Na czym polega zjawisko błyskawicy. Błyskawica jest jak cud natury. Tęcza jako zjawisko fizyczne
Chmury rozłożyły skrzydła i zamknęły przed nami słońce...
Dlaczego czasami słyszymy grzmoty i widzimy błyskawice, gdy pada deszcz? Skąd pochodzą te epidemie? Teraz porozmawiamy o tym szczegółowo.
Co to jest błyskawica?
Co to jest błyskawica? To niesamowite i bardzo tajemnicze zjawisko natury. To prawie zawsze zdarza się podczas burzy. Niektórzy są zdumieni, inni się boją. Poeci piszą o piorunach, naukowcy badają to zjawisko. Ale wiele pozostaje nierozwiązanych.
Jedno wiadomo na pewno - to gigantyczna iskra. Jak eksplodował miliard żarówek! Jego długość jest ogromna – kilkaset kilometrów! A jest od nas bardzo daleko. Dlatego najpierw to widzimy, a dopiero potem słyszymy. Grzmot to „głos” błyskawicy. W końcu światło dociera do nas szybciej niż dźwięk.
A na innych planetach są błyskawice. Na przykład na Marsie lub Wenus. Normalna błyskawica trwa tylko ułamek sekundy. Składa się z kilku kategorii. Błyskawica pojawia się czasem dość nieoczekiwanie.
Jak powstaje błyskawica?
Błyskawica rodzi się zwykle w chmurze burzowej, wysoko nad ziemią. Burzowe chmury pojawiają się, gdy powietrze staje się bardzo gorące. Dlatego po fali upałów są niesamowite burze. Miliardy naładowanych cząstek dosłownie gromadzą się w miejscu, z którego pochodzą. A kiedy jest ich bardzo, bardzo dużo, wybuchają. Stąd pochodzi błyskawica - z chmury burzowej. Potrafi uderzyć w ziemię. Ziemia ją przyciąga. Ale może włamać się do samej chmury. Wszystko zależy od rodzaju błyskawicy.
Czym są błyskawice?
Istnieją różne rodzaje piorunów. I musisz o tym wiedzieć. To nie tylko „wstążka” na niebie. Wszystkie te „wstążki” różnią się od siebie.
Błyskawica jest zawsze uderzeniem, zawsze jest rozładowaniem między czymś. Jest ich ponad dziesięć! Na razie wymienimy tylko te najbardziej podstawowe, dołączając do nich zdjęcia błyskawic:
- Między chmurą burzową a ziemią. To są właśnie „wstążki”, do których jesteśmy przyzwyczajeni.
Między wysokim drzewem a chmurą. Ta sama „wstążka”, ale cios skierowany jest w przeciwnym kierunku.
Błyskawica taśmowa - gdy nie jedna „wstążka”, ale kilka równolegle.
- Między chmurą a chmurą lub po prostu „baw się” w jednej chmurze. Ten rodzaj piorunów jest często widywany podczas burz. Musisz tylko być ostrożnym.
- Są też pioruny poziome, które w ogóle nie dotykają ziemi. Są obdarzeni kolosalną siłą i uważani za najbardziej niebezpiecznych
- Wszyscy słyszeli o piorunach kulowych! Niewiele osób je widziało. Jeszcze mniej osób chciałoby je zobaczyć. A są ludzie, którzy nie wierzą w ich istnienie. Ale kule ognia istnieją! Fotografowanie takiej błyskawicy jest trudne. Eksploduje szybko, chociaż może „chodzić”, ale lepiej, aby osoba obok niej się nie ruszała - to niebezpieczne. Więc - nie do kamery tutaj.
- Rodzaj błyskawicy o bardzo pięknej nazwie - "Ognie św. Elma". Ale tak naprawdę to nie jest błyskawica. To blask, który pojawia się pod koniec burzy na spiczastych budynkach, latarniach, masztach statków. Również iskra, tylko nie wytłumiona i niegroźna. Ognie św. Elma są bardzo piękne.
- Błyskawica wulkaniczna pojawia się, gdy wybucha wulkan. Sam wulkan ma już ładunek. To prawdopodobnie powoduje błyskawice.
- Błyskawica duszka to coś, czego nie widać z Ziemi. Wznoszą się ponad chmurami i do tej pory niewiele osób je badało. Te błyskawice wyglądają jak meduzy.
- Błyskawica kropkowana prawie nie jest badana. Niezwykle rzadko go można zobaczyć. Wizualnie wygląda to naprawdę jak przerywana linia - jakby wstążka błyskawicy się topiła.
To są różne rodzaje błyskawic. Dla nich obowiązuje tylko jedno prawo - wyładowanie elektryczne.
Wniosek.
Nawet w czasach starożytnych piorun był uważany zarówno za znak, jak i wściekłość Bogów. Była tajemnicą wcześniej i pozostaje taką teraz. Bez względu na to, jak rozkładają go na najmniejsze atomy i cząsteczki! I zawsze jest niesamowicie piękny!
Błyskawica - wyładowanie gazu w warunkach naturalnych
Wstęp3
1. Historyczne poglądy na błyskawice 4
2. Błyskawica 6
Rodzaje błyskawic9
Fizyka błyskawicy liniowej9
Zagadka błyskawicy kulowej ……………………………………………...13
3. Stopnie 26
Rodzaje zrzutów26
wyładowanie iskrowe2 6
4. Ochrona odgromowa 33
Wniosek3 7
Lista zastosowańOvannoyliteratura39
Wstęp
Wybór tematu mojego eseju wynika nie tylko z osobistego zainteresowania, ale także z trafności. Natura błyskawic jest pełna wielu tajemnic. Opisując to rzadkie zjawisko, naukowcy zmuszeni są polegać wyłącznie na rozproszonych relacjach naocznych świadków. Te skromne historie i garść fotografii - to wszystko, co ma nauka. Jak stwierdził pewien naukowiec, o błyskawicach wiemy nie więcej niż starożytni Egipcjanie wiedzieli o naturze gwiazd.
