Najciekawsze z nich przedstawiamy w tym artykule.

Piorun liniowy (chmura-ziemia)

Jak zdobyć taką błyskawicę? Tak, to bardzo proste - wystarczy kilkaset kilometrów sześciennych powietrza, wysokość wystarczająca do powstania błyskawicy i potężny silnik cieplny - no na przykład Ziemia. Gotowy? Teraz weź powietrze i zacznij je kolejno podgrzewać. Kiedy zaczyna się wznosić, z każdym metrem wzrostu ogrzane powietrze ochładza się, stopniowo stając się coraz zimniejsze. Woda skrapla się w coraz większe kropelki, tworząc chmury burzowe.

Pamiętasz te ciemne chmury nad horyzontem, na widok których milkną ptaki, a drzewa przestają szeleścić? To są chmury burzowe, które powodują błyskawice i grzmoty.

Naukowcy uważają, że piorun powstaje w wyniku rozkładu elektronów w chmurze, zwykle naładowanych dodatnio od wierzchołka chmury, a od góry ujemnie. Rezultatem jest bardzo mocny kondensator, który może być co jakiś czas rozładowywany w wyniku gwałtownej przemiany zwykłego powietrza w plazmę (jest to spowodowane coraz silniejszą jonizacją warstw atmosfery w pobliżu chmur burzowych).

Plazma tworzy osobliwe kanały, które po połączeniu z ziemią stanowią doskonały przewodnik dla elektryczności. Chmury są stale odprowadzane przez te kanały, a zewnętrzne przejawy tych zjawisk atmosferycznych widzimy w postaci błyskawic.

Nawiasem mówiąc, temperatura powietrza w miejscu, w którym przechodzi ładunek (błyskawica), sięga 30 tysięcy stopni, a prędkość propagacji błyskawicy wynosi 200 tysięcy kilometrów na godzinę. Generalnie kilka piorunów wystarczyło, by przez kilka miesięcy zasilić małe miasteczko.

Błyskawica ziemia-chmura

I są takie błyskawice. Powstają w wyniku gromadzenia się ładunku elektrostatycznego na szczycie najwyższego obiektu na ziemi, co czyni go bardzo „atrakcyjnym” dla błyskawicy.

Błyskawica taka powstaje w wyniku „przebicia” szczeliny powietrznej pomiędzy szczytem naładowanego obiektu a dnem chmury burzowej.Im wyższy obiekt, tym większe prawdopodobieństwo, że uderzy w niego piorun. Mówią więc prawdę - nie należy chować się przed deszczem pod wysokimi drzewami.

błyskawica chmura-chmura

Tak, poszczególne chmury mogą „wymieniać się” piorunami, uderzając o siebie ładunkami elektrycznymi. To proste - ponieważ górna część chmury jest naładowana dodatnio, a dolna jest naładowana ujemnie, pobliskie chmury burzowe mogą strzelać do siebie ładunkami elektrycznymi.

Błyskawica często przebija się przez jedną chmurę, a znacznie rzadziej błyskawice przemieszczają się z jednej chmury do drugiej.

Poziomy zamek błyskawiczny

Ta błyskawica nie uderza w ziemię, rozchodzi się poziomo po niebie. Czasami takie błyskawice mogą rozprzestrzenić się po czystym niebie, pochodzące z pojedynczej chmury burzowej. Taka błyskawica jest bardzo potężna i bardzo niebezpieczna.

Zamek taśmowy

Ta błyskawica wygląda jak kilka błyskawic biegnących równolegle do siebie. W ich powstawaniu nie ma żadnej tajemnicy – ​​jeśli wieje silny wiatr, może rozszerzać kanały plazmowe, o których pisaliśmy powyżej, a w efekcie powstaje tak zróżnicowana błyskawica.

Zroszony (zamek w kropki)

To bardzo, bardzo rzadka błyskawica, istnieje, owszem, ale jak powstaje, nie wiadomo. Naukowcy sugerują, że błyskawica punktowa powstaje w wyniku gwałtownego ochłodzenia niektórych odcinków toru błyskawicy, co zamienia zwykłą błyskawicę w błyskawicę punktową. Jak widać, wyjaśnienie to wyraźnie wymaga poprawy i uzupełnienia.

błyskawica duszka

Do tej pory rozmawialiśmy tylko o tym, co dzieje się pod chmurami lub na ich poziomie. Okazuje się jednak, że niektóre rodzaje błyskawic są wyższe niż chmury. Znane są od czasu pojawienia się samolotów odrzutowych, ale te błyskawice zostały sfotografowane i sfilmowane dopiero w 1994 roku.

