เมฆกางปีกออกและปิดดวงอาทิตย์จากเรา ...

ทำไมบางครั้งเราได้ยินเสียงฟ้าร้องและเห็นฟ้าผ่าเมื่อฝนตก? การระบาดเหล่านี้มาจากไหน? ตอนนี้เราจะพูดถึงรายละเอียดนี้

ฟ้าผ่าคืออะไร?

ฟ้าผ่าคืออะไร? นี่เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่น่าทึ่งและลึกลับมาก มักเกิดขึ้นในช่วงที่มีพายุฝนฟ้าคะนอง บางคนประหลาดใจ บางคนกลัว กวีเขียนเกี่ยวกับฟ้าผ่า นักวิทยาศาสตร์ศึกษาปรากฏการณ์นี้ แต่ส่วนใหญ่ยังไม่ได้รับการแก้ไข

สิ่งหนึ่งที่รู้แน่นอน - มันคือประกายไฟขนาดยักษ์ เหมือนหลอดไฟระเบิดนับพันล้านดวง! มีความยาวมาก - หลายร้อยกิโลเมตร! และอยู่ไกลจากเรามาก นั่นคือเหตุผลที่เราเห็นมันครั้งแรกแล้วจึงได้ยินเท่านั้น ฟ้าร้องเป็น "เสียง" ของสายฟ้า เพราะแสงมาถึงเราเร็วกว่าเสียง

และมีสายฟ้าบนดาวเคราะห์ดวงอื่น เช่น บนดาวอังคารหรือดาวศุกร์ สายฟ้าปกติใช้เวลาเพียงเสี้ยววินาที ประกอบด้วยหลายประเภท สายฟ้าปรากฏขึ้นในบางครั้งโดยไม่คาดคิด

ฟ้าผ่าเกิดขึ้นได้อย่างไร?

สายฟ้ามักเกิดในเมฆฝนฟ้าคะนอง สูงเหนือพื้นดิน เมฆฟ้าคะนองปรากฏขึ้นเมื่ออากาศเริ่มร้อนจัด นั่นเป็นสาเหตุว่าทำไมหลังจากคลื่นความร้อนจึงมีพายุฝนฟ้าคะนองที่น่าทึ่ง อนุภาคที่มีประจุเป็นพันล้านจะแห่กันไปที่แหล่งกำเนิดอย่างแท้จริง และเมื่อมีจำนวนมากมาก พวกมันก็ลุกเป็นไฟ นั่นคือที่มาของสายฟ้า - จากเมฆฝนฟ้าคะนอง เธอสามารถกระแทกพื้นได้ โลกดึงเธอ แต่มันสามารถแตกในเมฆเองได้ ทุกอย่างขึ้นอยู่กับชนิดของสายฟ้า

สายฟ้าคืออะไร?

สายฟ้ามีหลายประเภท และคุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับมัน นี่ไม่ใช่แค่ "ริบบิ้น" บนท้องฟ้าเท่านั้น "ริบบิ้น" ทั้งหมดเหล่านี้แตกต่างกัน

สายฟ้ามักจะเป็นการจู่โจม มันเป็นการปลดปล่อยระหว่างบางสิ่งเสมอ มีมากกว่าสิบคน! สำหรับตอนนี้เราจะตั้งชื่อเฉพาะชื่อพื้นฐานที่สุดโดยแนบรูปภาพของสายฟ้าไว้ด้วย:

• ระหว่างฟ้าร้องกับดิน นี่คือ "ริบบิ้น" ที่เราคุ้นเคย

ระหว่างต้นไม้สูงกับก้อนเมฆ "ริบบิ้น" เดียวกัน แต่พัดไปในทิศทางอื่น

เทปฟ้าผ่า - เมื่อไม่ใช่ "ริบบิ้น" อันเดียว แต่มีหลายอย่างขนานกัน

• ระหว่างคลาวด์กับคลาวด์ หรือเพียงแค่ "เล่น" ในคลาวด์เดียว ฟ้าผ่าประเภทนี้มักพบเห็นได้ในช่วงพายุฝนฟ้าคะนอง คุณเพียงแค่ต้องระมัดระวัง

• นอกจากนี้ยังมีฟ้าผ่าแนวนอนที่ไม่แตะพื้นเลย มีพลังมหาศาลและถือว่าอันตรายที่สุด

• ทุกคนเคยได้ยินบอลสายฟ้า! น้อยคนนักจะได้เห็นพวกเขา มีน้อยคนที่อยากเห็นพวกเขา และมีคนที่ไม่เชื่อในการดำรงอยู่ของพวกเขา แต่ลูกไฟมีอยู่จริง! การถ่ายภาพสายฟ้าเช่นนี้เป็นเรื่องยาก มันระเบิดอย่างรวดเร็วแม้ว่าจะ "เดินได้" ได้ แต่จะดีกว่าที่คนข้างๆ เธอจะไม่ขยับ - มันอันตราย ดังนั้น - ไม่ถึงกล้องที่นี่

