Як утворюється гроза. І. С. Стекольников Блискавка та грім Наукове пояснення походження грому та блискавки

Доповідь

Грім і блискавка

Грім – звукове явище в атмосфері, що супроводжує розряд блискавки. Грім є коливанням повітря під впливом дуже швидкого підвищення тиску на шляху блискавки, внаслідок нагрівання приблизно до 30 000 °С. Розкати грому виникають через те, що блискавка має значну довжину і звук від різних її ділянок і доходить до вуха спостерігача не одночасно, крім того виникненню гуркотів сприяє відображення звуку від хмар, а також тому, що через рефракцію звукова хвиля поширюється по різним шляхам і приходить з різними запізнюваннями, крім того сам розряд відбувається не миттєво, а триває кінцевий час.

Гучність гуркоту грому може досягати 120 децибелів.

Вимірюючи інтервал часу, що пройшов між спалахом блискавки і ударом грому, можна приблизно визначити відстань, на якій знаходиться гроза. Так як швидкість світла дуже велика в порівнянні зі швидкістю звуку, то нею можна знехтувати, враховуючи лише швидкість звуку, яка становить приблизно 350 метрів за секунду. (Але швидкість звуку дуже мінлива, залежить від температури повітря, чим вона нижча, тим менша швидкість.) Таким чином, помноживши час між спалахом блискавки та ударом грому в секундах на цю величину, можна судити про близькість грози, а зіставляючи подібні виміри, можна судити про те, чи наближається гроза до спостерігача (інтервал між блискавкою та громом скорочується) чи видаляється (інтервал збільшується). Як правило, грім чути на відстані до 15-20 кілометрів, таким чином, якщо спостерігач бачить блискавку, але не чує грому, то гроза знаходиться на відстані не менше ніж 20 кілометрів.

Іскровий розряд (іскра електрична)- нестаціонарна форма електричного розряду, що у газах. Такий розряд виникає зазвичай при тисках атмосферного порядку і супроводжується характерним звуковим ефектом - «тріском» іскри. Температура у головному каналі іскрового розряду може досягати 10 000 К. У природі іскрові розряди часто виникають як блискавок. Відстань іскрою, що "пробивається", в повітрі залежить від напруги і вважається рівним 10 кВ на 1 сантиметр.

Іcкровий розряд зазвичай відбувається, якщо потужність джерела енергії недостатня для підтримки стаціонарного дугового розряду або розряду, що тліє. У цьому випадку одночасно з різким зростанням розрядного струму напруга на розрядному проміжку протягом дуже короткого часу (від кількох мікросекунд до кількох сотень мікросекунд) падає нижче напруги згасання іскрового розряду, що призводить до припинення розряду. Потім різниця потенціалів між електродами знову зростає, досягає напруги запалювання і повторюється. В інших випадках, коли потужність джерела енергії досить велика, також спостерігається вся сукупність явищ, характерних для цього розряду, але є лише перехідним процесом, що веде до встановлення розряду іншого типу - найчастіше дугового. Якщо джерело струму не здатне підтримувати самостійний електричний розрядпротягом тривалого часу спостерігається форма самостійного розряду, звана іскровим розрядом.

Іскровий розряд є пучок яскравих, швидко зникаючих або змінюють один одного ниткоподібних, часто сильно розгалужених смужок - іскрових каналів. Ці канали заповнені плазмою, до складу якої потужному іскровому розряді входять як іони вихідного газу, а й іони речовини електродів, інтенсивно випаровується під впливом розряду. Механізм формування іскрових каналів (і, отже, виникнення іскрового розряду) пояснюється стримерною теорією електричного пробою газів. Відповідно до цієї теорії, з електронних лавин, що виникають в електричному полі розрядного проміжку, за певних умов утворюються стримери - тонкі розгалужені канали, що тьмяно світяться, містять іонізовані атоми газу і відщеплені від них вільні електрони. У тому числі можна назвати т. зв. лідер - розряд, що слабко світиться, «прокладає» шлях для основного розряду. Він, рухаючись від одного електрода до іншого, перекриває розрядний проміжок і з'єднує електроди безперервним провідним каналом. Потім у зворотному напрямку прокладеним шляхом проходить головний розряд, що супроводжується різким зростанням сили струму і кількості енергії, що виділяється в них. Кожен канал швидко розширюється, у результаті на його кордонах виникає ударна хвиля. Сукупність ударних хвиль від іскрових каналів, що розширюються, породжує звук, сприйманий як «тріск» іскри (у разі блискавки - грім).

