Молния как возникает: Как возникает молния?

ФизМат БАНК – Молния со стороны физики

ФизМат БАНК / Статьи по физике / Молния со стороны физики

Молния – это искровой разряд электростатического заряда кучевого облака, сопровождающийся ослепительной вспышкой и резким звуком (громом).

Молния возникает вследствие установления разности электрических потенциалов (иногда до нескольких миллионов вольт) между различными частями облака, между двумя облаками или между облаком и землей. Длина молний зависит от высоты расположения облаков и лежит в пределах 2-50 км. Сила тока в молнии доходит до 200000 ампер. Температура в канале молнии может составлять 30 000 градусов.

Дерево при ударе молнии расщепляется и даже может загореться. Расщепление дерева происходит вследствие внутреннего взрыва из-за мгновенного образования пара из воды, находящейся в древесине.

Разряд статического электричества обычно проходит по пути наименьшего электрического сопротивления. Так как между самым высоким предметом, среди аналогичных, и кучевым облаком расстояние меньшее, значит меньше и электрическое сопротивление. Следовательно, молния поразит в первую самый высокий (и узкий) предмет (мачту, дерево, высотный дом, опору линии электропередачи и т.п.).

Молнии являются причиной пожаров и гибели людей. В Европе ежегодно от них погибает около 40 человек, в Америке этот показатель составляет 200-230 человек.
В 1962 г. английский теплоход “Аругарри” загорелся от удара молнии и затонул со всеми людьми, находящимися на борту. В 1963 г. попадание молнии в американский самолет “Боинг-707” привело к пожару на его борту, падению самолета, гибели всех пассажиров и членов экипажа.

Гром – звуковое явление в атмосфере, сопровождающее разряд молнии. Гром представляет собой колебания воздуха под влиянием резкого повышения давления воздуха на пути молнии, вследствие его нагревания приблизительно до 30 000 °С. Раскаты грома возникают из-за того, что молния имеет значительную длину и звук от разных её участков доходит до уха наблюдателя не одновременно, кроме того, возникновению раскатов способствует отражение звука, а также потому, что из-за рефракции звуковая волна распространяется по различным путям и приходит с различными запаздываниями.

Измеряя интервал времени прошедший между вспышкой молнии и ударом грома можно определить расстояние, на котором находится гроза. Так как скорость света очень велика по сравнению со скоростью звука, то ею можно пренебречь, учитывая лишь скорость звука, которая составляет приблизительно 340 метров в секунду. Таким образом, умножив время между вспышкой молнии и ударом грома в секундах на эту величину можно судить о близости грозы, о том приближается ли гроза к наблюдателю (интервал между молнией и громом сокращается) или удаляется (интервал увеличивается). Как правило, гром слышен на расстоянии до 15-20 километров, таким образом если наблюдатель видит молнию, но не слышит грома, то гроза находится на расстоянии не менее 20 километров.

Во время грозы или после ее окончания может возникнуть крайне редкое атмосферное явление – шаровая молния. Шаровая молния представляет собой голубой, зеленый, жёлтый или красный светящийся шар сантиметров до двадцати в диаметре, медленно плывущий с потоком воздуха.

Один из трагических случаев русской науки связан именно с таким появлением шаровой молнии. Для изучения атмосферного электричества М.В.Ломоносов и профессор Рихман оборудовали в своих квартирах специальные „громовые машины”, которые цепями соединялись с высокими шестами, выставленными на крышах.

 В 1753 году во время грозы над Санкт-Петербургом из железного прута в квартире Рихмана внезапно появилась голубоватая шаровая молния, и ученый погиб – „был убит громом”, как говорили в академии.

Рейтинг: 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 (голосов: 3)

4. Nastyona170 11.02.2012 13:01

3.

очень хорошая статья )))))

2. *[_uciha itachi_]* 24.07.2010 14:24

ага
 

1. solomatin 18.05.2010 16:14

хорошая статья)

Добавление комментариев доступно только зарегистрированным пользователям

ATMO336 — осень 2021 г.