Błyskawica cieszy się dużym zainteresowaniem nie tylko jako osobliwe zjawisko natury. Pozwala zaobserwować wyładowanie elektryczne w ośrodku gazowym o napięciu kilkuset milionów woltów i odległości między elektrodami kilku kilometrów. Celem tego eseju jest rozważenie przyczyn wyładowań atmosferycznych, badanie różnych rodzajów ładunków elektrycznych. W abstrakcie rozważana jest również kwestia ochrony odgromowej. Ludzie od dawna rozumieją szkody, jakie może przynieść uderzenie pioruna, i wymyślili przed nim ochronę.
Błyskawica od dawna interesuje naukowców, ale w naszych czasach wiemy tylko trochę więcej o ich naturze niż 250 lat temu, chociaż byliśmy w stanie wykryć je nawet na innych planetach.
2. Historyczne poglądy na błyskawice
Błyskawice i grzmoty były pierwotnie postrzegane przez ludzi jako wyraz woli bogów, aw szczególności jako przejaw gniewu Bożego. Jednocześnie dociekliwy ludzki umysł od dawna próbuje zrozumieć naturę błyskawic i grzmotów, zrozumieć ich naturalne przyczyny. W starożytności myślał o tym Arystoteles. Lukrecjusz pomyślał o naturze błyskawicy. Jego próby wyjaśnienia grzmotu w konsekwencji tego, że „tam chmury zderzają się pod naporem wiatru” wydają się bardzo naiwne.
Przez wiele stuleci, również w średniowieczu, wierzono, że błyskawica jest ognistą parą uwięzioną w parze wodnej chmur. Rozszerzając się, przebija się przez nie w najsłabszym miejscu i szybko schodzi na powierzchnię ziemi.
W 1752 r. Benjamin Franklin (ryc. 1) udowodnił eksperymentalnie, że piorun jest silnym wyładowaniem elektrycznym. Naukowiec wykonał słynny eksperyment z latawcem, który został wystrzelony w powietrze, gdy zbliżała się burza.
Eksperyment: Do krzyża węża przymocowano ostry drut, do końca liny, którą trzymał w dłoni, przywiązano klucz i jedwabną wstążkę. Gdy tylko chmura burzowa znalazła się nad latawcem, zaostrzony drut zaczął pobierać z niego ładunek elektryczny, a latawiec wraz z liną holowniczą został naelektryzowany. Po zmoczeniu przez deszcz latawca i sznurka, dzięki czemu mogą one swobodnie przewodzić ładunek elektryczny, można zaobserwować, jak ładunek elektryczny „wypłynie” w momencie zbliżenia się palca.
Równolegle z Franklinem, M.V. Łomonosow i G.V. Bogaty człowiek.
Dzięki ich badaniom w połowie XVIII wieku udowodniono elektryczny charakter pioruna. Od tego czasu stało się jasne, że piorun jest potężnym wyładowaniem elektrycznym, które pojawia się, gdy chmury są wystarczająco naelektryzowane.
Błyskawica
Błyskawica jest wiecznym źródłem ładowania pola elektrycznego Ziemi. Na początku XX wieku do pomiaru pola elektrycznego Ziemi wykorzystano sondy atmosferyczne. Jej siła przy powierzchni okazała się wynosić około 100 V/m, co odpowiada całkowitemu ładunkowi planety około 400 000 C. Jony służą jako nośniki ładunku w ziemskiej atmosferze, której koncentracja wzrasta wraz z wysokością i osiąga maksimum na wysokości 50 km, gdzie pod wpływem promieniowania kosmicznego powstała warstwa przewodząca prąd elektryczny – jonosfera. Dlatego pole elektryczne Ziemi jest polem kondensatora kulistego o przyłożonym napięciu około 400 kV. Pod działaniem tego napięcia z górnych warstw do dolnych przepływa prąd o wartości 2-4 kA, którego gęstość wynosi 1-12 A/m2 i uwalniana jest energia do 1,5 GW. A to pole elektryczne zniknęłoby, gdyby nie było błyskawicy! Dlatego przy dobrej pogodzie kondensator elektryczny - Ziemia - jest rozładowywany, a podczas burzy jest ładowany.
Błyskawica to naturalne wyładowanie dużych nagromadzeń ładunku elektrycznego w niższych warstwach atmosfery. Jednym z pierwszych, który to ustalił, był amerykański mąż stanu i naukowiec B. Franklin. W 1752 eksperymentował z latawcem, do którego sznurka był przymocowany metalowy klucz, i podczas burzy dostawał iskry z klucza. Od tego czasu piorun jest intensywnie badany jako interesujące zjawisko naturalne, a także z powodu poważnych uszkodzeń linii energetycznych, domów i innych budynków spowodowanych bezpośrednimi uderzeniami piorunów lub indukowanymi napięciami.
Jak wyzwolić piorun? Bardzo trudno jest zbadać, co i kiedy wydarzy się w niezrozumiałym miejscu. Mianowicie tak przez wiele lat pracowali naukowcy badający naturę piorunów. Uważa się, że burza na niebie jest prowadzona przez proroka Eliasza i nie dane nam są poznać jego planów. Jednak naukowcy od dawna próbują zastąpić proroka Eliasza, tworząc przewodzący kanał między chmurą burzową a ziemią. W tym celu B. Franklin wystrzelił latawiec podczas burzy, kończąc się drutem i pękiem metalowych kluczy. W ten sposób spowodował słabe wyładowania spływające po przewodzie i jako pierwszy udowodnił, że piorun jest ujemnym wyładowaniem elektrycznym spływającym z chmur na ziemię. Eksperymenty Franklina były niezwykle niebezpieczne, a jeden z tych, którzy próbowali je powtórzyć, rosyjski akademik G. V. Richman, zmarł w 1753 roku od uderzenia pioruna.
W latach 90. naukowcy nauczyli się przyzywać błyskawice bez narażania życia. Jednym ze sposobów wywołania błyskawicy jest wystrzelenie małej rakiety z ziemi bezpośrednio w chmurę burzową. Na całej trajektorii rakieta jonizuje powietrze, tworząc w ten sposób kanał przewodzący między chmurą a ziemią. A jeśli ujemny ładunek dna chmury jest wystarczająco duży, wzdłuż utworzonego kanału następuje wyładowanie piorunowe, którego wszystkie parametry są rejestrowane przez urządzenia znajdujące się w pobliżu wyrzutni rakiet. Aby stworzyć jeszcze lepsze warunki do wyładowania piorunowego, do rakiety przymocowany jest metalowy drut, który łączy ją z ziemią.