• สายฟ้าชนิดหนึ่งที่มีชื่อสวยงามมาก - "ไฟของเซนต์เอลโม" แต่มันไม่ใช่สายฟ้าจริงๆ นี่คือแสงที่ปรากฏขึ้นที่ปลายพายุฝนฟ้าคะนองบนอาคารแหลม โคมไฟ เสากระโดงเรือ ยังเป็นประกายไฟเพียงไม่อับชื้นและไม่เป็นอันตราย ไฟของ St. Elmo นั้นสวยงามมาก

• ฟ้าผ่าภูเขาไฟเกิดขึ้นเมื่อภูเขาไฟระเบิด ภูเขาไฟนั้นมีประจุอยู่แล้ว นี่อาจเป็นสาเหตุของฟ้าผ่า

• Sprite lightning เป็นสิ่งที่คุณไม่สามารถมองเห็นได้จากโลก พวกมันเกิดขึ้นเหนือเมฆและจนถึงขณะนี้มีเพียงไม่กี่คนที่ศึกษาพวกมัน สายฟ้าเหล่านี้ดูเหมือนแมงกะพรุน

• ฟ้าแลบแบบประแทบไม่มีการศึกษา มันหายากมากที่จะเห็นมัน สายตาดูเหมือนเส้นประ - ราวกับว่าริบบิ้นฟ้าผ่ากำลังละลาย

นี่คือสายฟ้าประเภทต่างๆ มีกฎข้อเดียวสำหรับพวกเขา - การปล่อยไฟฟ้า

บทสรุป.

แม้แต่ในสมัยโบราณ ฟ้าผ่าถือเป็นทั้งสัญญาณและความโกรธเกรี้ยวของเหล่าทวยเทพ เธอเป็นปริศนามาก่อนและยังคงเป็นเช่นนี้ ไม่ว่าพวกมันจะย่อยสลายเป็นอะตอมและโมเลกุลที่เล็กที่สุดได้อย่างไร! และสวยงามเสมอต้นเสมอปลาย!

ฟ้าผ่า - การปล่อยก๊าซในสภาพธรรมชาติ

บทนำ3

1. มุมมองทางประวัติศาสตร์เกี่ยวกับฟ้าผ่า 4

2. สายฟ้า 6

ประเภทของฟ้าผ่า9

ฟิสิกส์ของสายฟ้าเชิงเส้น9

ปริศนาสายฟ้าแลบ …………………………………………………………….13

3. อันดับ26

ประเภทของการปล่อย26

ปล่อยประกายไฟ2 6

4. ป้องกันฟ้าผ่า33

บทสรุป3 7

รายการการใช้งานovannoyวรรณกรรม39

บทนำ

การเลือกหัวข้อในเรียงความของฉันไม่ได้เกิดจากความสนใจส่วนตัวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความเกี่ยวข้องด้วย ธรรมชาติของสายฟ้านั้นเต็มไปด้วยความลึกลับมากมาย เมื่ออธิบายปรากฏการณ์ที่หายากนี้ นักวิทยาศาสตร์ถูกบังคับให้ต้องพึ่งพาบัญชีของผู้เห็นเหตุการณ์ที่กระจัดกระจายเท่านั้น เรื่องราวเล็กๆ น้อยๆ เหล่านี้และภาพถ่ายจำนวนหนึ่งเท่านั้น นั่นคือทั้งหมดที่วิทยาศาสตร์มี ดังที่นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งกล่าวไว้ เราไม่รู้อะไรเกี่ยวกับสายฟ้ามากไปกว่าที่ชาวอียิปต์โบราณรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของดวงดาว

สายฟ้าเป็นที่สนใจอย่างมากไม่เพียงแต่เป็นปรากฏการณ์ที่แปลกประหลาดของธรรมชาติเท่านั้น ทำให้สามารถสังเกตการปล่อยไฟฟ้าในตัวกลางที่เป็นก๊าซที่แรงดันไฟฟ้าหลายร้อยล้านโวลต์และระยะห่างระหว่างขั้วไฟฟ้าหลายกิโลเมตร บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพิจารณาสาเหตุของฟ้าผ่า การศึกษาประจุไฟฟ้าประเภทต่างๆ ประเด็นเรื่องการป้องกันฟ้าผ่าก็นำมาพิจารณาเป็นนามธรรมด้วย ผู้คนเข้าใจถึงอันตรายที่ฟ้าผ่าสามารถนำมาได้มานานแล้วและได้รับการปกป้องจากมัน

สายฟ้าเป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์มานานแล้ว แต่ในสมัยของเรา เรารู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับธรรมชาติของพวกมันเมื่อกว่า 250 ปีก่อน ถึงแม้ว่าเราจะสามารถตรวจจับพวกมันได้แม้กระทั่งบนดาวเคราะห์ดวงอื่น