Молния — одно из самых удивительных явлений природы. Это разряд электричества, гигантский искра, которая возникает в зрелых грозах. Молния на самом деле прохождение электрического тока через воздух. Как электрический ток течет по воздуху в канале молнии, атмосферные газы нагреваются до температуры 30 000°C (54 000°F), что в 5 раз выше температуры поверхность солнца. Горячий газ испускает вспышку света (молнию) и взрывообразно расширяется, создавая звук, который мы слышим как гром.

Молния может быть смертельной. За последние 30 лет в В США от молнии ежегодно погибает в среднем 53 человека. среднее число убитых молнией упало до 30 за последние 10 лет. Удивительно, но только 1 из 10 человек, вступивших в контакт с ударом молнии. погибают, хотя иногда это вызывает серьезные травмы (в основном неврологические), которые может быть разрушительным. В некоторых случаях выживший после удара молнии не испытал полной основной удар тока молнии. Молния обычно длится намного меньше секунды и имеет тенденцию путешествовать по поверхности тела, а не проходить сквозь него, что это еще одна причина, по которой многие люди могут выжить. Один Одной из причин большого количества ежегодных поражений людей является то, что жертвы молний часто удары непосредственно перед или после дождя в их расположение. Многие люди, по-видимому, чувствуют себя в безопасности от молнии когда нет дождя. Помните, что гроз не бывает вообще вызвать дождь.

Молния является причиной более 30% всех отключений электроэнергии. Здесь, в западной части Соединенных В штатах молнии вызывают примерно половину всех лесных пожаров. Пожары, вызванные молнией, представляют собой особую проблема в начале сезона гроз в Аризоне. В это время воздух под грозы еще относительно сухо. Дождь, выпадающий во время грозы, часто испаряется раньше, чем достигая земли (вирга). Затем молния ударяет в сухую землю, вызывает пожар, а дождя нет. потушить или хотя бы замедлить распространение огня. На самом деле сильный нисходящий поток и порывистый фронтальный ветер могут развиваются с виргой, которые могут раздувать пламя и усиливать пожары. Возникновение молнии без дождя называется сухой молнией.

Электрический заряд и разделение зарядов закладывают основу для молнии

Несколько основ электрического заряда будут описаны перед его применением к молнии. Самый фундаментальный единицами электрического заряда являются электроны и протоны, из которых состоят атомы. Говорят, что каждый электрон имеет один единица отрицательного электрического заряда, в то время как каждый протон имеет одну единицу положительного заряда. Большинство атомов а молекулы электрически нейтральны, потому что они содержат одинаковое количество электронов и протонов. Нейтральный частица становится ионизирует , когда из него удаляется электрон. После ионизации теперь есть два разных заряженные частицы: отрицательно заряженный электрон и положительно заряженная ионизированная частица, у которой есть еще одна протона, чем электронов. При рассмотрении заряженных частиц одноименные заряды отталкиваются друг от друга, а противоположно заряженные частицы электрически притягиваются друг к другу.

Ежедневный пример разделения зарядов может произойти при расчесывании волос. Когда гребень трется о твои волосы, расческа приобретает положительный заряд, а ваши волосы — отрицательный, так как часть электронов движется от причесать к волосам. Это приводит к тому, что ваши волосы торчат. Так как каждый волосок заряжен отрицательно, они отталкиваются друг от друга, и отдельные волоски перемещаются как можно дальше друг от друга. Если вы взмахнете положительно заряженной расческой прямо над головой. волосы, вы увидите, что отрицательно заряженные волосы притягиваются к положительно заряженной расческе. Другой пример разделения заряда происходит когда трешь ноги о ковер. Ковер становится положительно заряженным (удаляются электроны), в то время как вы становитесь отрицательно заряженные (элтоны, падающие с ковра на вас). Приобретя таким образом отрицательный заряд, вы можете испытывать легкое «ударить» непосредственно перед прикосновением к электрическому проводнику, например к дверной ручке. Электрический ток (поток электронов) легко может течь через проводник, а удар, который вы ощущаете, — это движение электронов от вашего тела к проводнику.