Напруга запалювання іскрового розряду, як правило, досить велика. Напруженість електричного поля в іскрі знижується від кількох десятків кіловольт на сантиметр (кв/см) у момент пробою до ~100 вольт на сантиметр (в/см) через кілька мікросекунд. Максимальна сила струму в потужному іскровому розряді може досягати значень кількох сотень тисяч ампер.

Особливий вид іскрового розряду - ковзний іскровий розряд, що виникає вздовж поверхні поділу газу та твердого діелектрика, поміщеного між електродами, за умови перевищення напруженістю поля пробивної міцності повітря. Області ковзного іскрового розряду, в яких переважають заряди якогось одного знака, індукують на поверхні діелектрика заряди іншого знака, внаслідок чого іскрові канали стелиться поверхнею діелектрика, утворюючи при цьому так звані фігури Ліхтенберга. Процеси, близькі до тих, що відбуваються при іскровому розряді, властиві також кистьовий розряд, який є перехідною стадією між коронним і іскровим.

Блискавка- гігантський електричний іскровий розряд в атмосфері, зазвичай, відбувається під час грози, що проявляється яскравим спалахом світла і супроводжуючим її громом. Блискавки також були зафіксовані на Венері, Юпітері, Сатурні та Урані. Струм у розряді блискавки досягає 10-20 тисяч ампер, тому мало кому з людей вдається вижити після поразки їх блискавкою.

Електрична природа блискавки була розкрита в дослідженнях американського фізика Б. Франкліна, за ідеєю якого було проведено досвід із вилучення електрики з грозової хмари. Широко відомий досвід Франкліна щодо з'ясування електричної природиблискавки. В 1750 їм опублікована робота, в якій описаний експеримент з використанням повітряного змія, запущеного у грозу. Досвід Франкліна був описаний у роботі Джозефа Прістлі.

Середня довжина блискавки 2,5 км, деякі розряди тягнуться в атмосфері на відстань до 20 км. Струм у розряді блискавки досягає 10-20 тисяч ампер.

Формування блискавки

Найчастіше блискавка виникає у купово-дощових хмарах, тоді вони називаються грозовими; іноді блискавка утворюється в шарувато-дощових хмарах, а також при вулканічних виверженнях, торнадо та пилових бурях.

Зазвичай спостерігаються лінійні блискавки, які відносяться до так званих безелектродних розрядів, оскільки вони починаються (і закінчуються) у скупченнях заряджених частинок. Це визначає їх деякі досі не пояснені властивості, що відрізняють блискавки від розрядів між електродами. Так, блискавки не бувають коротшими за кілька сотень метрів; вони виникають у електричних поляхзначно слабших, ніж поля при міжелектродних розрядах; збирання зарядів, що переносяться блискавкою, відбувається за тисячні частки секунди з мільярдів дрібних, добре ізольованих один від одного частинок, розташованих в об'ємі кілька км³. Найбільш вивчений процес розвитку блискавки в грозових хмарах, при цьому блискавки можуть проходити в самих хмарах - блискавки внутріхмарні, а можуть ударяти в землю - наземні блискавки. Для виникнення блискавки необхідно, щоб у відносно малому (але не менше деякого критичного) обсягу хмари утворилося електричне поле (див. атмосферну електрику) з напруженістю, достатньою для початку електричного розряду (~ 1 МВ/м), а в значній частині хмари існувало б поле із середньою напруженістю, достатньої підтримки початку розряду (~ 0,1-0,2 МВ/м). У блискавці електрична енергія хмари перетворюється на теплову та світлову.