Przede wszystkim wyglądają jak meduzy, prawda? Wysokość powstania takiej błyskawicy wynosi około 100 kilometrów. Póki co nie jest do końca jasne, czym one są, oto zdjęcia, a nawet filmy przedstawiające wyjątkowe pioruny duszków. Bardzo ładny.

Piorun kulisty

Niektórzy twierdzą, że piorun kulisty nie istnieje. Inni publikują filmy z kulami ognia na YouTube i udowadniają, że to wszystko jest prawdziwe. Ogólnie naukowcy nie są jeszcze mocno przekonani o istnieniu błyskawicy kulowej, a najsłynniejszym dowodem ich rzeczywistości jest zdjęcie wykonane przez japońskiego studenta.

Ognie Świętego Elma

To w zasadzie nie jest piorun, ale po prostu zjawisko wyładowania jarzeniowego na końcu różnych ostrych przedmiotów. Pożary św. Elma znane były już w starożytności, teraz są szczegółowo opisane i uchwycone na filmie.

Błyskawica wulkaniczna

To bardzo piękne błyskawice, które pojawiają się podczas erupcji wulkanu. Jest prawdopodobne, że naładowana kopuła gazowo-pyłowa, penetrując jednocześnie kilka warstw atmosfery, powoduje zakłócenia, ponieważ sama niesie dość znaczny ładunek. Wszystko wygląda bardzo pięknie, ale przerażająco.Naukowcy jeszcze nie wiedzą dokładnie, dlaczego powstaje taka błyskawica, a jednocześnie istnieje kilka teorii, z których jedna została opisana powyżej.

Oto kilka interesujących faktów na temat piorunów, które nie są często publikowane:

* Typowe piorun trwa około ćwierć sekundy i składa się z 3-4 wyładowań.
* Przeciętna burza przemieszcza się z prędkością 40 km na godzinę.
* Obecnie na świecie jest 1800 burz z piorunami.
* W amerykańskim Empire State Building piorun uderza średnio 23 razy w roku.
* Piorun uderza w samolot średnio raz na 5-10 tysięcy godzin lotu.
* Prawdopodobieństwo zabicia przez piorun wynosi 1 do 2 000 000. Każdy z nas ma taką samą szansę na śmierć z powodu wypadnięcia z łóżka.
* Prawdopodobieństwo zobaczenia pioruna kulistego przynajmniej raz w życiu wynosi 1 na 10 000.
* Ludzi, których uderzył piorun, uważano za naznaczonych przez Boga. A jeśli zginęli, to podobno poszli prosto do nieba. W dawnych czasach w miejscu śmierci grzebano ofiary piorunów.

Co powinieneś zrobić, gdy nadchodzi piorun?

W domu

* Zamknij wszystkie okna i drzwi.
* Odłącz wszystkie urządzenia elektryczne. Nie dotykaj ich, w tym telefonów, podczas burzy.
* Trzymaj z dala od wanien, kranów i zlewów, ponieważ metalowe rury mogą przewodzić prąd.
* Jeśli do pokoju wleciał piorun kulisty, spróbuj szybko wyjść i zamknąć drzwi po drugiej stronie. Jeśli nie możesz, przynajmniej zamarznij w miejscu.