Chmura to fabryka do produkcji ładunków elektrycznych. Jednak na korpusach może pojawić się inny „naładowany” pył, nawet jeśli są one wykonane z tego samego materiału - wystarczy, że zmieni się mikrostruktura powierzchni. Na przykład, gdy gładkie ciało ociera się o szorstkie, oba zostaną naelektryzowane.
Chmura burzowa to ogromna ilość pary, z której część skondensowała się w maleńkie kropelki lub kry. Wierzchołek chmury burzowej może znajdować się na wysokości 6-7 km, a spód wisi nad ziemią na wysokości 0,5-1 km. Powyżej 3-4 km chmury składają się z kry różnej wielkości, ponieważ temperatura jest tam zawsze poniżej zera. Te kry lodowe są w ciągłym ruchu, powodowanym przez wznoszące się prądy ciepłego powietrza z rozgrzanej powierzchni ziemi. Mniejsze kawałki lodu są łatwiejsze do uniesienia przez wznoszące się prądy powietrza niż większe. Dlatego „zwinne” małe kry, przesuwające się w górną część chmury, cały czas zderzają się z dużymi. Z każdym takim zderzeniem następuje elektryfikacja, w której duże kawałki lodu są naładowane ujemnie, a małe dodatnio. Z biegiem czasu, naładowane dodatnio małe kawałki lodu znajdują się na górze chmury, a ujemnie naładowane duże na dole. Innymi słowy, wierzchołek burzy jest naładowany dodatnio, podczas gdy dół jest naładowany ujemnie. Wszystko jest gotowe na wyładowanie piorunowe, w którym następuje rozkład powietrza i ujemny ładunek z dna chmury burzowej płynie na Ziemię.
Błyskawica to „cześć” z kosmosu i źródło promieni rentgenowskich. Jednak sama chmura nie jest w stanie naelektryzować się, aby spowodować wyładowanie między jej dolną częścią a ziemią. Natężenie pola elektrycznego w chmurze burzowej nigdy nie przekracza 400 kV/m, a przebicie elektryczne w powietrzu następuje przy sile przekraczającej 2500 kV/m. Dlatego, aby pojawiły się pioruny, oprócz pola elektrycznego potrzebne jest coś innego. W 1992 roku rosyjski naukowiec A. Gurevich z Instytutu Fizycznego. PN Lebedeva z Rosyjskiej Akademii Nauk (FIAN) zasugerował, że promienie kosmiczne, wysokoenergetyczne cząstki, które spadają na Ziemię z kosmosu z prędkością bliską światłu, mogą być rodzajem zapłonu pioruna. Tysiące takich cząstek bombarduje co sekundę każdy metr kwadratowy ziemskiej atmosfery.
Zgodnie z teorią Gurevicha cząsteczka promieniowania kosmicznego zderzając się z cząsteczką powietrza jonizuje ją, powodując powstanie ogromnej liczby wysokoenergetycznych elektronów. Znajdując się w polu elektrycznym między chmurą a ziemią, elektrony są przyspieszane do prędkości bliskich światłu, jonizując ścieżkę ich ruchu, a tym samym powodując lawinę elektronów przemieszczających się z nimi na ziemię. Zjonizowany kanał stworzony przez tę lawinę elektronów jest wykorzystywany przez piorun do wyładowania.
Ostatnie badania wykazały, że błyskawica jest dość silnym źródłem promieniowania rentgenowskiego, którego intensywność może dochodzić do 250 000 elektronowoltów, czyli około dwa razy więcej niż w przypadku prześwietlenia klatki piersiowej.
Rodzaje błyskawic
a) Większość błyskawic pojawia się między chmurami a ziemią, jednak zdarzają się błyskawice między chmurami. Wszystkie te błyskawice nazywane są liniowymi. Długość pojedynczej błyskawicy liniowej można mierzyć w kilometrach.
b) Innym rodzajem błyskawicy jest błyskawica taśmowa (ryc. 2). W tym przypadku poniższy rysunek, jakby było kilka niemal identycznych liniowych błyskawic przesuniętych względem siebie.
c) Zauważono, że w niektórych przypadkach błysk pioruna rozpada się na oddzielne, kilkudziesięciometrowe sekcje świetlne. Zjawisko to nazywa się piorunem. Według Malana (1961) ten rodzaj wyładowania tłumaczy się na podstawie przedłużającego się wyładowania, po którym poświata wydawałaby się jaśniejsza w miejscu, w którym kanał wygina się w kierunku obserwatora, obserwując go końcem w kierunku obserwatora. samo. A Youman (1962) uważał, że zjawisko to należy traktować jako przykład „efektu ping”, który polega na okresowej zmianie promienia kolumny wyładowczej o okresie kilku mikrosekund.
d) Piorun kulisty, który jest najbardziej tajemniczym zjawiskiem naturalnym.
Fizyka błyskawicy liniowej
Błyskawica liniowa to seria szybko następujących po sobie impulsów. Każdy impuls to przerwanie szczeliny powietrznej między chmurą a gruntem, które następuje w postaci wyładowania iskrowego. Przyjrzyjmy się najpierw pierwszemu impulsowi. Istnieją dwa etapy jego rozwoju: najpierw tworzy się kanał wyładowania między chmurą a gruntem, a następnie główny impuls prądu szybko przechodzi przez uformowany kanał.
Pierwszym etapem jest utworzenie kanału wyładowania. Wszystko zaczyna się od tego, że w dolnej części obłoku powstaje pole elektryczne o bardzo dużym natężeniu - 105...106 V/m.
Swobodne elektrony otrzymują w takim polu ogromne przyspieszenia. Przyspieszenia te są skierowane w dół, ponieważ dolna część chmury jest naładowana ujemnie, podczas gdy powierzchnia ziemi jest naładowana dodatnio. W drodze od pierwszego zderzenia do następnego elektrony uzyskują znaczną energię kinetyczną. Dlatego zderzając się z atomami lub cząsteczkami, jonizują je. W rezultacie powstają nowe (wtórne) elektrony, które z kolei są przyspieszane w polu chmurowym, a następnie jonizują nowe atomy i cząsteczki w zderzeniach. Powstają całe lawiny szybkich elektronów, tworząc na samym „dnie” chmury, „nitki” plazmy – streamer.