Наземні блискавки

Процес розвитку наземної блискавки складається із кількох стадій. На першій стадії, у зоні, де електричне поле досягає критичного значення, починається ударна іонізація, що створюється спочатку вільними зарядами, завжди наявними в невеликій кількості в повітрі, які під дією електричного поля набувають значних швидкостей у напрямку до землі і, стикаючись з молекулами, що складають повітря, іонізують їх. За більш сучасними уявленнями, розряд ініціюють високоенергетичні космічні промені, які запускають процес, що отримав назву пробою на електронах, що тікають. Таким чином виникають електронні лавини, що переходять у нитки електричних розрядів - стримери, що є добре провідними каналами, які, зливаючись, дають початок яскравому термоіонізованому каналу з високою провідністю - ступінчастому лідеру блискавки.

Рух лідера до земної поверхні відбувається ступенями кілька десятків метрів зі швидкістю ~ 50 000 кілометрів на секунду, після чого його рух припиняється на кілька десятків мікросекунд, а світіння сильно слабшає; потім у наступній стадії лідер знову просувається на кілька десятків метрів. Яскраве світіння охоплює у своїй всі пройдені щаблі; потім знову зупинка і ослаблення світіння. Ці процеси повторюються під час руху лідера до землі середньою швидкістю 200 000 метрів за секунду.

У міру просування лідера до землі напруженість поля на його кінці посилюється і під його дією з виступаючих на поверхні Землі предметів викидається стример у відповідь, що з'єднується з лідером. Ця особливість блискавки використовується для створення блискавковідводу.

Головний розряд розряджає нерідко лише частину хмари. Заряди, розташовані на великих висотах, можуть дати початок новому (стрілоподібному) лідеру, що безперервно рухається зі швидкістю в тисячі кілометрів в секунду. Яскравість його світіння близька до яскравості східчастого лідера. Коли стрілоподібний лідер доходить до поверхні землі, слідує другий головний удар, Подібний до першого. Зазвичай блискавка включає кілька повторних розрядів, але їх кількість може сягати кількох десятків. Тривалість багаторазової блискавки може перевищувати 1 сек. Зміщення каналу багаторазової блискавки вітром створює так звану стрічкову блискавку - смугу, що світиться.

Внутрішньохмарні блискавки

Внутрішньохмарні блискавки включають зазвичай лише лідерні стадії; їхня довжина коливається від 1 до 150 км. Частка внутрішньохмарних блискавок зростає у міру усунення до екватора, змінюючись від 0,5 в помірних широтахдо 0,9 в екваторіальній смузі. Проходження блискавки супроводжується змінами електричних та магнітних полів та радіовипромінюванням, так званими атмосфериками.

Імовірність ураження блискавкою наземного об'єкта зростає в міру збільшення його висоти та зі збільшенням електропровідності ґрунту на поверхні або на деякій глибині (на цих факторах заснована дія громовідводу). Якщо в хмарі існує електричне поле, достатнє для підтримки розряду, але недостатнє для виникнення, роль ініціатора блискавки може виконати довгий металевий трос або літак - особливо, якщо він сильно електрично заряджений. Таким чином іноді «провокуються» блискавки в шарувато-дощових та потужних купових хмарах.

Блискавки в верхній атмосфері

У 1989 році був виявлений особливий виглядблискавка - ельфи, блискавки у верхній атмосфері. У 1995 році було відкрито інший вид блискавок у верхній атмосфері – Джети.

Ельфи (англ. Elves; Emissions of Lightand VeryLow Frequency Perturbations from Electromagnetic PulseSources) являють собою величезні спалахи-конуси, що слабо світяться, діаметром близько 400 км, які з'являються безпосередньо з верхньої частини грозової хмари. Висота ельфів може досягати 100 км, тривалість спалахів – до 5 мс (в середньому 3 мс).

Джети являють собою трубки-конуси синього кольору. Висота джетів може досягати 40-70 км (нижня межа іоносфери), живуть джети відносно довше ельфів.

Взаємодія блискавки з поверхнею землі та розташованими на ній об'єктами

«Кожної секунди близько 50 блискавок вдаряються в поверхню землі, і в середньому кожен її квадратний кілометр блискавка вражає шість разів на рік».

Найпотужніші блискавки викликають народження фульгуритів.

