязко да се отклони на една страна. Тя се появява в един екземпляр, но винаги неочаквано. Топката може да се спусне от облаците или внезапно да се появи във въздуха зад стълб или дърво. И ако обикновената мълния може да удари само нещо - къща, дърво и т.н., то кълбовидната мълния може да проникне в затворено пространство (например стая) през контакт, или включени домакински уреди - телевизор и т.н.
Кои мълнии се считат за най-опасни?
Обикновено първият удар на гръм и мълния е последван от втория. Това се дължи на факта, че електроните в първата светкавица създават възможност за второ преминаване на електрони. Следователно последващите изригвания се появяват едно след друго почти без интервали от време, удряйки едно и също място.
Светкавицата, излизаща от облак със своя електрически разряд, може да причини сериозна вреда на човек и дори да убие. И дори ако ударът й не попадне директно в човек, а ще бъде наблизо, последствията за здравето могат да бъдат много лоши. За да се предпазите, трябва да спазвате някои правила: Така че по време на гръмотевична буря в никакъв случай не трябва да плувате в река или море! Наложително е винаги да сте на сушата.
В този случай е необходимо да бъде възможно най-близо до повърхността на земята. Тоест, няма нужда да се катерите на дърво и още повече да стоите под него, особено ако е само насред открито място. Освен това не трябва да използвате никакви мобилни устройства (телефони, таблети и т.н.), защото те могат да привличат светкавици.
Гръмотевичната буря е атмосферно явление, макар и не толкова рядко, колкото, например, северното сияние или светлините на Свети Елмо, но от това е не по-малко ярко и впечатляващо със своята неукротима сила и изначална сила. Не напразно всички романтични поети и прозаици обичат да го описват в своите произведения, а професионалните революционери виждат гръмотевичната буря като символ на народни вълнения и сериозни социални сътресения. От научна гледна точка гръмотевичната буря е проливен дъжд, придружен от усилване на вятъра, светкавици и гръмотевици. Но ако с порой и вятър вероятно вече разбирате всичко, тогава си струва да разкажете малко повече за останалите компоненти на гръмотевична буря.
Какво е гръм и мълния
Светкавицата е името, дадено на мощни електрически разряди в атмосферата, които могат да възникнат между отделни купести облаци и между дъждовни облаци и земята. Светкавицата е вид гигантска електрическа дъга, чиято средна дължина е 2,5 - 3 километра. Невероятната сила на мълнията се доказва от факта, че токът в разряда достига десетки хиляди ампера, а напрежението достига няколко милиона волта. Като се има предвид, че такава фантастична мощност се освобождава в рамките на няколко милисекунди, ударът на мълния може да се нарече един вид електрическа експлозия с невероятна мощност. Ясно е, че такава детонация неизбежно предизвиква появата на ударна вълна, която след това се изражда в звукова вълна и затихва при разпространението си във въздуха. Така става ясно какво е гръмотевицата.
Гръмотевици са звукови вибрации, които възникват в атмосферата под въздействието на ударна вълна, причинена от мощен електрически разряд. Като се има предвид, че въздухът в канала на мълнията моментално се нагрява до температура от около 20 хиляди градуса, което надвишава температурата на повърхността на Слънцето, такъв разряд неизбежно е придружен от оглушителен рев, като всяка друга много мощна експлозия. Но мълнията трае по-малко от секунда и ние чуваме гръмотевици на дълги ролки. Защо се случва това, защо гръмотевицата гърми? Учените, изучаващи атмосферните явления, имат отговор и на този въпрос.
Защо чуваме гръмотевици
В атмосферата се появяват гръмотевични удари поради факта, че мълнията, както вече казахме, има много голяма дължина и поради това звукът от различните й участъци не достига до ухото ни едновременно, въпреки че виждаме самата светлина да мига изцяло в един момент. В допълнение, отразяването на звуковите вълни от облаците и повърхността на земята, както и тяхното пречупване и разсейване, допринасят за появата на гръмотевични удари.