Na ulicy

* Spróbuj wejść do domu lub samochodu. Nie dotykaj metalowych części w samochodzie. Samochód nie powinien być zaparkowany pod drzewem: nagle uderzy w niego piorun i drzewo spadnie prosto na Ciebie.
* Jeśli nie ma schronienia, wyjdź na otwartą przestrzeń i pochylając się, przytul się do ziemi. Ale nie możesz tak po prostu się położyć!
* W lesie lepiej schować się pod niskimi krzakami. NIGDY nie stój pod wolno stojącym drzewem.
* Unikaj wież, ogrodzeń, wysokich drzew, przewodów telefonicznych i elektrycznych, przystanków autobusowych.
* Trzymaj się z dala od rowerów, grilli, innych metalowych przedmiotów.
* Trzymaj się z dala od jeziora, rzeki lub innych zbiorników wodnych.
* Usuń cały metal z siebie.
* Nie stój w tłumie.
* Jeśli jesteś na otwartej przestrzeni i nagle poczujesz, że włosy jeżą się dęba lub słyszysz dziwny dźwięk dochodzący z przedmiotów (oznacza to, że zaraz uderzy piorun!), pochyl się do przodu z rękami na kolanach (ale nie na grunt). Nogi powinny być razem, pięty dociśnięte do siebie (jeśli nogi się nie stykają, wyładowanie przejdzie przez ciało).
* Jeśli burza złapała Cię w łodzi i nie masz już czasu na dopłynięcie do brzegu, pochyl się do dna łodzi, połącz nogi i zakryj głowę i uszy.

Miejska instytucja edukacyjna

Gimnazjum „Laboratorium Salachow”

Twórcza praca z fizyki

na temat: Zjawiska elektryczne w przyrodzie: błyskawica

Fabuła

Elektryczną naturę błyskawicy 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 tysięcznych częściach sekundy z miliardów małych, dobrze izolowanych cząstek o objętości kilku km³. Najbardziej zbadany jest proces rozwoju 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 powstają lawiny elektronowe, zamieniając się w włókna wyładowań elektrycznych - wstęgi, 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.

Gdy lider porusza się w kierunku ziemi, siła pola na jego końcu wzrasta i pod jego działaniem z obiektów wystających na powierzchni ziemi wyrzucany jest streamer odpowiedzi, który łączy się z liderem. Ta cecha błyskawicy służy do tworzenia piorunochronu.

W końcowej fazie po przewodzie zjonizowanym liderem 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 błyskawica jest czasami „sprowokowana” 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 można trafić zwykłym liniowym piorunem wewnątrz budynku, ale panuje opinia, że ​​tak zwane 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 „prądowe ślady”, punkty wejścia i wyjścia prądu. 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 tak zwane ślady pioruna, drzewiaste jasnoróżowe lub czerwone paski, które znikają po naciśnięciu palcami (pozostają 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. Faeton - 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.

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 wnikają w wiry 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 prawie natychmiast nagrzewa się 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 wysokich 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”.

Błyskawica jest jednym z tych naturalnych zjawisk, które od dawna wzbudzają strach w rodzaju ludzkim. Największe umysły, takie jak Arystoteles czy Lukrecjusz, starały się zrozumieć jego istotę. Wierzyli, że jest to kula składająca się z ognia i zanurzona w parze wodnej chmur, a powiększając się, przebija się przez nie i spada na ziemię z szybką iskrą.

Pojęcie błyskawicy i jej pochodzenie

Najczęściej powstają błyskawice, które są dość duże. Górna część może znajdować się na wysokości 7 kilometrów, a dolna - zaledwie 500 metrów nad ziemią. Biorąc pod uwagę temperaturę powietrza atmosferycznego możemy stwierdzić, że na poziomie 3-4 km woda zamarza i zamienia się w kry, które zderzając się ze sobą elektryzują się. Te, które mają największy rozmiar, otrzymują ładunek ujemny, a najmniejsze - dodatni. W oparciu o ich wagę są one równomiernie rozmieszczone w chmurze warstwami. Zbliżając się do siebie tworzą kanał plazmowy, z którego uzyskuje się iskrę elektryczną, zwaną piorunem. Swój złamany kształt zawdzięcza temu, że w drodze na ziemię często znajdują się różne cząsteczki powietrza, które tworzą bariery. A żeby je ominąć, trzeba zmienić trajektorię.