2. มุมมองทางประวัติศาสตร์เกี่ยวกับฟ้าผ่า

เดิมทีผู้คนมองว่าสายฟ้าและฟ้าร้องเป็นการแสดงออกถึงเจตจำนงของพระเจ้าและโดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นการสำแดงพระพิโรธของพระเจ้า ในเวลาเดียวกัน จิตใจของมนุษย์ที่อยากรู้อยากเห็นได้พยายามเข้าใจธรรมชาติของฟ้าผ่าและฟ้าร้องมานานแล้ว เพื่อทำความเข้าใจสาเหตุตามธรรมชาติของพวกมัน ในสมัยโบราณ อริสโตเติลคิดเกี่ยวกับเรื่องนี้ Lucretius คิดถึงธรรมชาติของสายฟ้า ความพยายามของเขาในการอธิบายฟ้าร้องอันเป็นผลมาจากข้อเท็จจริงที่ว่า "เมฆชนกันที่นั่นภายใต้แรงกดดันของลม" ดูเหมือนไร้เดียงสามาก

เป็นเวลาหลายศตวรรษ รวมทั้งในยุคกลาง เชื่อกันว่าสายฟ้าเป็นไอไฟลุกโชนที่ติดอยู่ในไอน้ำของเมฆ เมื่อขยายออกไปจะทะลุผ่านพวกมันในที่ที่อ่อนแอที่สุดและรีบลงไปที่พื้นผิวโลก

ในปี ค.ศ. 1752 เบนจามิน แฟรงคลิน (รูปที่ 1) ได้ทดลองพิสูจน์ว่าฟ้าผ่าเป็นการคายประจุไฟฟ้าที่รุนแรง นักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองที่มีชื่อเสียงด้วยว่าวซึ่งถูกปล่อยขึ้นไปในอากาศเมื่อมีพายุฝนฟ้าคะนองเข้ามา

การทดลอง: ผูกลวดแหลมเข้ากับไม้กางเขนของงู ผูกกุญแจและริบบิ้นไหมไว้ที่ปลายเชือกซึ่งเขาถือด้วยมือ ทันทีที่เมฆฝนอยู่เหนือว่าว ลวดแหลมก็เริ่มดึงประจุไฟฟ้าออกจากมัน และว่าวพร้อมกับสายลากก็กลายเป็นไฟฟ้า หลังจากฝนตกทำให้ว่าวและเชือกเปียก ซึ่งทำให้ปล่อยประจุไฟฟ้าได้อย่างอิสระ สังเกตได้ว่าประจุไฟฟ้าจะ "ระบาย" เมื่อนิ้วเข้าใกล้อย่างไร

พร้อมๆ กับ Franklin, M.V. Lomonosov และ G.V. คนรวย.

ต้องขอบคุณการวิจัยของพวกเขาในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 ธรรมชาติทางไฟฟ้าของฟ้าผ่าได้รับการพิสูจน์แล้ว นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา เป็นที่ชัดเจนว่าฟ้าผ่าเป็นการปลดปล่อยไฟฟ้าอันทรงพลังที่เกิดขึ้นเมื่อเมฆได้รับกระแสไฟฟ้าเพียงพอ

ฟ้าผ่า

สายฟ้าเป็นแหล่งกำเนิดนิรันดร์ของการชาร์จสนามไฟฟ้าของโลก ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 สนามไฟฟ้าของโลกถูกวัดโดยใช้โพรบบรรยากาศ มีความแข็งแรงที่พื้นผิวประมาณ 100 V/m ซึ่งสอดคล้องกับประจุทั้งหมดของโลกที่ประมาณ 400,000 C ไอออนทำหน้าที่เป็นตัวพาประจุในชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งมีความเข้มข้นเพิ่มขึ้นตามความสูงและสูงถึงสูงสุดที่ระดับความสูง 50 กม. ซึ่งชั้นที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าคือชั้นไอโอโนสเฟียร์ถูกสร้างขึ้นภายใต้การกระทำของรังสีคอสมิก ดังนั้นสนามไฟฟ้าของโลกจึงเป็นสนามของตัวเก็บประจุทรงกลมที่มีแรงดันไฟฟ้าประมาณ 400 kV ภายใต้การกระทำของแรงดันไฟฟ้านี้ กระแส 2-4 kA จะไหลจากชั้นบนไปยังชั้นล่างซึ่งมีความหนาแน่น 1-12 A/m2 และปล่อยพลังงานสูงถึง 1.5 GW และสนามไฟฟ้านี้จะหายไปหากไม่มีฟ้าผ่า! ดังนั้นในสภาพอากาศที่ดีตัวเก็บประจุไฟฟ้า - โลก - จะถูกปล่อยออกมาและในช่วงที่มีพายุฝนฟ้าคะนอง

ฟ้าผ่าเป็นการปลดปล่อยประจุไฟฟ้าจำนวนมากตามธรรมชาติในบรรยากาศด้านล่าง คนแรกที่ก่อตั้งสิ่งนี้คือรัฐบุรุษและนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน บี. แฟรงคลิน ในปี ค.ศ. 1752 เขาได้ทดลองเล่นว่าวกับเชือกที่ผูกกุญแจโลหะไว้ และได้รับประกายไฟจากกุญแจนั้นในช่วงพายุฝนฟ้าคะนอง ตั้งแต่นั้นมา ฟ้าผ่าได้รับการศึกษาอย่างเข้มข้นว่าเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่น่าสนใจ และเนื่องจากความเสียหายร้ายแรงต่อสายไฟ บ้าน และโครงสร้างอื่นๆ ที่เกิดจากฟ้าผ่าโดยตรงหรือแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