Łącząc się ze sobą, streamery tworzą kanał plazmowy, przez który następnie przechodzi główny impuls prądu.
Ten kanał plazmowy, który rozwija się od „dna” chmury do powierzchni ziemi, jest wypełniony swobodnymi elektronami i jonami, dzięki czemu może dobrze przewodzić prąd elektryczny. Nazywa się lider a dokładniej lider kroku. Faktem jest, że kanał nie jest uformowany płynnie, ale skokami - „krokami”.
Nie wiadomo dokładnie, dlaczego w ruchu liderów występują przerwy, a ponadto w miarę regularne. Istnieje kilka teorii liderów kroku.
W 1938 Schonlund przedstawił dwa możliwe wyjaśnienia opóźnienia, które powoduje krokowość przywódcy. Według jednego z nich, w kanale powinien następować ruch elektronów główny streamer (piłoże). Jednak niektóre elektrony są wychwytywane przez atomy i dodatnio naładowane jony, więc zanim nowe postępujące elektrony wejdą do środka, potrzeba trochę czasu, zanim powstanie gradient potencjału wystarczający do kontynuowania prądu. Zgodnie z innym punktem widzenia, jony naładowane dodatnio gromadzą się pod głowicą kanału wiodącego i w ten sposób tworzą w poprzek wystarczający gradient potencjału. Ale procesy fizyczne zachodzące w pobliżu głowy przywódcy są całkiem zrozumiałe. Natężenie pola pod chmurą jest dość duże - jest<
b/m; w rejonie przestrzeni bezpośrednio przed głową lidera jest jeszcze większy. W silnym polu elektrycznym w pobliżu głowy lidera następuje intensywna jonizacja atomów i cząsteczek powietrza. Dzieje się tak w wyniku bombardowania atomów i molekuł przez szybkie elektrony emitowane z lidera (tzw. jonizacja uderzeniowa), a po drugie pochłanianie przez atomy i molekuły fotonów promieniowania ultrafioletowego emitowanego przez lidera (fotojonizacja). Ze względu na intensywną jonizację atomów i cząsteczek powietrza napotykanych na drodze lidera, kanał plazmowy rośnie, a lider porusza się w kierunku powierzchni ziemi.>
Biorąc pod uwagę przystanki po drodze, liderowi zajęło 10…20 ms dotarcie do ziemi w odległości 1 km między chmurą a powierzchnią ziemi. Teraz chmura jest połączona z ziemią kanałem plazmowym, który doskonale przewodzi prąd. Kanał zjonizowanego gazu niejako zwarł obłok z ziemią. To kończy pierwszy etap rozwoju początkowego impulsu.
Drugi etap działa szybko i potężnie. Główny nurt płynie ścieżką wytyczoną przez lidera. Impuls prądowy trwa około 0,1 ms. Aktualna siła osiąga wartości rzędu<
A. Uwalniana jest znaczna ilość energii (do
J). Temperatura gazu w kanale osiąga
. Właśnie w tym momencie rodzi się niezwykle jasne światło, które obserwujemy w wyładowaniu atmosferycznym, i pojawia się grzmot spowodowany nagłym rozprężaniem się nagle podgrzanego gazu.>
Istotne jest, aby zarówno jarzenie, jak i nagrzewanie kanału plazmowego rozwijały się w kierunku od ziemi do chmury, tj. w dół w górę. Aby wyjaśnić to zjawisko, warunkowo dzielimy cały kanał na kilka części. Gdy tylko kanał się uformuje (głowa lidera dotrze do ziemi), najpierw zeskakują w dół elektrony, które znajdowały się w jego najniższej części; dlatego dolna część kanału jako pierwsza świeci i nagrzewa się. Następnie elektrony z następnej (wyższej części kanału) pędzą na ziemię; zaczyna się żarzenie i nagrzewanie tej części. I tak stopniowo – od dołu do góry – coraz więcej elektronów włącza się w ruch na ziemię; w rezultacie jarzenie i nagrzewanie kanału rozprzestrzenia się w kierunku do góry.
Po przejściu głównego impulsu prądowego następuje przerwa
czas trwania od 10 do 50ms. W tym czasie kanał praktycznie gaśnie, jego temperatura spada do około<
, stopień jonizacji kanałów znacznie się zmniejsza.>
Jeśli między kolejnymi uderzeniami pioruna upłynie więcej czasu niż zwykle, stopień jonizacji może być tak niski, zwłaszcza w dolnej części kanału, że potrzebny jest nowy pilot do ponownej jonizacji powietrza. Tłumaczy to pojedyncze przypadki powstawania schodków na dolnych końcach czołówek, poprzedzających nie pierwsze, ale kolejne główne uderzenia pioruna.
Jak wspomniano powyżej, nowy przywódca podąża ścieżką przetartą przez pierwotnego przywódcę. Biegnie od góry do dołu bez zatrzymywania się (1 ms). I znowu następuje potężny puls głównego prądu. Po kolejnej przerwie wszystko się powtarza. W rezultacie emitowanych jest kilka silnych impulsów, które naturalnie odbieramy jako pojedyncze wyładowanie piorunowe, jako pojedynczy jasny błysk (ryc. 3).
Tajemnica błyskawicy kulistej
Piorun kulisty zupełnie różni się od zwykłego (liniowego) pioruna, ani wyglądem, ani sposobem, w jaki się zachowuje. Zwykła błyskawica jest krótkotrwała; piłka żyje dziesiątki sekund, minut. Zwykłym błyskawicom towarzyszy grzmot; piłka jest prawie bezgłośna, jej zachowanie jest bardzo nieprzewidywalne (rys. 4).
Piorun kulowy zadaje nam wiele tajemnic, pytań, na które nie ma jednoznacznej odpowiedzi. Obecnie można jedynie spekulować i stawiać hipotezy.
Jedyną metodą badania piorunów kulistych jest systematyzacja i analiza przypadkowych obserwacji.