Люди та блискавка

Блискавки – серйозна загроза для життя людей. Поразка людини або тварини блискавкою часто відбувається на відкритих просторах, оскільки електричний струмйде найкоротшим шляхом «грозова хмара-земля». Часто блискавка потрапляє у дерева та трансформаторні установки на залізниці, викликаючи їх загоряння. Поразка звичайною лінійною блискавкою всередині будівлі неможлива, проте існує думка, що так звана кульова блискавка може проникати через щілини та відкриті вікна. Звичайний грозовий розряд небезпечний для телевізійних та радіоантен, розташованих на дахах. висотних будівель, а також для мережного обладнання.

В організмі постраждалих відзначаються такі ж патологічні зміни, як при ураженні електрострумом. Жертва втрачає свідомість, падає, можуть відзначатися судоми, часто зупиняється дихання та серцебиття. На тілі зазвичай можна виявити "мітки струму", місця входу та виходу електрики. У разі смертельного результату причиною припинення основних життєвих функцій є раптова зупинка дихання та серцебиття, від прямої дії блискавки на дихальний та судинно-руховий центри довгастого мозку. На шкірі часто залишаються так звані знаки блискавки, деревоподібні світло-рожеві або червоні смуги, що зникають при натисканні пальцями (зберігаються протягом 1-2 діб після смерті). Вони – результат розширення капілярів у зоні контакту блискавки з тілом.

При ураженні блискавкою перша медична допомогамає бути невідкладною. У важких випадках (зупинка дихання та серцебиття) необхідна реанімація, її має надати, не чекаючи медичних працівниківбудь-який свідок нещастя. Реанімація ефективна лише у перші хвилини після поразки блискавкою, розпочата через 10 - 15 хвилин вона, зазвичай, не ефективна. Екстрена госпіталізація необхідна у всіх випадках.

Ще недавно чисте, ясне небо затягли хмари. Впали перші краплі дощу. А незабаром стихія продемонструвала землі свою силу. Грім та блискавка пронизали грозове небо. Звідки приходять такі явища? Людство багато століть бачило у них прояв божественної сили. Сьогодні ми знаємо про виникнення таких явищ.

Походження грозових хмар

Хмари з'являються в небі з конденсату, що піднімається високо над землею, і ширяють у небі. Хмари ж важчі й більші. Вони приносять із собою всі "спецефекти", властиві негоді.

Грозові хмари від звичайних наявністю заряду електрики. Причому є хмари із позитивним зарядом, а є з негативним.

Щоб зрозуміти, звідки беруться грім та блискавка, слід піднятися вище над землею. У небі, де немає перешкод для вільного польоту, дмуть вітри сильніше, ніж на землі. Саме вони провокують заряд у хмарах.

Походження грому та блискавки може пояснити лише одна крапля води. Вона має позитивний заряд електрики у центрі та негативний зовні. Вітер розбиває її на частини. Одна з них залишається з негативним зарядом і має меншу вагу. Більш важкі позитивно заряджені краплі утворюють такі ж хмари.

Дощ та електрика

Перш ніж у грозовому небі з'являться грім і блискавка, вітер поділяє хмари на позитивно і негативно заряджені. Дощ, що падає на землю, забирає частину цієї електрики із собою. Між хмарою та поверхнею землі утворюється тяжіння.

Негативний заряд хмари притягуватиме позитивний на землі. Це тяжіння розташовуватиметься рівномірно на всіх поверхнях, що знаходяться на височини, і провідних струм.

І ось дощ створює всі умови для появи грому та блискавки. Що предмет до хмари, то легше блискавки пробитися до нього.

Походження блискавки

Погода підготувала всі умови, які допоможуть з'явитись усім її ефектам. Вона створила хмари, звідки беруться грім та блискавка.

Заряджений негативною електрикою дах притягує до себе позитивний заряд найвищого предмета. Його негативна електрика піде у землю.

Обидві ці протилежності прагнуть притягнутися один до одного. Чим більше в хмарі електрики, тим більше її і в самому піднесеному предметі.