วิธีการเรียกสายฟ้าฟาด? เป็นการยากมากที่จะศึกษาว่าจะเกิดอะไรขึ้นในสถานที่ที่เข้าใจยากและเมื่อใด กล่าวคือ นี่เป็นวิธีที่นักวิทยาศาสตร์ศึกษาธรรมชาติของฟ้าผ่าได้ทำงานมาหลายปีแล้ว เชื่อกันว่าพายุบนท้องฟ้านำโดยผู้เผยพระวจนะเอลียาห์ และเราไม่อาจรู้แผนการของเขาได้ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามแทนที่เอลียาห์ผู้เผยพระวจนะมานานแล้วด้วยการสร้างช่องทางนำไฟฟ้าระหว่างเมฆฝนฟ้าคะนองกับแผ่นดินโลก ด้วยเหตุนี้ บี. แฟรงคลินจึงปล่อยว่าวระหว่างพายุฝนฟ้าคะนอง โดยลงท้ายด้วยลวดและกุญแจโลหะจำนวนหนึ่ง โดยการทำเช่นนี้ เขาทำให้เกิดการปลดปล่อยที่อ่อนแอไหลลงมาตามเส้นลวด และเป็นคนแรกที่พิสูจน์ว่าสายฟ้าเป็นประจุไฟฟ้าเชิงลบที่ไหลจากก้อนเมฆลงสู่พื้น การทดลองของแฟรงคลินเป็นอันตรายอย่างยิ่ง และหนึ่งในผู้ที่พยายามจะทำซ้ำ นักวิชาการชาวรัสเซีย จี. วี. ริชแมน เสียชีวิตในปี ค.ศ. 1753 จากเหตุฟ้าผ่า

ในปี 1990 นักวิจัยได้เรียนรู้วิธีเรียกสายฟ้าโดยไม่ทำให้ชีวิตของพวกเขาเสียหาย วิธีหนึ่งที่จะทำให้เกิดฟ้าผ่าคือการปล่อยจรวดขนาดเล็กจากพื้นสู่เมฆฝนฟ้าคะนองโดยตรง ตลอดแนววิถี จรวดจะแตกตัวเป็นไอออนในอากาศ และสร้างช่องนำไฟฟ้าระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดิน และหากประจุลบของก้นเมฆมีขนาดใหญ่เพียงพอ การปล่อยฟ้าผ่าจะเกิดขึ้นตามช่องทางที่สร้างขึ้น ซึ่งพารามิเตอร์ทั้งหมดจะถูกบันทึกโดยอุปกรณ์ที่อยู่ใกล้กับแท่นปล่อยจรวด เพื่อสร้างสภาวะที่ดียิ่งขึ้นสำหรับการปล่อยฟ้าผ่า จรวดจะต่อลวดโลหะเข้ากับพื้น

คลาวด์เป็นโรงงานผลิตประจุไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ฝุ่น "ที่มีประจุ" ต่างกันสามารถปรากฏบนตัวเครื่องได้ แม้ว่าจะทำจากวัสดุชนิดเดียวกัน แต่ก็เพียงพอแล้วที่โครงสร้างจุลภาคของพื้นผิวจะแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อร่างกายเรียบๆ ถูๆ กับตัวที่หยาบ ทั้งคู่จะถูกไฟฟ้าดูด

เมฆฝนฟ้าคะนองเป็นไอน้ำปริมาณมาก ซึ่งบางส่วนได้ควบแน่นเป็นหยดเล็กๆ หรือน้ำแข็งที่ลอยอยู่ ยอดเมฆฝนฟ้าคะนองสามารถสูงได้ 6-7 กม. และด้านล่างห้อยอยู่เหนือพื้นดินที่ความสูง 0.5-1 กม. เหนือ 3-4 กม. เมฆประกอบด้วยชั้นน้ำแข็งขนาดต่างๆ เนื่องจากอุณหภูมิจะต่ำกว่าศูนย์เสมอ แผ่นน้ำแข็งเหล่านี้เคลื่อนที่ตลอดเวลา ซึ่งเกิดจากกระแสลมอุ่นจากพื้นโลกที่ร้อนขึ้น น้ำแข็งก้อนเล็ก ๆ ง่ายกว่าก้อนใหญ่ที่จะถูกพัดพาไปโดยกระแสอากาศจากน้อยไปมาก ดังนั้นน้ำแข็งก้อนเล็ก ๆ ที่ "ว่องไว" จึงลอยเคลื่อนไปที่ส่วนบนของเมฆและชนกับก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่ตลอดเวลา เมื่อมีการชนกันดังกล่าว กระแสไฟฟ้าจะเกิดขึ้น ซึ่งน้ำแข็งก้อนใหญ่จะถูกประจุเป็นลบ และน้ำแข็งก้อนเล็กๆ จะถูกประจุบวก เมื่อเวลาผ่านไป น้ำแข็งก้อนเล็กๆ ที่มีประจุบวกจะอยู่ที่ด้านบนสุดของก้อนเมฆ และก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่ที่มีประจุลบอยู่ที่ด้านล่าง กล่าวอีกนัยหนึ่ง พายุฝนฟ้าคะนองด้านบนมีประจุบวก ในขณะที่ด้านล่างมีประจุลบ ทุกอย่างพร้อมสำหรับการปล่อยฟ้าผ่าซึ่งเกิดการสลายของอากาศและประจุลบจากด้านล่างของเมฆฝนฟ้าคะนองไหลลงสู่พื้นโลก