Wyniki przetwarzania obserwacji
Oto najbardziej wiarygodne informacje o piorunach kulowych (BL)
CMM to kulisty obiekt o średnicy 5 ... 30 cm Kształt CMM nieznacznie się zmienia, przyjmując kontury w kształcie gruszki lub spłaszczone kuliste. Bardzo rzadko BL był obserwowany w postaci torusa.
CMM świeci zwykle na pomarańczowo, odnotowuje się przypadki koloru fioletowego. Jasność i charakter blasku są podobne do blasku rozżarzonego węgla drzewnego, czasami intensywność blasku porównuje się ze słabą żarówką elektryczną. Na tle jednorodnego promieniowania pojawiają się i poruszają jaśniejsze obszary (odblaski).
Żywotność BL wynosi od kilku sekund do dziesięciu minut. Istnienie CMM kończy się wraz z jej zniknięciem, któremu czasami towarzyszy eksplozja lub jasny błysk, który może wywołać pożar.
CMM jest zwykle obserwowany podczas burzy z deszczem, ale istnieją anegdotyczne dowody na obserwację CMM podczas burzy bez deszczu. Zdarzały się przypadki obserwacji CMM nad zbiornikami wodnymi w znacznej odległości od wybrzeża lub jakichkolwiek obiektów.
CMM unosi się w powietrzu i porusza wraz z prądami powietrza, ale jednocześnie może wykonywać „dziwne” aktywne ruchy, które wyraźnie nie pokrywają się z ruchem powietrza.
Podczas zderzenia z otaczającymi obiektami BL odbija się jak słabo napompowany balon lub kończy swoje istnienie.
W kontakcie ze stalowymi przedmiotami CMM ulega zniszczeniu i obserwuje się jasny błysk trwający kilka sekund, któremu towarzyszą latające świecące fragmenty przypominające spawanie metalu. Przedmioty stalowe po późniejszej kontroli są lekko stopione.
CMM czasami wchodzi do lokalu przez zamknięte okna. Większość świadków opisuje proces penetracji jako przelewanie się przez mały otwór, bardzo niewielka część świadków twierdzi, że CMM przenika przez nieuszkodzoną szybę okienną, praktycznie nie zmieniając swojego kształtu.
Krótkie dotknięcie CMM na ludzkiej skórze powoduje rejestrację drobnych oparzeń. W stykach, które zakończyły się błyskiem lub wybuchem, odnotowywano poważne oparzenia, a nawet śmierć.
Nie obserwuje się znaczących zmian wielkości BL i jasności poświaty w okresie obserwacji.
Istnieją dowody na obserwację procesu wychodzenia CMM z gniazdek elektrycznych lub pracujących urządzeń elektrycznych. W tym przypadku najpierw pojawia się punkt świetlny, który w ciągu kilku sekund zwiększa się do wielkości około 10 cm.We wszystkich takich przypadkach BL istnieje przez kilka sekund i jest niszczony charakterystycznym trzaskiem bez znaczącej szkody dla obecnych obiektów i okolica.
Specjalny rodzaj błyskawicy - piorun kulisty (cm. KULA OGNIA), świetlista sferoida o wysokiej energii właściwej, często powstająca po liniowym uderzeniu pioruna.
słownik encyklopedyczny. 2009 .
Zobacz, co „Błyskawica (zjawisko)” znajduje się w innych słownikach:
Błyskawica: Błyskawica to zjawisko atmosferyczne. Piorun kulisty to zjawisko atmosferyczne. Zamek błyskawiczny to rodzaj zapięcia przeznaczonego do łączenia lub oddzielania dwóch kawałków materiału (najczęściej tkaniny). Sieć handlowa błyskawica, popularna ... ... Wikipedia
Naturalne wyładowanie dużych nagromadzeń ładunku elektrycznego w dolnych warstwach atmosfery. Jednym z pierwszych, który to ustalił, był amerykański mąż stanu i naukowiec B. Franklin. W 1752 eksperymentował z latawcem, do którego był przymocowany sznurek ... ... Encyklopedia geograficzna
Zjawisko naturalne w postaci wyładowań elektrycznych między chmurami a ziemią. M. jest jednym z czynników ryzyka w ubezpieczeniach. Słownik terminów biznesowych. Akademik.ru. 2001 ... Słowniczek pojęć biznesowych
Naturalne wyładowanie dużych nagromadzeń ładunku elektrycznego w dolnych warstwach atmosfery. Jednym z pierwszych, który to ustalił, był amerykański mąż stanu i naukowiec B. Franklin. W 1752 eksperymentował z latawcem, do którego był przymocowany sznurek ... ... Encyklopedia Colliera
Termin ten ma inne znaczenia, patrz Błyskawica (znaczenia). Błyskawica Błyskawica to gigantyczne wyładowanie elektryczne w atmosferze, które zwykle może wystąpić ... Wikipedia
Jest to nazwa wyładowania elektrycznego między dwoma chmurami, między częściami tej samej chmury lub między chmurą a ziemią. Istnieją trzy typy M.: liniowe, niejasne, płaskie i kuliste. 1) Linear M. wygląda olśniewająco jasno ... ... Słownik encyklopedyczny F.A. Brockhaus i I.A. Efron
Błyskawica- ▲ naturalne zjawisko wyładowań elektrycznych w gazach, (będących) w atmosferze błyskawica, gigantyczne wyładowanie iskier atmosferycznych (pomiędzy chmurami lub między chmurami a powierzchnią ziemi), objawiające się jasnym błyskiem światła, któremu towarzyszy grzmot..... . Słownik ideograficzny języka rosyjskiego
Zjawisko fizyczne dobrze znane wszystkim, zwłaszcza na Wschodzie i często wspominane w św. Pismo Święte albo jako symbol sądu i gniewu Bożego nad bezbożnymi (Ps. 10:6), albo jako obraz niezwykłego oświecającego światła (Mat. 28:3), albo jako podobieństwo…… Biblia. Stary i Nowy Testament. Tłumaczenie synodalne. encyklopedia biblijna arch. Nicefor.