Нагромаджуючись у хмарі, електрика може прорвати шар повітря, що знаходиться між нею і предметом, і з'явиться блискавка, що блищить, прогримить грім.

Як розвивається блискавка

Коли вирує гроза, блискавка, грім супроводжують її безперервно. Найчастіше іскра походить із негативно зарядженої хмари. Вона поступово розвивається.

Спочатку з хмари каналом, спрямованим до землі, тече невеликий потік електронів. У цьому місці хмари накопичуються електрони, що рухаються з великою швидкістю. Завдяки цьому електрони стикаються з атомами повітря та розбивають їх. Виходять окремі ядра, і навіть електрони. Останні також прямують до землі. Поки вони рухаються каналом, всі первинні і вторинні електрони знову розщеплюють атоми повітря на ядра і електрони, що стоять у них на шляху.

Весь процес схожий на лавину. Він рухається по наростаючій. Повітря розігрівається, його провідність збільшується.

Все сильніша електрика з хмари стікається до землі зі швидкістю 100 км/с. У цей момент блискавка пробиває канал до землі. Цією дорогою, прокладеною лідером, електрика починає текти ще швидше. Відбувається розряд, що має величезну силу. Досягаючи свого піку, розряд зменшується. Канал, розігрітий таким потужним струмом, світиться. І в небі стає видно блискавку. Протікає такий розряд недовго.

Після першого розряду часто слідує другий по прокладеному каналу.

Як з'являється грім

Грім, блискавка, дощ нерозлучні під час грози.

Грім виникає з наступної причини. Струм у каналі блискавки утворюється дуже швидко. Повітря при цьому дуже нагрівається. Від цього він поширюється.

Це відбувається так швидко, що нагадує вибух. Такий поштовх сильно трясе повітря. Ці коливання і призводять до гучного звуку. Ось звідки беруться блискавка та грім.

Як тільки електрика з хмари досягне землі і зникне з каналу, вона дуже швидко охолоджується. Стиснення повітря також призводить до гуркоту грому.

Чим більше блискавок пройшло каналом (їх може бути до 50 штук), тим триваліше струсу повітря. Цей звук відбивається від предметів і хмар, і відбувається відлуння.

Чому є інтервал між блискавкою та громом

У грозу за появою блискавки слідує грім. Запізнення його від блискавки відбувається через різних швидкостейїхнього руху. Звук рухається із відносно невеликою швидкістю (330 м/с). Це всього в 1,5 рази швидше за рух сучасного "Боїнга". Швидкість світла набагато більша за швидкість звуку.

Завдяки такому інтервалу можна визначити, як далеко від спостерігача знаходяться блискучі блискавкита грім.

Наприклад, якщо між блискавкою та громом пройшло 5 с, це означає, що звук пройшов 330 м 5 разів. Шляхом множення легко порахувати, що блискавки від спостерігача були на відстані 1650 м. Якщо гроза проходить ближче ніж 3 км від людини, вона вважається близькою. Якщо відстань відповідно до появи блискавки і грому далі, то й гроза далека.

Блискавка в цифрах

Грім та блискавка були змінені вченими, і результати їх досліджень представлені громадськості.

Було встановлено, що різниця потенціалів, що передують блискавці, сягає мільярдів вольт. Сила струму у своїй на момент розряду сягає 100 тис. а.

Температура у каналі розігрівається до 30 тис. градусів та перевищує температуру на поверхні Сонця. Від хмар до землі блискавка проходить зі швидкістю 1000 км/с (за 0,002 с).

Внутрішній канал, яким тече струм, не перевищує 1 см, хоча видимий досягає 1 м.

У світі безперервно відбувається близько 1800 гроз. Імовірність бути вбитим блискавкою становить 1:2000000 (така сама, як померти при падінні з ліжка). Імовірність побачити кульову блискавку дорівнює 1 до 10 000.

Кульова блискавка

На шляху вивчення того, звідки грім і блискавка походять у природі, найзагадковішим явищем є кульова блискавка. Ці круглі вогняні розряди остаточно ще вивчені.