สายฟ้าเป็น "สวัสดี" จากอวกาศและเป็นแหล่งของรังสีเอกซ์ อย่างไรก็ตาม เมฆเองไม่สามารถทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าได้เองจนทำให้เกิดการปลดปล่อยระหว่างส่วนล่างกับพื้นโลก ความแรงของสนามไฟฟ้าในเมฆฝนฟ้าคะนองจะไม่เกิน 400 kV/m และการสลายตัวทางไฟฟ้าในอากาศจะเกิดขึ้นที่ความแรงมากกว่า 2500 kV/m2 ดังนั้นเพื่อให้เกิดฟ้าผ่า จำเป็นต้องมีอย่างอื่นนอกเหนือจากสนามไฟฟ้า ในปี 1992 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย A. Gurevich จากสถาบันทางกายภาพ P.N. Lebedev แห่ง Russian Academy of Sciences (FIAN) เสนอว่ารังสีคอสมิกซึ่งเป็นอนุภาคพลังงานสูงที่ตกลงมาบนโลกจากอวกาศด้วยความเร็วใกล้แสงสามารถจุดประกายให้เกิดฟ้าผ่าได้ อนุภาคดังกล่าวหลายพันอนุภาคกระหน่ำทุกตารางเมตรของชั้นบรรยากาศโลกทุกวินาที

ตามทฤษฎีของ Gurevich อนุภาคของรังสีคอสมิกซึ่งชนกับโมเลกุลของอากาศทำให้เกิดอิออไนซ์ ส่งผลให้เกิดอิเล็กตรอนพลังงานสูงจำนวนมาก เมื่ออยู่ในสนามไฟฟ้าระหว่างก้อนเมฆกับโลก อิเล็กตรอนจะถูกเร่งให้มีความเร็วใกล้แสง ทำให้เส้นทางการเคลื่อนที่ของไอออนแตกตัวเป็นไอออน และด้วยเหตุนี้ จึงเป็นเหตุให้เกิดหิมะถล่มของอิเล็กตรอนเคลื่อนที่กับพวกมันมายังโลก ช่องไอออไนซ์ที่สร้างขึ้นโดยหิมะถล่มของอิเล็กตรอนนี้ถูกใช้โดยฟ้าผ่าเพื่อปลดปล่อย

การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นว่าฟ้าผ่าเป็นแหล่งรังสีเอกซ์ที่ค่อนข้างทรงพลัง ซึ่งมีความเข้มสูงถึง 250,000 อิเล็กตรอนโวลต์ ซึ่งประมาณสองเท่าที่ใช้ในรังสีเอกซ์ทรวงอก

ประเภทของฟ้าผ่า

ก) ฟ้าผ่าส่วนใหญ่เกิดขึ้นระหว่างเมฆกับพื้นดิน อย่างไรก็ตาม มีฟ้าแลบเกิดขึ้นระหว่างเมฆ ฟ้าแลบเหล่านี้เรียกว่าเส้นตรง ความยาวของฟ้าผ่าเชิงเส้นแต่ละเส้นสามารถวัดได้เป็นกิโลเมตร

b) ฟ้าผ่าอีกประเภทหนึ่งคือสายฟ้าผ่า (รูปที่ 2) ในกรณีนี้ รูปภาพต่อไปนี้ ราวกับว่ามีสายฟ้าเชิงเส้นที่แทบจะเหมือนกันหลายอันที่ขยับสัมพันธ์กัน

ค) สังเกตได้ว่าในบางกรณี วาบของสายฟ้าแยกออกเป็นส่วนที่ส่องสว่างแยกจากกัน ยาวหลายสิบเมตร ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าลูกปัดสายฟ้า ตามคำกล่าวของมาลาน (พ.ศ. 2504) สายฟ้าประเภทนี้อธิบายโดยอาศัยการคลายประจุที่ยืดเยื้อ หลังจากนั้นแสงจะดูสว่างขึ้นในบริเวณที่ช่องโค้งไปในทิศทางของผู้สังเกต โดยสังเกตจากปลายสายไปทาง ตัวเอง. และ Youman (1962) เชื่อว่าปรากฏการณ์นี้ควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นตัวอย่างของ "เอฟเฟกต์ ping" ซึ่งประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะในรัศมีของคอลัมน์การปลดปล่อยด้วยระยะเวลาหลายไมโครวินาที

ง) Ball Lightning ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ลึกลับที่สุด