Fizyczny opis błyskawicy

Wyładowanie piorunowe uwalnia od 109 do 1010 dżuli energii. Tak olbrzymią ilość energii elektrycznej zużywa się głównie na wytworzenie błysku światła, który inaczej nazywa się grzmotem. Ale nawet niewielka część błyskawicy wystarczy, aby zrobić rzeczy nie do pomyślenia, na przykład jego wyładowanie może zabić osobę lub zniszczyć budynek. Kolejny interesujący fakt sugeruje, że to naturalne zjawisko jest w stanie stopić piasek, tworząc puste cylindry. Efekt ten osiąga się dzięki wysokiej temperaturze wewnątrz błyskawicy, która może osiągnąć nawet 2000 stopni. Inny jest też czas uderzenia w ziemię, nie może być dłuższy niż sekunda. Jeśli chodzi o moc, amplituda impulsu może sięgać setek kilowatów. Łącząc wszystkie te czynniki, uzyskuje się najpotężniejsze naturalne wyładowanie prądu, które sprowadza śmierć na wszystko, czego dotknie. Wszystkie istniejące rodzaje piorunów są bardzo niebezpieczne, a spotkanie z nimi jest wyjątkowo niepożądane dla osoby.

Formacja grzmotów

Nie można sobie wyobrazić wszystkich rodzajów piorunów bez grzmotów, które nie niosą za sobą takiego samego zagrożenia, ale w niektórych przypadkach mogą prowadzić do awarii sieci i innych problemów technicznych. Dzieje się tak dlatego, że ciepła fala powietrza, rozgrzana przez piorun do temperatury gorętszej od słońca, zderza się z zimną. Dźwięk wynikający z tego to nic innego jak fala wywołana drganiami powietrza. W większości przypadków objętość wzrasta pod koniec rolki. Wynika to z odbicia dźwięku od chmur.

Czym są błyskawice

Okazuje się, że wszystkie są różne.

1. Błyskawica liniowa - najczęstsza odmiana. Elektryczny peal wygląda jak przerośnięte drzewo odwrócone do góry nogami. Od głównego kanału odchodzi kilka cieńszych i krótszych „wyrostków”. Długość takiego wyładowania może sięgać 20 kilometrów, a natężenie prądu wynosi 20 000 amperów. Prędkość ruchu wynosi 150 kilometrów na sekundę. Temperatura plazmy wypełniającej kanał piorunowy sięga 10 000 stopni.

2. Błyskawica wewnątrzchmurowa – powstawaniu tego typu towarzyszy zmiana pola elektrycznego i magnetycznego, emitowane są również fale radiowe. Taki rzut najprawdopodobniej znajduje się bliżej równika. W umiarkowanych szerokościach geograficznych pojawia się niezwykle rzadko. Jeśli w chmurze pojawia się piorun, to obcy obiekt, który narusza integralność powłoki, taki jak naelektryzowany samolot lub metalowy kabel, może również skłonić go do wydostania się. Długość może wynosić od 1 do 150 kilometrów.

3. Piorun naziemny - ten typ przechodzi przez kilka etapów. Na pierwszym z nich zaczyna się jonizacja uderzeniowa, którą tworzą na początku swobodne elektrony, są one zawsze obecne w powietrzu. Pod wpływem pola elektrycznego cząstki elementarne nabierają dużych prędkości i kierują się w stronę Ziemi, zderzając się z cząsteczkami tworzącymi powietrze. Stąd lawiny elektronowe, inaczej zwane streamerami. Są to kanały, które łącząc się ze sobą, powodują jasne, izolowane termicznie wyładowania atmosferyczne. Dochodzi do ziemi w postaci małej drabinki, ponieważ na jej drodze znajdują się przeszkody, a aby je ominąć zmienia kierunek. Prędkość ruchu wynosi około 50 000 kilometrów na sekundę.

Po przejściu pioruna kończy swój ruch na kilkadziesiąt mikrosekund, podczas gdy światło słabnie. Potem zaczyna się kolejny etap: powtórzenie przebytej drogi. Najnowsze wyładowanie przewyższa wszystkie poprzednie jasnością, obecna w nim siła może sięgać setek tysięcy amperów. Temperatura wewnątrz kanału oscyluje w okolicach 25 000 stopni. Ten rodzaj błyskawicy jest najdłuższy, więc konsekwencje mogą być druzgocące.

Perłowa Błyskawica

Odpowiadając na pytanie, czym jest błyskawica, nie można stracić z oczu tak rzadkiego zjawiska przyrodniczego. Najczęściej wyładowanie przebiega po liniowym i całkowicie powtarza swoją trajektorię. Tylko teraz wygląda jak kule, które są od siebie oddalone i przypominają koraliki wykonane ze szlachetnego materiału. Takiemu piorunowi towarzyszą najgłośniejsze i toczące się dźwięki.