Błyskawica- Błyskawica, oraz g Zjawisko optyczne, które jest jasnym błyskiem na niebie, wywołanym przez silne wyładowanie iskrowe elektryczności atmosferycznej pomiędzy chmurami lub pomiędzy chmurami a ziemią. W nocy podczas burzy piorun uderzył w samotną starą sosnę, ... ... Słownik wyjaśniający rzeczowników rosyjskich
Koncepcja naturalnie naukowa i metaforyczna, często wykorzystywana w ramach opisów mechanizmów tworzenia świata i rzemiosła Logosu, a także kojarzona ze światłem i oświeceniem. W większości religii i mitów bóstwo jest ukryte przed ludzkimi oczami i ... ... Historia filozofii: encyklopedia
Błyskawica jako zjawisko naturalne
Błyskawica to gigantyczne wyładowanie elektryczne między chmurami lub między chmurami a powierzchnią ziemi, o długości kilku kilometrów, średnicy dziesiątek centymetrów i długości dziesiątych części sekundy. Błyskawicy towarzyszy grzmot. Oprócz błyskawicy liniowej czasami obserwuje się błyskawice kulowe.
Natura i przyczyny piorunów
Burza jest złożonym procesem atmosferycznym, a jej wystąpienie jest spowodowane powstawaniem chmur cumulonimbus. Silne zachmurzenie jest konsekwencją znacznej niestabilności atmosfery. Burze charakteryzują się silnymi wiatrami, często ulewnymi deszczami (śnieg), czasami z gradem. Przed burzą (na godzinę lub dwie przed burzą) ciśnienie atmosferyczne zaczyna gwałtownie spadać, aż wiatr nagle się wzmaga, a potem zaczyna wzmagać.
Burze można podzielić na lokalne, frontalne, nocne, w górach. Najczęściej osoba napotyka burze lokalne lub termiczne. Te burze występują tylko w czasie upałów i dużej wilgotności powietrza. Z reguły pojawiają się latem w południe lub po południu (12-16 godzin). Para wodna we wznoszącym się strumieniu ciepłego powietrza kondensuje na wysokości, podczas gdy uwalniane jest dużo ciepła i wznoszące się strumienie powietrza są ogrzewane. Wznoszące się powietrze jest cieplejsze niż powietrze otaczające i rozszerza się, aż stanie się chmurą burzową. Duże chmury burzowe są stale wypełnione kryształkami lodu i kropelkami wody. W wyniku ich zgniatania i tarcia między sobą i o powietrze powstają ładunki dodatnie i ujemne, pod wpływem których powstaje silne pole elektrostatyczne (siła pola elektrostatycznego może sięgać 100 000 V/m). A potencjalna różnica między poszczególnymi częściami chmury, chmurami lub chmurą i ziemią sięga ogromnych wartości. Po osiągnięciu krytycznego napięcia elektrycznego powietrza następuje lawinowa jonizacja powietrza - iskra wyładowania piorunowego.
Burza czołowa występuje, gdy masy zimnego powietrza przedostają się na obszar zdominowany przez ciepłą pogodę. Zimne powietrze wypiera ciepłe powietrze, a drugie wznosi się na wysokość 5-7 km. Ciepłe warstwy powietrza wdzierają się do wirów o różnych kierunkach, powstaje szkwał, silne tarcie między warstwami powietrza, co przyczynia się do akumulacji ładunków elektrycznych. Długość czołowej burzy z piorunami może sięgać 100 km. W przeciwieństwie do lokalnych burz, po burzach czołowych zwykle robi się chłodniej. Nocna burza wiąże się z ochładzaniem ziemi w nocy i powstawaniem prądów wirowych wznoszącego się powietrza. Burza w górach tłumaczy się różnicą promieniowania słonecznego, na które narażone są południowe i północne zbocza gór. Burze nocne i górskie nie są silne i krótkie.
Aktywność burzy w różnych regionach naszej planety jest różna. Światowe centra burz: Wyspa Jawa – 220, Afryka Równikowa – 150, Południowy Meksyk – 142, Panama – 132, Środkowa Brazylia – 106 burzowych dni w roku. Rosja: Murmańsk - 5, Archangielsk - 10, Petersburg - 15, Moskwa - 20 dni burzowych w roku.
Według rodzaju błyskawicy dzielą się na liniowe, perłowe i kulkowe. Błyskawice perłowe i kulkowe są dość rzadkie.
Wyładowanie piorunowe rozwija się w ciągu kilku tysięcznych sekundy; przy tak wysokich prądach powietrze w strefie kanału piorunowego nagrzewa się niemal natychmiast do temperatury 30 000-33 000 ° C. W rezultacie ciśnienie gwałtownie wzrasta, powietrze rozszerza się - pojawia się fala uderzeniowa, której towarzyszy dźwięk impuls - grzmot. Ze względu na to, że na wysoko spiczastych przedmiotach siła pola elektrycznego wytworzonego przez statyczny ładunek elektryczny chmury jest szczególnie wysoka, pojawia się poświata; w efekcie zaczyna się jonizacja powietrza, następuje wyładowanie jarzeniowe i pojawiają się czerwonawe języki jarzeniowe, czasem skracające się i ponownie wydłużające. Nie próbuj gasić tych pożarów, ponieważ nie ma spalania. Przy dużym natężeniu pola elektrycznego może pojawić się wiązka świetlistych włókien - wyładowanie koronowe, któremu towarzyszy syk. Błyskawica liniowa może również czasami wystąpić w przypadku braku chmur burzowych. To nie przypadek, że powstało powiedzenie - „grzmot z czystego nieba”.
Miejska instytucja edukacyjna
Gimnazjum „Laboratorium Salachow”
Twórcza praca z fizyki
na temat: Zjawiska elektryczne w przyrodzie: błyskawica
Fabuła
Elektryczny charakter pioruna ujawniły badania amerykańskiego fizyka B. Franklina, na podstawie których przeprowadzono eksperyment wydobycia elektryczności z chmury burzowej. Doświadczenie Franklina w wyjaśnianiu elektrycznej natury wyładowań atmosferycznych jest powszechnie znane. W 1750 opublikował pracę opisującą eksperyment z użyciem latawca wystrzelonego w burzę. Doświadczenie Franklina zostało opisane w pracy Josepha Priestleya.