Разделение зарядов происходит во время грозы, чтобы подготовить почву для молнии. Точные механизмы разделения зарядов в облаках остается областью активных исследований. Один из возможных механизмов описан здесь. Рисунок выше представляет типичный летняя гроза. Грозы, как правило, довольно высокие по вертикали, поэтому в них наблюдается широкий диапазон температур. облако. Большая область в середине облака, где температура воздуха ниже точки замерзания (ниже 0°С), но теплее -40°С, содержит смесь переохлажденных капли воды и кристаллы льда. Переохлажденная вода — это жидкая вода, температура которой ниже обычной температуры замерзания воды. Это область облака, где образуются осадки, а также где происходит разделение электрического заряда. Столкновения между частицы в облаке отделяют электрический заряд, необходимый для молнии. Когда температура ниже -15°C (над пунктирной линией на рисунке ниже) крупа становится отрицательно заряженной после столкновения со снежным (или ледяным) кристаллом. Ледяной кристалл заряжен положительно и восходящими ветрами уносится вверх к вершине облака. Частицы крупы частицы, растущие за счет аккреции капель переохлажденной жидкости, т. е. замороженные частицы, растущие за счет столкновений с переохлажденными капли жидкости, образующие слои или неправильные глыбы льда. В ситуациях, когда частицы крупы становятся очень большими, выпадает град. Граупель может подумать о как мелкий град. Большинство гроз содержат крупу, хотя в большинстве случаев частицы не становятся достаточно большими, чтобы превратиться в град. Более крупные, тяжелые и отрицательно заряженные частицы крупы имеют тенденцию скапливаться в середине облака по мере того, как более мелкие, легкие и положительно заряженные кристаллы льда легче уносятся вверх грозовыми восходящими потоками. Чтобы запутать ситуацию, при температурах выше -15°C (но все еще ниже точки замерзания) полярности меняются местами в процессе разделения зарядов. Важным моментом является то, что мы знаем, что заряды разделяются во время грозы, и мы знаем типичную структуру разделения зарядов. на основе измерений. Это разделение зарядов должно произойти, чтобы произошла молния. В вершине грозы накапливается большой объем положительного заряда, в то время как в верхней части скапливается слой отрицательного заряда. середина облака. Некоторые меньшие объемы положительного заряда также часто находятся под слоем отрицательного заряда. Обратите внимание, что положительный заряд также образуется на земле прямо под грозой. Это называется индукционным зарядом, потому что это вызвано слоем отрицательного заряда в середине облака. Земная поверхность является хорошим проводником электричества, что означает, что электроны могут легко перемещаться в ответ на близлежащие центры заряда (в более общем смысле в ответ на электрические поля). Электроны на земле отталкиваются отрицательным область заряда над головой и, таким образом, утекает из этой области, оставляя положительный индукционный заряд на земле.