Kula ognia

Zjawisko naturalne, gdy piorun przybiera postać kuli. W tym przypadku trajektoria jego lotu staje się nieprzewidywalna, co czyni go jeszcze bardziej niebezpiecznym dla ludzi. W większości przypadków taka elektryczna bryła występuje razem z innymi gatunkami, ale odnotowano fakt jej pojawiania się nawet przy słonecznej pogodzie.

Jak powstaje To właśnie to pytanie jest najczęściej zadawane przez osoby, które zetknęły się z tym zjawiskiem. Jak powszechnie wiadomo, niektóre rzeczy są doskonałymi przewodnikami prądu i to właśnie w nich kumulując swój ładunek, zaczyna się wyłaniać kula. Może również pojawić się z głównego błyskawicy. Naoczni świadkowie twierdzą, że pojawia się po prostu znikąd.

Średnica błyskawicy waha się od kilku centymetrów do metra. Jeśli chodzi o kolor, istnieje kilka opcji: od białego i żółtego do jasnozielonego, niezwykle rzadko można znaleźć czarną elektryczną kulę. Po szybkim zejściu porusza się poziomo, około metra od powierzchni ziemi. Błyskawica taka może nagle zmienić swoją trajektorię i równie nagle zniknąć, uwalniając ogromną energię, dzięki której następuje topienie, a nawet zniszczenie różnych obiektów. Żyje od dziesięciu sekund do kilku godzin.

piorun sprite

Niedawno, w 1989 roku, naukowcy odkryli inny rodzaj błyskawicy, który nazwano krasnoludek. Do odkrycia doszło zupełnie przypadkowo, bo zjawisko to jest niezwykle rzadkie i trwa tylko dziesiąte części sekundy. Od innych wyróżnia je wysokość, na jakiej się pojawiają - około 50-130 kilometrów, podczas gdy inne podgatunki nie pokonują 15-kilometrowej linii. Również duszek błyskawicy ma ogromną średnicę, która sięga 100 km. Pojawiają się pionowo i migają w klastrach. Ich kolor zmienia się w zależności od składu powietrza: bliżej ziemi, gdzie jest więcej tlenu, są zielone, żółte lub białe, ale pod wpływem azotu na wysokości ponad 70 km nabierają jasnego czerwony odcień.

Zachowanie podczas burzy

Wszystkie rodzaje piorunów niosą ze sobą niezwykłe zagrożenie dla zdrowia, a nawet życia ludzkiego. Aby uniknąć porażenia prądem, na otwartych przestrzeniach należy przestrzegać następujących zasad:

1. W tej sytuacji najwyższe obiekty należą do grupy ryzyka, dlatego należy unikać terenów otwartych. Aby zejść niżej, najlepiej usiąść i położyć głowę i klatkę piersiową na kolanach, w przypadku porażki ta postawa ochroni wszystkie ważne narządy. W żadnym wypadku nie powinieneś leżeć płasko, aby nie zwiększać obszaru możliwego uderzenia.
2. Nie chowaj się również pod wysokimi drzewami, a niezabezpieczone konstrukcje lub metalowe przedmioty (na przykład szopa piknikowa) będą niepożądanym schronieniem.
3. W czasie burzy należy natychmiast wyjść z wody, bo to dobry przewodnik. Wchodząc w to, wyładowanie piorunowe może łatwo rozprzestrzenić się na osobę.
4. W żadnym wypadku nie należy używać telefonu komórkowego.
5. Aby udzielić pierwszej pomocy poszkodowanemu, najlepiej przeprowadzić resuscytację krążeniowo-oddechową i niezwłocznie wezwać pogotowie ratunkowe.

Zasady postępowania w domu

Również w pomieszczeniach istnieje niebezpieczeństwo obrażeń.