Właściwości fizyczne pioruna
Średnia długość wyładowania wynosi 2,5 km, niektóre wyładowania rozciągają się w atmosferze na odległość do 20 km.
formacja błyskawicy
Najczęściej pioruny występują w chmurach cumulonimbus, wtedy nazywane są chmurami burzowymi; czasami błyskawice powstają w chmurach nimbostratus, a także podczas erupcji wulkanów, tornad i burz piaskowych.
Zwykle obserwuje się wyładowania liniowe, które należą do tzw. wyładowań bezelektrodowych, ponieważ zaczynają się (i kończą) w skupiskach naładowanych cząstek. To determinuje niektóre z ich wciąż niewyjaśnionych właściwości, które odróżniają pioruny od wyładowań między elektrodami. Tak więc błyskawica nie jest krótsza niż kilkaset metrów; powstają w polach elektrycznych znacznie słabszych niż pola podczas wyładowań międzyelektrodowych; Zbieranie ładunków niesionych przez pioruny następuje w ciągu tysięcznych sekundy z miliardów małych, dobrze izolowanych cząstek o objętości kilku km³. Najbardziej zbadano proces powstawania piorunów w chmurach burzowych, podczas gdy piorun może przechodzić w samych chmurach - błyskawica w chmurze i może uderzać w ziemię - błyskawica naziemna. Aby piorun mógł wystąpić, konieczne jest, aby w stosunkowo małej (ale nie mniejszej niż w pewnej krytycznej) objętości chmury wytworzyło się pole elektryczne o sile wystarczającej do rozpoczęcia wyładowania elektrycznego (~1 MV/m), a w znaczna część chmury to pole o średniej sile wystarczającej do utrzymania rozpoczętego wyładowania (~0,1-0,2 MV/m). Podczas błyskawicy energia elektryczna chmury zamieniana jest na ciepło i światło.
piorun na ziemi
Proces rozwoju piorunów naziemnych składa się z kilku etapów. W pierwszym etapie, w strefie, w której pole elektryczne osiąga wartość krytyczną, rozpoczyna się jonizacja uderzeniowa, początkowo wytworzona przez wolne elektrony, które zawsze znajdują się w niewielkiej ilości w powietrzu, które pod działaniem pola elektrycznego nabierają znaczne prędkości w kierunku ziemi i zderzając się z cząsteczkami tworzącymi powietrze, jonizują je. Według bardziej nowoczesnych pomysłów wyładowanie jest inicjowane przez wysokoenergetyczne promienie kosmiczne, które wywołują proces zwany niekontrolowanym rozpadem. W ten sposób pojawiają się lawiny elektronowe, zamieniając się w nici wyładowań elektrycznych - serpentyny, które są dobrze przewodzącymi kanałami, które, łącząc się, dają początek jasnemu, zjonizowanemu termicznie kanałowi o wysokiej przewodności - schodkowy lider błyskawicy.
Ruch lidera na powierzchnię ziemi następuje w krokach po kilkadziesiąt metrów z prędkością ~50 000 kilometrów na sekundę, po czym jego ruch zatrzymuje się na kilkadziesiąt mikrosekund, a poświata zostaje znacznie osłabiona; potem w kolejnym etapie lider ponownie posuwa się o kilkadziesiąt metrów. Jednocześnie jasna poświata pokrywa wszystkie przebyte kroki; potem znowu następuje zatrzymanie i osłabienie blasku. Procesy te powtarzają się, gdy lider przemieszcza się na powierzchnię ziemi ze średnią prędkością 200 000 metrów na sekundę.
W miarę przesuwania się lidera w kierunku ziemi siła pola na jego końcu wzrasta i pod jego działaniem z obiektów wystających na powierzchni ziemi wyrzucany jest serpentyn odpowiedzi, który łączy się z liderem. Ta cecha błyskawicy służy do tworzenia piorunochronu.
W końcowej fazie po zjonizowanym kanale liderowym następuje odwrotne (od dołu do góry) lub główne wyładowanie piorunowe, charakteryzujące się prądami od dziesiątek do setek tysięcy amperów, o jasności zauważalnie większej niż jasność lidera i dużą prędkość posuwu, początkowo sięgającą ~ 100 000 kilometrów na sekundę, a na końcu spadającą do ~ 10 000 kilometrów na sekundę. Temperatura kanału podczas wyładowania głównego może przekroczyć 25 000 °C. Długość kanału piorunowego może wynosić od 1 do 10 km, średnica to kilka centymetrów. Po przejściu impulsu prądowego jonizacja kanału i jego poświata słabną. W końcowej fazie prąd pioruna może trwać setne, a nawet dziesiąte części sekundy, osiągając setki i tysiące amperów. Takie pioruny nazywa się przewlekłymi, najczęściej powodują pożary.
Główne wyładowanie często rozładowuje tylko część chmury. Ładunki umieszczone na dużych wysokościach mogą dać początek nowemu liderowi (w kształcie strzały), który porusza się w sposób ciągły z prędkością tysięcy kilometrów na sekundę. Jasność jego blasku jest zbliżona do jasności schodkowego lidera. Kiedy zamiatany przywódca dociera do powierzchni ziemi, następuje drugi główny cios, podobny do pierwszego. Piorun zwykle obejmuje kilka powtarzających się wyładowań, ale ich liczba może sięgać nawet kilkudziesięciu. Czas trwania wielokrotnych wyładowań atmosferycznych może przekroczyć 1 sekundę. Przemieszczenie kanału wielokrotnych piorunów przez wiatr tworzy tzw. piorun wstęgowy - świetlisty pasek.