Случается молния

Когда электрические силы притяжения между этими зарядовыми центрами становятся достаточно высокими, возникает молния, которая представляет собой поток электрический ток по воздуху. Большая часть молнии (2/3) остается внутри облака и перемещается между основным центром положительного заряда вблизи вершина облака и большой слой отрицательного заряда в середине облака; это внутриоблачная молния ( отмечена цифрой 1 на рисунке выше ). Около 1/3 всех вспышек молний падает на землю. Они называются разрядами облако-земля (фактически отрицательные молнии облако-земля, ( отмечен цифрой 2 на цифре ). Таким образом, молния представляет собой поток электрического тока (поток электронов) в воздухе от отрицательного центра заряда к положительному. Поскольку электрический ток протекает через материал, мы говорим, что материал проводит электричество. Некоторые материалы очень хорошие проводники электричества, т. е. по ним легко течет ток. Некоторые примеры хороших электрических проводников это металлы (поэтому мы делаем провода из металла), вода и поверхность Земли. Тот факт, что поверхность земли является хорошей проводник является причиной образования индукционного заряда во время грозы, поскольку электроны в материале земли отталкиваются от отрицательного заряда в облаке выше и удаляются. Кстати все токопроводящие предметы на земле будут приобретают положительный индукционный заряд, в том числе и у людей. Сила притяжения между центром отрицательного заряда в середине облака и положительный индукционный заряд на человеке, стоящем на земле может вызвать торчащие волосы человека. Кстати, если вы когда-нибудь попадете в грозу и ваши волосы торчат дыбом, будьте осторожны, молния падает на землю. вероятно, собирается нанести удар где-то поблизости. Другие материалы являются плохими проводниками или электричество или электрические изоляторы, например стекло и воздух, потому что через них трудно пропустить ток. Воздух является настолько плохим проводником электричества, что требуется огромное накопление заряда, прежде чем ток (молния) потечет через него. воздух. Вот почему молния так сильна. Ничего не происходит до тех пор, пока не произойдет достаточно большое накопление заряда, а затем ток будет течь по воздуху, как молния. В некотором смысле воздух сопротивляется потоку электрического тока (молнии) до тех пор, пока накопление заряда становится слишком большим, чтобы его сдерживать. Молния, идущая от облака к земле, нейтрализует разницу зарядов между облако и земля, однако активная гроза будет продолжать разделять заряд, создавая основу для новых молний. Облако положительной полярности к земле молнии ( метка 3 на рисунке ) приходится несколько процентов грозовых разрядов. Восходящая молния — самая редкая форма молнии ( метка 4 на рисунке ). Позже мы рассмотрим оба этих необычных типа молнии.

Перед ударом молнии в землю происходит сложная и очень быстрая последовательность событий. Этот материал будет быть кратко освещены здесь. От вас не ожидают понимания деталей этого процесса. Как только будет достаточно заряда накопления, электроны начинают выбрасываться из отрицательно заряженной области облака ветвящимися всплесками, называемыми «ступенчатыми волнами». развивающийся канал, который станет каналом молнии, по которому будет течь ток, пробивается вниз к земле в прыжках на 50 метров, которые происходят каждые 50 миллионных долей секунды или около того. Каждый прыжок производит короткую вспышку света (представьте стробоскоп, сброшенный с самолета, который периодически вспыхивает, когда падает на землю). На этом наброске показано, что вы бы увидели, если бы смогли сфотографировать ступенчатого лидера. на движущейся пленке. Каждые 50 микросекунд или около того вы получали новое изображение немного более длинного канала, слегка смещенного на пленке. Эти шаги ветвления, конечно, происходят намного быстрее, чем мы можем наблюдать в реальном времени. Когда ступенчатый лидер приближается к земле возникает сильное электрическое притяжение между отрицательным ступенчатым лидером и положительными зарядами на земле. Несколько положительно заряженных искр, называемых восходящими лидерами, развиваются и движутся вверх к ступенчатому лидеру. Как правило, один из них перехватит ступенчатый лидер и замкнет связь между отрицательным зарядом в облаке и положительным зарядом на земле. Соединение ступенчатого лидера с восходящим разрядом создает «короткое замыкание» между зарядом в облаке и заряд в землю. Затем молния будет течь по этому каналу. См. этот суммарный рисунок, иллюстрирующий развитие облачно-земляных молний. Примерно половина всех ударов молнии в землю заканчивается на этом точка. Примерно в 50 % ударов молнии в землю будет несколько отчетливых вспышек тока, протекающих через тот же молниеносный канал. Это происходит достаточно медленно, чтобы вы могли обнаружить это как мерцающие удары молнии. Лидер с отрицательным шагом также может соединяться с более чем одним восходящим лидером. В этих случаях молниеносный канал «облако-земля» будет иметь несколько точек крепления к объектам на земле.