Найчастіше форма такої блискавки нагадує грушу чи кавун. Вона існує кілька хвилин. З'являється наприкінці грози у вигляді червоних згустків від 10 до 20 см у поперечнику. Найбільша кульова блискавка, яка була сфотографована одного разу, була близько 10 м в діаметрі. Вона видає дзижчий, шиплячий звук.

Зникнути може тихо або з невеликим тріском, залишаючи запах гару та димок.

Рух блискавки залежить від вітру. Їх тягне в закриті приміщеннячерез вікна, двері та навіть щілини. Якщо стикаються з людиною, залишають сильні опіки і можуть призвести до смерті.

Досі причини появи кульової блискавки були невідомі. Однак це не є свідченням її містичного походження. У цій галузі проводяться дослідження, які зможуть пояснити сутність такого явища.

Ознайомившись із такими явищами, як грім і блискавка, можна зрозуміти механізм виникнення. Це послідовний та досить складний фізико-хімічний процес. Він є одним із самих цікавих явищприроди, яке зустрічається повсюдно і тому торкається практично кожної людини на планеті. Вчені розгадали загадки майже всіх видів блискавок і навіть вимірювали їх. Кульова блискавка на сьогоднішній день виступає єдиною нерозкритою таємницею природи в галузі утворення подібних явищ природи.

Як правило, спостерігається після блискавки. Подібні явища викликали моторошне почуття страху у наших предків, вони вважали їх проявом гніву богів. За часів стародавніх слов'ян було поширене язичництво. Вони поклонялися різним богам, зокрема Перуну - богу грози, блискавки і грому. Він був головним у давньослов'янському пантеоні. І, як кожному великому присвячувалося персональне свято. День Перуна святкували 21 липня. Бог шанувався як даючий життєдайний для природи дощ. У цей день предки славили його, після освячували свою зброю, робили жертвопринесення, проводили обряд поминання воїнів, що загинули в боях. Завершенням дня була рясна трапеза та ігрища.

Ці часи канули в Лету, а грім та блискавка залишилися. Заглянемо у спеціалізовані довідники чи підручники природознавства. Там ми можемо прочитати, що таке грім - це звук повітря, що коливається навколо блискавки, який швидко нагрівається і розширюється. Напевно, ви не раз звертали увагу на те, що іноді ми спочатку бачимо електричний розряд, а потім чуємо гуркіт. Відбувається так тому, що світлові хвилі поширюються зі швидкістю близько 300 000 км/с, а звукові - набагато повільніше, близько 335 м/с. Не завжди грім і блискавка єдині під час грози. Буває так, що спалах блискавки стався, а звуків не чути. Таке можливо, якщо гроза досить далеко. Трапляється грім, але блискавки не видно - її буде важко розглянути в ясний день і тоді, коли вона утворюється всередині хмари.

Якщо ви захочете дізнатися, як далеко знаходиться гроза, зробити це не складе жодних труднощів. Вам необхідно лише порахувати, скільки секунд пройде між спалахом електричного розряду і звуком грому, розділити на три, і ви будете знати, на відстані кілометрів від вас йде гроза. Якщо зробити кілька подібних розрахунків, то ви зможете дізнатися, чи наближається або віддаляється від вас хмара. У разі, коли грім не чути, можна стверджувати, що грозовий фронт знаходиться від вас більш як за двадцять кілометрів.

Щоб розібратися, як утворюється блискавка, слід згадати шкільну програму- Розділ про електрику. Відомо, що це предмети заряджені або позитивно, або негативно. Під час грози у хмарі краплі, конденсуючись, забирають позитивно заряджені частинки. Хмара стає негативно зарядженою щодо Землі. Якщо заряд у хмарі дощу занадто великий, відбувається розряд блискавки. Таке явище ви можете спостерігати, коли подібне виникає між хмарами.

Тепер давайте розберемося, що таке грім? Під час електричного розряду повітря дуже швидко розширюється, потім стискається, при цьому відбувається швидке переміщення повітряних потоків. Коли відбувається зіткнення між ними, чути звук грому. Гучність цих гуркотів може досягати 120 децибелів.

Прочитавши цю статтю, ви дізналися самі і зможете пояснити маленьким чомучкам, що таке грім, блискавка, як вони утворюються і чому лунає гуркіт.