Błyskawica w chmurze
Błyskawica w chmurze zwykle obejmuje tylko etapy lidera; ich długość waha się od 1 do 150 km. Udział wyładowań atmosferycznych w chmurach wzrasta wraz z przesunięciem w kierunku równika, zmieniając się od 0,5 w umiarkowanych szerokościach geograficznych do 0,9 w pasie równikowym. Przejściu pioruna towarzyszą zmiany pola elektrycznego i magnetycznego oraz emisji radiowej, tzw. atmosfery. Prawdopodobieństwo uderzenia pioruna w obiekt naziemny wzrasta wraz ze wzrostem jego wysokości oraz ze wzrostem przewodności elektrycznej gleby na powierzchni lub na określonej głębokości (działanie piorunochronu opiera się na tych czynnikach). Jeśli w chmurze występuje pole elektryczne wystarczające do podtrzymania wyładowania, ale niewystarczające do jego wystąpienia, rolę inicjatora pioruna może pełnić długi metalowy kabel lub samolot - zwłaszcza jeśli jest on silnie naładowany elektrycznie. W ten sposób błyskawice są czasami „sprowokowane” w nimbostratus i potężnych chmurach cumulus.
„W każdej sekundzie około 50 piorunów uderza w powierzchnię Ziemi, a średnio w każdy jej kilometr kwadratowy uderza piorun sześć razy w roku”.
Najpotężniejsze błyskawice powodują narodziny piorunów.
ludzie i błyskawica
Błyskawica jest poważnym zagrożeniem dla ludzkiego życia. Klęska człowieka lub zwierzęcia przez piorun często występuje na otwartych przestrzeniach. prąd elektryczny podąża najkrótszą drogą „chmura-ziemia”. Piorun często uderza w drzewa i instalacje transformatorowe na linii kolejowej, powodując ich zapalenie. Nie da się trafić zwykłym liniowym piorunem wewnątrz budynku, ale panuje opinia, że tzw. piorun kulisty może przenikać przez szczeliny i otwarte okna. Zwykłe wyładowania atmosferyczne są niebezpieczne dla anten telewizyjnych i radiowych znajdujących się na dachach wieżowców, a także dla sprzętu sieciowego.
W ciele ofiar odnotowuje się te same zmiany patologiczne, co w przypadku porażenia prądem. Ofiara traci przytomność, upada, mogą wystąpić drgawki, często zatrzymuje się oddech i bicie serca. Na ciele zwykle można znaleźć „znaki prądu”, punkty wejścia i wyjścia elektryczności. W przypadku zgonu przyczyną ustania podstawowych funkcji życiowych jest nagłe zatrzymanie oddychania i bicia serca, spowodowane bezpośrednim działaniem pioruna na ośrodki oddechowe i naczynioruchowe rdzenia przedłużonego. Na skórze często pozostają tzw. ślady pioruna, drzewiaste jasnoróżowe lub czerwone paski, które znikają po naciśnięciu palcami (utrzymują się przez 1-2 dni po śmierci). Są wynikiem rozszerzania się naczyń włosowatych w strefie kontaktu piorunowego z ciałem.
Po uderzeniu pioruna pierwsza pomoc medyczna powinna być pilna. W ciężkich przypadkach (zatrzymanie oddechu i kołatanie serca) konieczna jest resuscytacja, którą powinien przeprowadzić, nie czekając na personel medyczny, świadek nieszczęścia. Resuscytacja jest skuteczna dopiero w pierwszych minutach po uderzeniu pioruna, rozpoczęta po 10-15 minutach, z reguły nie jest już skuteczna. We wszystkich przypadkach konieczna jest hospitalizacja w nagłych wypadkach.
ofiary piorunów
1. W mitologii i literaturze:
1. Asklepios, Eskulap - syn Apolla - bóg lekarzy i sztuki medycznej, nie tylko uzdrawiał, ale także wskrzeszał zmarłych. Aby przywrócić zaburzony porządek świata, Zeus uderzył go piorunem.
2. Phaethon - syn boga słońca Heliosa - kiedyś podjął się prowadzenia rydwanu słonecznego swojego ojca, ale nie mógł powstrzymać ziejących ogniem koni i prawie zniszczył Ziemię w straszliwym płomieniu. Rozwścieczony Zeus przeszył Faetona błyskawicą.
2. Postacie historyczne:
1. Rosyjski akademik G. V. Richman - w 1753 zmarł od uderzenia pioruna.
2. 4 lipca 2009 r. od uderzenia pioruna zginął zastępca ludowy Ukrainy, były gubernator obwodu rówieńskiego W. Czervonij.
· Roy Sullivan przeżył po siedmiokrotnym trafieniu piorunem.
· Amerykański major Summerford zmarł po długiej chorobie (wynik trzeciego uderzenia pioruna). Czwarty piorun całkowicie zniszczył jego pomnik na cmentarzu.
· Wśród Indian andyjskich, uderzenie pioruna jest uważane za konieczne, aby osiągnąć najwyższy poziom wtajemniczenia szamańskiego.
Drzewa i błyskawice
Pień topoli uderzonej piorunem
Wysokie drzewa są częstym celem wyładowań atmosferycznych. Długowieczne drzewa reliktowe można łatwo znaleźć z licznymi bliznami po piorunach. Uważa się, że drzewo stojące samotnie jest bardziej narażone na uderzenie pioruna, chociaż na niektórych obszarach zalesionych blizny po piorunach można zobaczyć na prawie każdym drzewie. Suche drzewa zapalają się po uderzeniu pioruna. Najczęściej pioruny skierowane są w dąb, najrzadziej w buk, co najwyraźniej zależy od różnej ilości zawartych w nich olejów tłuszczowych, które wykazują dużą odporność na prąd.
Błyskawica przemieszcza się w pniu drzewa po torze o najmniejszym oporze elektrycznym, z wydzieleniem dużej ilości ciepła, zamieniając wodę w parę, która rozłupuje pień drzewa lub częściej odrywa od niego fragmenty kory, ukazując drogę błyskawicy. W kolejnych sezonach drzewa zazwyczaj regenerują uszkodzoną tkankę i mogą zamknąć całą ranę, pozostawiając jedynie pionową bliznę. Jeśli uszkodzenie jest zbyt poważne, wiatr i szkodniki w końcu zabiją drzewo. Drzewa są naturalnymi prętami odgromowymi i wiadomo, że zapewniają ochronę odgromową pobliskich budynków. Posadzone w pobliżu budynku wysokie drzewa zatrzymują pioruny, a wysoka biomasa systemu korzeniowego pomaga uziemić uderzenie pioruna.
Z drzew uderzonych piorunem powstają instrumenty muzyczne, nadając im wyjątkowe właściwości.