1. Jeśli na zewnątrz zaczyna się burza, pierwszą rzeczą do zrobienia jest zamknięcie wszystkich okien i drzwi.
2. Wszystkie urządzenia elektryczne muszą być wyłączone.
3. Trzymaj się z dala od telefonów przewodowych i innych kabli, są doskonałymi przewodnikami prądu. Metalowe rury mają ten sam efekt, więc nie powinieneś znajdować się w pobliżu kanalizacji.
4. Wiedząc, jak powstaje piorun kulisty i jak nieprzewidywalna jest jego trajektoria, jeśli dostanie się do pokoju, musisz natychmiast go opuścić i zamknąć wszystkie okna i drzwi. Jeśli te działania nie są możliwe, lepiej stać w miejscu.

Natura jest wciąż poza kontrolą człowieka i niesie ze sobą wiele niebezpieczeństw. Wszystkie rodzaje piorunów są w istocie najpotężniejszymi wyładowaniami elektrycznymi, które są kilkakrotnie silniejsze niż wszystkie sztucznie wytworzone przez człowieka źródła prądu.

Co sekundę, około 700 błyskawica i co roku około 3000 ludzie giną od uderzeń piorunów. Fizyczna natura błyskawicy nie została w pełni wyjaśniona, a większość ludzi ma jedynie ogólne pojęcie o tym, co to jest. Niektóre wyładowania zderzają się w chmurach, czy coś w tym stylu. Dzisiaj zwróciliśmy się do naszych autorów fizyki, aby dowiedzieć się więcej o naturze błyskawicy. Jak pojawia się błyskawica, gdzie uderza piorun i dlaczego huczy grzmot. Po przeczytaniu artykułu poznasz odpowiedź na te i wiele innych pytań.

Co to jest błyskawica

Błyskawica- iskra wyładowania elektrycznego w atmosferze.

wyładowanie elektryczne- jest to proces przepływu prądu w medium, związany ze znacznym wzrostem jego przewodności elektrycznej w stosunku do stanu normalnego. W gazie występują różne rodzaje wyładowań elektrycznych: iskra, łuk, tlący.

Wyładowanie iskrowe następuje pod ciśnieniem atmosferycznym i towarzyszy mu charakterystyczne pęknięcie iskrowe. Wyładowanie iskrowe to zbiór znikających i zastępujących się wzajemnie nitkowatych kanałów iskrowych. Kanały iskrowe są również nazywane serpentyny. Kanały iskrowe wypełnione są zjonizowanym gazem, czyli plazmą. Błyskawica to gigantyczna iskra, a grzmot to bardzo głośny trzask. Ale nie wszystko jest takie proste.

Fizyczna natura błyskawicy

Jak wyjaśniono pochodzenie błyskawicy? System chmura-ziemia lub chmura-chmura to rodzaj kondensatora. Powietrze pełni rolę dielektryka między chmurami. Dolna część chmury ma ładunek ujemny. Przy wystarczającej różnicy potencjałów między chmurą a ziemią powstają warunki, w których w naturze pojawia się piorun.

Lider stopniowy

Przed głównym rozbłyskiem błyskawicy można zaobserwować niewielką plamkę przemieszczającą się z chmury na ziemię. To jest tak zwany lider krokowy. Elektrony pod działaniem różnicy potencjałów zaczynają poruszać się w kierunku ziemi. Gdy się poruszają, zderzają się z cząsteczkami powietrza, jonizując je. Od chmury do ziemi układa się zjonizowany kanał. Dzięki jonizacji powietrza przez elektrony swobodne znacznie wzrasta przewodność elektryczna w strefie trajektorii lidera. Lider niejako toruje drogę głównemu wyładowaniu, przechodząc od jednej elektrody (chmury) do drugiej (ziemia). Jonizacja przebiega nierównomiernie, więc lider może się rozgałęziać.

Spalić na panewce

W momencie, gdy lider zbliża się do ziemi, napięcie w jego końcu rośnie. Z ziemi lub z obiektów wystających ponad powierzchnię (drzewa, dachy budynków) w kierunku lidera rzucany jest streamer odpowiedzi (kanał). Ta właściwość piorunów służy do ochrony przed nimi poprzez zainstalowanie piorunochronu. Dlaczego piorun uderza w człowieka lub drzewo? W rzeczywistości nie obchodzi ją, gdzie uderzyć. W końcu błyskawica szuka najkrótszej drogi między ziemią a niebem. Dlatego podczas burzy niebezpiecznie jest przebywać na równinie lub na powierzchni wody.