Ссылка на замедленное видео ступенчатого лидера и удара молнии. Видеокамера собирала 7207 кадров в секунду. Затем изображения воспроизводятся с меньшей скоростью. В видео 1/8 секунды молнии растягивается примерно до 30 секунд.

Ссылки на видеоролики о молниях на YouTube, которые могут вам понравиться:
Видео со сверхвысокой четкостью о молниях, включающие проблески ступенчатых лидеров
Подборка удивительных ударов молнии

Молниеотводы (изобретенные Бенджамином Франклином) используют восходящий соединительный разряд. Молниеотводы сделаны из проводящего материала и торчат над структурой, которую они должны защищать. Изображение дома с молниезащитой. Основная идея для молнии ударять по громоотводу, а не по близлежащим конструкциям. Громоотвод безопасно проводит ток в землю через толстые изолированные провода. Острые наконечники на вершине молниеотвода предназначены для создания сильных восходящих лидеров, которые в большинстве случаев перехватит удар молнии из облака в землю. Молниеотводы действительно работают и мало изменились с момента их первоначальной разработки в 1700-х годах. Большинство новых зданий на территории кампуса защищены громоотводами. Однако громоотводы не обеспечивают абсолютная защита. Путь, по которому идут нисходящие лидеры, ошибочен и не совсем понятен. Несмотря на то громоотвод статистически является наиболее вероятным объектом для удара в данной области, были случаи при попадании молнии в здание (или другие объекты поблизости), оснащенное правильно установленным громоотводом.

Необычные виды молнии

Большинство ударов молнии происходит в центре отрицательного заряда во время грозы, как описано выше. Иногда удар молнии перемещается из области положительного заряда в верхней части грозового облака на землю. Этот тип молнии называется «положительной молнией» и составляет около 5% всех ударов молнии в землю. Видеть это рисунок, изображающий обычный удар молнии от облака к земле слева и положительный удар от облака к земле удар молнии справа. Положительные удары могут произойти, когда положительно заряженная вершина кучево-дождевого облака (называемая наковальня) удаляется от нижней части облака. Теперь есть область, где положительный заряд находится над поверхностью земли. Этот приводит к отрицательному индукционному заряду на земле, поскольку электроны притягиваются к положительному заряду в облаках над головой и двигаться к нему. Положительные удары чаще всего случаются ближе к концу шторма, когда наковальня чаще всего отталкивается от средняя и нижняя части облака. Положительная молния мощная и обычно несет больший ток, чем обычное облако-земля. молния. Иногда они производят необычно громкий и продолжительный удар грома. Положительные удары могут произойти, когда положительно заряженная вершина кучево-дождевого облака (называемая наковальня) удаляется от нижней части облака. Теперь есть область, где положительный заряд находится над поверхностью земли. Этот приводит к отрицательному индукционному заряду на земле, поскольку электроны притягиваются к положительному заряду в облаках над головой и двигаться к нему. Положительные удары чаще всего случаются ближе к концу шторма, когда наковальня чаще всего отталкивается от средняя и нижняя части облака. Положительная молния мощная и обычно несет больший ток, чем обычное облако-земля. молния. Иногда они издают необычайно громкий и продолжительный раскат грома… такого типа, от которого могут дребезжать окна.

Еще более редкая форма молнии известна как «восходящая молния». В этом случае молния начинается с земли. и путешествует вверх. Восходящая молния обычно инициируется только горами и высокими объектами, такими как небоскреб или башня. Например, в Эмпайр-стейт-билдинг много раз в год ударяет молния, и часто это молния. это было инициировано самим зданием. Восходящая молния инициируется восходящим лидером, который устремляется вверх. от объектов на земле, часто образуя направленные вверх ответвления по мере движения к облаку. Вот Изображение восходящего разряда молнии, инициированного Эйфелевой башней в Париже. Обратите внимание, что разветвление Канал молнии указывает вверх для восходящей молнии.