Хмари розкинули крила і сонце від нас закрили.

Чому іноді під час дощу ми чуємо грім та бачимо блискавку? Звідки беруться ці спалахи? Ось зараз ми докладно про це розповімо.

Що ж таке – блискавка?

Що таке блискавка? Це дивовижне та дуже загадкове явище природи. Вона майже завжди буває під час грози. Когось дивує, когось лякає. Пишуть про блискавку поети, вивчають це явище вчені. Але багато залишилося нерозгаданим.

Одне відомо точно – це величезна іскра. Мов вибухнув мільярд електричних лампочок! Довжина її величезна – кілька сотень кілометрів! І від нас вона дуже далека. Ось чому спочатку ми бачимо її, а лише потім – чуємо. Грім – це «голос» блискавки. Адже світло долітає до нас швидше ніж звук.

А ще блискавки бувають на інших планетах. Наприклад, на Марсі чи Венері. Звичайна блискавка триває лише частку секунди. Складається вона з кількох розрядів. З'являється блискавка іноді зовсім несподівано.

Як утворюється блискавка?

Народжується блискавка зазвичай у грозовій хмарі, високо над землею. Грозові хмари з'являються коли повітря починає сильно нагріватися. Ось чому після сильної спекибувають чудові грози. Мільярди заряджених частинок буквально злітаються на те місце, де вона зароджується. І коли їх збирається дуже-дуже багато, вони спалахують. Ось звідки береться блискавка з грозової хмари. Вона може вдарити у землю. Земля приваблює її. Але може розірватися і в самій хмарі. Все залежить від того, яка це блискавка.

Які блискавки бувають?

Види блискавок бувають різні. І знати про це треба. Це не лише «стрічка» на небі. Всі ці стрічки відрізняються один від одного.

Блискавка – це завжди удар, це завжди розряд між чимось. Їх налічують понад десять! Назвемо поки що лише основні, додаючи до них картинки блискавки:

• Між грозовою хмарою та землею. Це ті самі стрічки, до яких ми звикли.

між високим деревомта хмарою. Та сама «стрічка», але удар спрямований в інший бік.

Стрічкова блискавка – коли не одна стрічка, а дещо паралельно.

• Між хмарою та хмарою, або просто «розіграється» в одній хмарі. Такий вид блискавки часто можна побачити під час грози. Просто треба бути уважним.

• Бувають і горизонтальні блискавки, які землі взагалі не торкаються. Вони наділені колосальною силою і вважаються найнебезпечнішими.

• А про кульові блискавки чули всі! Мало лише, хто їх бачив. Ще менше тих, хто хотів би їх побачити. А є й такі люди, які в їхнє існування не вірять. Але кульові блискавкиіснують! Сфотографувати таку блискавку складно. Вибухає вона швидко, хоча може й «погуляти», а от людині поруч із нею краще не рухатися – небезпечно. Тож – не до фотоапарата тут.

• Вид блискавки з дуже гарною назвою- "Вогні Святого Ельма". Але це зовсім блискавка. Це сяйво, яке з'являється наприкінці грози на гострих будівлях, ліхтарях, корабельних щоглах. Теж іскра, тільки не згасаюча і не небезпечна. Вогні Святого Ельма – це дуже гарно.

• Вулканічні блискавки з'являються при виверженні вулкана. Сам вулкан має заряд. Це, мабуть, і є причиною виникнення блискавки.

• Спрайтові блискавки – це такі, що з Землі не побачиш. Вони виникають над хмарами та їх вивченням поки що мало хто займається. Блискавки ці схожі на медуз.

• Пунктирна блискавка майже не вивчена. Спостерігати її можна дуже рідко. Візуально вона справді схожа на пунктир – ніби блискавка-стрічка тане.

Ось такі бувають блискавки різні. Лише закон для них один – електричний розряд.

Висновок.

Ще в давнину блискавка вважалася і знаком, і люттю Богів. Вона була загадкою раніше і залишається нею зараз. Як би не розкладали її на найдрібніші атоми та молекули! І завжди це – дуже красиво!