Kiedy lider dociera do ziemi, przez ułożony kanał zaczyna płynąć prąd. W tym momencie obserwuje się główny błysk pioruna, któremu towarzyszy gwałtowny wzrost siły prądu i uwalniania energii. Oto pytanie, skąd pochodzi błyskawica? Interesujące jest to, że lider rozprzestrzenia się z chmury na ziemię, ale odwrócony jasny błysk, do którego jesteśmy przyzwyczajeni, rozprzestrzenia się z ziemi na chmurę. Bardziej słuszne jest stwierdzenie, że błyskawica nie przechodzi z nieba na ziemię, ale pojawia się między nimi.

Dlaczego uderza piorun?

Grzmot jest wynikiem fali uderzeniowej generowanej przez szybką ekspansję zjonizowanych kanałów. Dlaczego najpierw widzimy błyskawice, a potem słyszymy grzmoty? Chodzi o różnicę w prędkości dźwięku (340,29 m/s) i światła (299 792 458 m/s). Licząc sekundy między grzmotem a błyskawicą i mnożąc je przez prędkość dźwięku, możesz dowiedzieć się, w jakiej odległości uderzył w ciebie piorun.

Potrzebujesz pracy w fizyce atmosfery? Dla naszych czytelników teraz 10% zniżki na każdy rodzaj pracy

Rodzaje piorunów i fakty o piorunach

Błyskawica między niebem a ziemią nie jest najczęstszą błyskawicą. Najczęściej piorun pojawia się między chmurami i nie stanowi zagrożenia. Oprócz wyładowań naziemnych i w chmurach, w górnych warstwach atmosfery powstają wyładowania atmosferyczne. Jakie są rodzaje błyskawic w przyrodzie?

• Błyskawica w chmurze;
• Piorun kulisty;
• „Elfy”;
• Dysze;
• duszki.

Ostatnich trzech rodzajów piorunów nie można zaobserwować bez specjalnych instrumentów, ponieważ powstają one na wysokości 40 kilometrów i powyżej.

Oto fakty dotyczące błyskawicy:

• Długość najdłuższej zarejestrowanej błyskawicy na Ziemi wynosiła 321 km. Ta błyskawica była widziana w Oklahomie, 2007.
• Najdłużej trwała błyskawica 7,74 sekund i został nagrany w Alpach.
• Błyskawica powstaje nie tylko na Ziemia. Wiedz dokładnie o włączonym piorunie Wenus, Jowisz, Saturn oraz Uran. Błyskawica na Saturnie jest miliony razy silniejsza niż na Ziemi.
• Prąd w piorunach może sięgać setek tysięcy amperów, a napięcie sięga miliardów woltów.
• Temperatura kanału błyskawicy może osiągnąć 30000 stopnie Celsjusza to 6 razy temperatura powierzchni Słońca.

Kula ognia

Piorun kulisty to odrębny rodzaj błyskawicy, którego natura pozostaje tajemnicą. Taka błyskawica to świecący obiekt poruszający się w powietrzu w formie kuli. Według ograniczonych dowodów, piorun kulisty może poruszać się po nieprzewidywalnej trajektorii, rozdzielać się na mniejsze błyskawice, eksplodować lub po prostu niespodziewanie znikać. Istnieje wiele hipotez dotyczących pochodzenia piorunów kulistych, ale żadnej nie można uznać za wiarygodną. Faktem jest, że nikt nie wie, jak pojawia się piorun kulisty. Niektóre hipotezy sprowadzają obserwację tego zjawiska do halucynacji. W laboratorium nigdy nie zaobserwowano piorunów kulistych. Wszyscy naukowcy mogą być zadowoleni z relacji naocznych świadków.

Na koniec zapraszamy do obejrzenia filmu i przypomnienia: jeśli papier kursu lub kontrola spadła na głowę jak błyskawica w słoneczny dzień, nie rozpaczaj. Specjaliści ds. Obsługi Studentów pomagają studentom od 2000 roku. Szukaj wykwalifikowanej pomocy w dowolnym momencie. 24 godzin dziennie, 7 dni w tygodniu jesteśmy gotowi Ci pomóc.