ฟิสิกส์ของสายฟ้าเชิงเส้น

ฟ้าผ่าเชิงเส้นคือชุดของพัลส์ที่ติดตามกันอย่างรวดเร็ว แรงกระตุ้นแต่ละอย่างเป็นการสลายช่องว่างอากาศระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดิน ซึ่งเกิดขึ้นในรูปแบบของการปล่อยประกายไฟ มาดูแรงกระตุ้นแรกกันก่อน การพัฒนามีสองขั้นตอน: ขั้นแรกช่องปล่อยจะเกิดขึ้นระหว่างเมฆกับพื้นดินจากนั้นชีพจรกระแสหลักจะผ่านช่องทางที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว

ขั้นตอนแรกคือการก่อตัวของช่องทางจำหน่าย ทุกอย่างเริ่มต้นด้วยความจริงที่ว่าสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มสูงมากเกิดขึ้นในส่วนล่างของเมฆ - 105 ... 106 V / m

อิเล็กตรอนอิสระได้รับการเร่งความเร็วอย่างมากในสนามดังกล่าว ความเร่งเหล่านี้มุ่งลงด้านล่าง เนื่องจากส่วนล่างของเมฆมีประจุลบ ในขณะที่พื้นผิวโลกมีประจุบวก ระหว่างทางจากการชนครั้งแรกไปยังครั้งต่อไป อิเล็กตรอนจะได้รับพลังงานจลน์ที่สำคัญ ดังนั้นเมื่อชนกับอะตอมหรือโมเลกุล พวกมันจะแตกตัวเป็นไอออน เป็นผลให้เกิดอิเล็กตรอนใหม่ (ทุติยภูมิ) ซึ่งในทางกลับกันจะถูกเร่งในสนามเมฆแล้วแตกเป็นไอออนอะตอมและโมเลกุลใหม่ในการชนกัน หิมะถล่มทั้งหมดของอิเล็กตรอนเร็วเกิดขึ้น ก่อตัวเป็นเมฆที่ "ก้น" มาก พลาสมา "เกลียว" - ลำแสง

เมื่อรวมกันแล้วลำแสงจะทำให้เกิดช่องพลาสมาซึ่งชีพจรกระแสหลักจะผ่านไปในเวลาต่อมา

ช่องพลาสมาซึ่งพัฒนาจาก "ด้านล่าง" ของเมฆสู่พื้นผิวโลก เต็มไปด้วยอิเล็กตรอนและไอออนอิสระ ดังนั้นจึงสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ดี เขาถูกเรียก ผู้นำหรือมากกว่านั้นอย่างแม่นยำ ผู้นำก้าว. ความจริงก็คือช่องสัญญาณไม่ได้เกิดขึ้นอย่างราบรื่น แต่เป็นการกระโดด - "ก้าว"

เหตุใดจึงมีการหยุดเคลื่อนไหวของผู้นำและยิ่งไปกว่านั้นยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด มีหลายทฤษฎีของผู้นำขั้น

ในปีพ.ศ. 2481 Schonlund ได้เสนอคำอธิบายที่เป็นไปได้สองประการสำหรับความล่าช้าที่ทำให้เกิดลักษณะการก้าวของผู้นำ ตามที่หนึ่งในนั้นควรจะมีการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนลงช่อง ลำแสงนำ (ดื่มเกี่ยวกับนั่น). อย่างไรก็ตาม อิเล็กตรอนบางตัวถูกจับโดยอะตอมและไอออนที่มีประจุบวก ดังนั้นต้องใช้เวลาพอสมควรกว่าที่อิเล็กตรอนจะเคลื่อนตัวเข้ามาใหม่ก่อนที่จะมีการไล่ระดับศักย์ไฟฟ้าที่เพียงพอสำหรับกระแสไฟที่จะดำเนินต่อไป จากอีกมุมมองหนึ่ง ต้องใช้เวลาในการสะสมไอออนที่มีประจุบวกภายใต้ส่วนหัวของช่องสัญญาณลีดเดอร์ ดังนั้นจึงสร้างการไล่ระดับศักย์ที่เพียงพอทั่วทั้งอิออน แต่กระบวนการทางกายภาพที่เกิดขึ้นใกล้กับหัวของผู้นำนั้นค่อนข้างเข้าใจได้ ความแรงของสนามใต้เมฆค่อนข้างใหญ่ - มันคือ<
b/m; ในพื้นที่ว่างตรงหน้าศีรษะของผู้นำนั้นยิ่งใหญ่กว่า ในสนามไฟฟ้าแรงใกล้ส่วนหัวของผู้นำ จะเกิดไอออไนเซชันอย่างเข้มข้นของอะตอมและโมเลกุลของอากาศ มันเกิดขึ้นเนื่องจากการทิ้งระเบิดของอะตอมและโมเลกุลโดยอิเล็กตรอนเร็วที่ปล่อยออกมาจากผู้นำ (ที่เรียกว่า อิมแพคไอออไนซ์) และประการที่สอง การดูดกลืนโดยอะตอมและโมเลกุลของโฟตอนของรังสีอัลตราไวโอเลตที่ปล่อยออกมาจากผู้นำ (โฟโตอิออไนเซชัน) เนื่องจากการแตกตัวเป็นไอออนอย่างเข้มข้นของอะตอมและโมเลกุลของอากาศที่พบในเส้นทางของผู้นำ ช่องพลาสมาจะโตขึ้น และผู้นำจะเคลื่อนเข้าหาพื้นผิวโลก>