Блискавка – це потужний електричний розряд. Він виникає при сильній електризації хмар або землі. Тому розряди блискавки можуть відбуватися або всередині хмари, або між сусідніми електризованими хмарами, або між електризованою хмарою і землею. Розряду блискавки передує виникнення різниці електричних потенціалів між сусідніми хмарами або між хмарою та землею.

Електризація, тобто утворення сил тяжіння електричної природи, добре знайома з повсякденного досвіду.

Що викликає електризацію хмар? Адже вони не труться один про одного, як це відбувається при утворенні електростатичного заряду на волоссі та на гребінці.

Грозова хмара - це велика кількістьпара, частина якого сконденсована у вигляді дрібних крапель або крижинок. Верх грозової хмари може бути на висоті 6-7 км, а низ нависати над землею на висоті 0,5-1 км. Вище 3-4 км хмари складаються з крижинок різного розмірутак як температура там завжди нижче нуля. Ці крижини знаходяться в постійному русі, викликаному висхідними потоками теплого повітря від нагрітої поверхні землі. Дрібні крижинки легше, ніж великі, захоплюються висхідними потоками повітря. Тому "шустрые" дрібні крижинки, рухаючись у верхню частинухмари весь час стикаються з великими. Кожне таке зіткнення призводить до електризації. При цьому великі крижинки заряджаються негативно, а дрібні – позитивно. З часом позитивно заряджені дрібні крижинки опиняються у верхній частині хмари, а негативно заряджені великі – внизу. Інакше кажучи, верх грозової хмари заряджений позитивно, а низ - негативно.

Електричне поле хмари має величезну напруженість – близько мільйона В/м. Коли великі протилежно заряджені області підходять досить близько один до одного, деякі електрони та іони, пробігаючи між ними, створюють плазмовий канал, що світиться, за яким за ними спрямовуються інші заряджені частинки. Так відбувається блискавковий розряд.

Під час цього розряду виділяється величезна енергія- До мільярда Дж. Температура каналу досягає 10 000 К, що і народжує яскраве світло, яке ми спостерігаємо при розряді блискавки. Хмари постійно розряджаються цими каналами, і ми бачимо зовнішні прояви даних атмосферних явищу вигляді блискавок.

Розпечене середовище вибухоподібно розширюється і викликає ударну хвилю, що сприймається як грім.

Ми й самі можемо змоделювати блискавку, хай мініатюрну. Досвід слід робити у темному приміщенні, інакше нічого не буде видно. Нам знадобиться два довгасті повітряних кульки. Надуємо їх і зав'яжемо. Потім, стежачи, щоб вони не стикалися, одночасно натріть їх вовняною ганчірочкою. Повітря, що наповнює їх, електризується. Якщо кульки зблизити, залишивши з-поміж них мінімальний зазор, то від одного до іншого через тонкий шар повітря почнуть проскакувати іскри, створюючи світлові спалахи. Одночасно ми почуємо слабке потріскування – мініатюрну копію грому при грозі.

Кожен, хто бачив блискавку, помітив, що це не яскрава пряма, а ламана лінія. Тому процес утворення провідного каналу для розряду блискавки називають її "ступінчастим лідером". Кожна з таких "сходинок" - це місце, де електрони, що розігналися до навколосвітніх швидкостей, зупинилися через зіткнення з молекулами повітря і змінили напрямок руху.

Таким чином, блискавка – це пробій конденсатора, у якого діелектриком є ​​повітря, а обкладками – хмари та земля. Місткість такого конденсатора невелика - приблизно 0,15 мкФ, але запас енергії величезний, оскільки напруга сягає мільярда вольт.

Одна блискавка складається зазвичай з кількох розрядів, кожен із яких триває лише кілька десятків мільйонних часток секунди.

Найчастіше блискавка виникає у купово-дощових хмарах. Блискавка буває також при вулканічних виверженнях, торнадо та пилових бурях.

Існує кілька видів блискавок за формою та за напрямом розряду. Розряди можуть відбуватися:

• між грозовою хмарою та землею,
• між двома хмарами,
• всередині хмари,
• йти з хмари в чисте небо – Стокове зображення