เมื่อพิจารณาถึงจุดแวะพักระหว่างทาง ผู้นำต้องใช้เวลา 10…20 มิลลิวินาทีเพื่อไปถึงพื้นดินที่ระยะห่าง 1 กม. ระหว่างก้อนเมฆกับพื้นผิวดิน ตอนนี้ระบบคลาวด์เชื่อมต่อกับพื้นด้วยช่องพลาสมาซึ่งนำกระแสได้อย่างสมบูรณ์แบบ ช่องทางของก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออนทำให้เมฆกับโลกลัดวงจร เสร็จสิ้นขั้นตอนแรกของการพัฒนาแรงกระตุ้นเริ่มต้น

ขั้นตอนที่สองวิ่งเร็วและทรงพลัง กระแสหลักไหลไปตามเส้นทางที่ผู้นำวางไว้ ชีพจรปัจจุบันใช้เวลาประมาณ 0.1ms ความแข็งแกร่งในปัจจุบันถึงค่าของคำสั่ง<
ก. พลังงานจำนวนมากถูกปลดปล่อยออกมา (มากถึง
เจ) อุณหภูมิก๊าซในช่องถึง
. ขณะนี้เกิดแสงจ้าผิดปกติที่เราสังเกตเห็นในการปล่อยฟ้าผ่าและเกิดฟ้าร้องซึ่งเกิดจากการขยายตัวอย่างกะทันหันของก๊าซที่ร้อนขึ้นอย่างกะทันหัน>

จำเป็นอย่างยิ่งที่ทั้งแสงและความร้อนของช่องพลาสมาจะพัฒนาไปในทิศทางจากพื้นดินสู่เมฆ กล่าวคือ ขึ้นไป. เพื่ออธิบายปรากฏการณ์นี้ เราแบ่งช่องทั้งหมดตามเงื่อนไขออกเป็นหลายส่วน ทันทีที่เกิดช่องสัญญาณ (หัวของผู้นำมาถึงพื้น) อย่างแรกเลย อิเล็กตรอนที่อยู่ในส่วนต่ำสุดจะกระโดดลงมา ดังนั้นส่วนล่างของช่องจึงเป็นส่วนแรกที่เรืองแสงและอุ่นเครื่อง จากนั้นอิเล็กตรอนจากส่วนถัดไป (ส่วนที่สูงขึ้นของช่อง) จะพุ่งไปที่พื้น การเรืองแสงและความร้อนของส่วนนี้เริ่มต้นขึ้น และค่อยๆ - จากล่างขึ้นบน - อิเล็กตรอนจำนวนมากขึ้นจะรวมอยู่ในการเคลื่อนที่ไปที่พื้น เป็นผลให้การเรืองแสงและความร้อนของช่องกระจายไปในทิศทางขึ้น

หลังจากพัลส์กระแสหลักผ่านไปแล้วจะมีการหยุดชั่วคราว

ระยะเวลาตั้งแต่ 10 ถึง 50ms ในช่วงเวลานี้ช่องเกือบจะดับอุณหภูมิจะลดลงเหลือประมาณ<
, ระดับของช่องไอออนไนซ์ลดลงอย่างมาก>

หากเวลาผ่านไปนานกว่าปกติระหว่างการเกิดฟ้าผ่าครั้งต่อๆ ไป ระดับของไอออนไนซ์อาจต่ำมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนล่างของช่องสัญญาณ ซึ่งจำเป็นต้องมีนักบินใหม่เพื่อทำให้อากาศแตกตัวเป็นไอออนอีกครั้ง สิ่งนี้อธิบายแต่ละกรณีของการก่อตัวของขั้นบันไดที่ปลายล่างของผู้นำ ก่อนหน้าไม่ใช่ครั้งแรกแต่เกิดฟ้าผ่าหลักที่ตามมา

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ผู้นำคนใหม่เดินตามเส้นทางที่ผู้นำคนเดิมแผดเผา มันวิ่งจากบนลงล่างโดยไม่หยุด (1ms) และอีกครั้งตามชีพจรอันทรงพลังของกระแสหลัก หลังจากหยุดอีกครั้งทุกอย่างจะทำซ้ำ เป็นผลให้มีการปล่อยพัลส์อันทรงพลังหลายอย่าง ซึ่งเรารับรู้โดยธรรมชาติว่าเป็นการปล่อยฟ้าผ่าเพียงครั้งเดียว เป็นวาบสว่างเพียงครั้งเดียว (รูปที่ 3)

บอลสายฟ้าลึกลับ

บอลสายฟ้าแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากสายฟ้าธรรมดา (เชิงเส้น) ทั้งในรูปลักษณ์และลักษณะการทำงาน ฟ้าผ่าธรรมดามีอายุสั้น บอลอยู่ได้หลายสิบวินาที นาที ฟ้าแลบธรรมดามาพร้อมกับฟ้าร้อง ลูกบอลเกือบจะเงียบ พฤติกรรมของลูกบอลนั้นคาดเดาไม่ได้มาก (รูปที่ 4)

บอลสายฟ้าถามเราถึงความลึกลับมากมาย คำถามที่ไม่มีคำตอบที่ชัดเจน ปัจจุบันทำได้เพียงคาดเดาและตั้งสมมติฐานเท่านั้น

วิธีเดียวในการศึกษาบอลสายฟ้าคือการจัดระบบและวิเคราะห์การสังเกตแบบสุ่ม

ผลการสังเกตการณ์

นี่คือข้อมูลที่น่าเชื่อถือที่สุดเกี่ยวกับ ball lightning (BL)

CMM เป็นวัตถุทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ... 30 ซม. รูปร่างของ CMM จะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย โดยใช้โครงร่างทรงกลมทรงลูกแพร์หรือแบนราบ ไม่ค่อยพบ BL ในรูปของพรู

CMM มักเรืองแสงเป็นสีส้ม สังเกตกรณีที่มีสีม่วง ความสว่างและธรรมชาติของการเรืองแสงนั้นคล้ายกับการเรืองแสงของถ่านที่ร้อนจัด บางครั้งความเข้มของการเรืองแสงก็ถูกนำมาเปรียบเทียบกับหลอดไฟไฟฟ้าที่อ่อน กับพื้นหลังของรังสีที่เป็นเนื้อเดียวกัน พื้นที่ส่องสว่าง (แสงสะท้อน) ที่สว่างกว่าปรากฏขึ้นและเคลื่อนไหว

อายุการใช้งานของ BL คือตั้งแต่ไม่กี่วินาทีถึงสิบนาที การมีอยู่ของ CMM จบลงด้วยการหายตัวไป บางครั้งก็มาพร้อมกับการระเบิดหรือแสงวาบที่อาจทำให้เกิดไฟไหม้ได้

โดยปกติแล้ว CMM จะถูกสังเกตในช่วงพายุฝนฟ้าคะนองที่มีฝนตก แต่มีหลักฐานพอสมควรเกี่ยวกับการสังเกต CMM ระหว่างพายุฝนฟ้าคะนองที่ไม่มีฝน เคยมีกรณีการสังเกตการณ์ CMM เหนือแหล่งน้ำในระยะห่างพอสมควรจากชายฝั่งหรือวัตถุใดๆ

CMM ลอยอยู่ในอากาศและเคลื่อนที่ไปพร้อมกับกระแสอากาศ แต่ในขณะเดียวกัน ก็สามารถทำให้เกิดการเคลื่อนไหวที่ "แปลก" ซึ่งเห็นได้ชัดว่าไม่ตรงกับการเคลื่อนที่ของอากาศ

เมื่อชนกับวัตถุรอบข้าง BL จะกระเด้งออกมาเหมือนบอลลูนที่พองลมไม่ดีหรือสิ้นสุดการดำรงอยู่ของมัน

เมื่อสัมผัสกับวัตถุที่เป็นเหล็ก CMM จะถูกทำลาย และสังเกตเห็นแสงวาบสว่างเป็นเวลาหลายวินาที พร้อมด้วยเศษเรืองแสงที่ลอยคล้ายการเชื่อมโลหะ วัตถุเหล็กที่ตรวจสอบภายหลังจะหลอมละลายเล็กน้อย

CMM บางครั้งเข้าสู่สถานที่ผ่านหน้าต่างปิด พยานส่วนใหญ่อธิบายกระบวนการเจาะทะลุผ่านรูเล็กๆ พยานส่วนน้อยอ้างว่า CMM แทรกซึมผ่านกระจกหน้าต่างที่ไม่บุบสลาย ในขณะที่แทบไม่เปลี่ยนรูปร่าง

เมื่อสัมผัส CMM บนผิวหนังมนุษย์โดยสังเขป จะบันทึกการไหม้เล็กน้อย มีการบันทึกการไหม้อย่างรุนแรงและแม้กระทั่งความตายที่หน้าสัมผัสที่สิ้นสุดในแฟลชหรือการระเบิด

ไม่พบการเปลี่ยนแปลงที่มีนัยสำคัญในขนาดของ BL และความสว่างของแสงในช่วงระยะเวลาสังเกต

มีหลักฐานการสังเกตกระบวนการเกิด CMM จากเต้ารับไฟฟ้าหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้งาน ในกรณีนี้ จุดเรืองแสงจะปรากฏขึ้นก่อน ซึ่งภายในไม่กี่วินาทีจะเพิ่มขึ้นเป็นขนาดประมาณ 10 ซม. ในกรณีดังกล่าวทั้งหมด BL จะอยู่เป็นเวลาหลายวินาทีและจะถูกทำลายด้วยป๊อปที่มีลักษณะเฉพาะโดยไม่มีอันตรายอย่างมีนัยสำคัญต่อวัตถุที่มีอยู่และ สภาพแวดล้อม