Молния возможна при достаточном разделении и накоплении заряда. В то время как грозы являются наиболее распространенным способом молнии, молнии также наблюдались во время пыльных бурь, вблизи крупных лесных пожаров и извержений вулканов. Вот несколько снимков молний, ​​сделанных во время извержение вулкана Эйяфьятлайокудль в Исландии в 2010 г. извержение вулкана Кальбуко в Чили в 2015 году.

Гром и расстояние до удара молнии

Молния мощная. Во время молнии выделяется много энергии ударять. Здесь мы рассмотрим три формы энергии, перечисленные ниже:

• Часть энергии находится в форме видимого излучения, которое мы видеть.
• Часть энергии идет на нагрев и расширение воздуха, что генерирует звуковые волны, которые мы слышим как гром.
• Другая энергия высвобождается как более длинноволновое излучение (которое мы не можем видеть), называемое радиоволнами.

Один из способов оценить, насколько близко молния находится к вашему местонахождению, — измерить время между моментом, когда вы видите удар молнии, и когда вы слышите гром. Звук грома возникает из-за нагревания воздуха внутри канал молнии, который заставляет воздух расширяться наружу, создавая звук, который мы слышим как гром. Звук распространяется намного медленнее света, поэтому сначала вы видите молнию, затем услышать гром. Скорость звука вблизи поверхности Земли равна примерно 1 миля за 5 секунд. Так, например, если вы видите молнию, то услышать гром через 10 секунд:

Расстояние до молнии = (скорость звука) x (время, чтобы услышать гром)

Расстояние до молнии = (1 миля / 5 секунд) x (10 секунд) = 2 мили

Молниезащита

Молния представляет собой серьезную погодную опасность. Вот некоторые правила безопасности молнии, которые вы должны иметь в виду.

Держитесь подальше от высоких изолированных объектов во время грозы, так как они, скорее всего, будут поражены. Вы можете быть ранены или убиты, просто находясь рядом с ударом молнии, даже если вы не поражены напрямую. Потоки молнии часто распространяются наружу по поверхности земли (или в воде), а не прямо в землю. Простое нахождение рядом с чем-то, пораженным молнией, подвергает вас риску. А дерево может даже взорваться при ударе удар молнии и летящие обломки могут привести к травмам. Это происходит потому, что ток молнии протекает через проводящую воду заболонь под корой, нагревая ее до тех пор, пока повышенное давление пара не вызовет ствол лопнуть.

В отличие от торнадо, оставаться в машине, как правило, безопасно, чтобы переждать грозу. Автомобиль с металлической крышей и кузовом обеспечивает хорошую защиту от молнии. Ток молнии пройдет через металл и вокруг пассажиров внутри. Резиновые шины вообще не играют никакой роли. Вы не должны пользоваться проводным телефоном или электроприборами во время грозы, потому что токи молнии могут следовать по проводам в ваш дом. Беспроводные телефоны и сотовые телефоны безопасны. Также рекомендуется держаться подальше от сантехники (например, не принимать душ во время грозы). Вентиляционные трубы, подключенные к водопроводу, поднимаются на крышу дома, что делает их идеальным местом для удара.

Научные исследования показали, что около 95% разрядов облаков на землю попадают на землю в пределах 5 миль. точки непосредственно под центром бури. Это круг диаметром 10 миль, покрывающий площадь города среднего размера. Это означает, что 5% ударов молнии в землю происходят на расстоянии более 5 миль от центра грозы. что произвело молнию. Когда это происходит, кажется, что отрицательный ступенчатый лидер разветвляется по горизонтали на некоторое время. расстоянии от облака, прежде чем повернуть к земле, что в конечном итоге привело к внезапному удару молнии. Большинство грозовых ячеек имеют радиус менее 5 миль, некоторые намного меньше. Так что возможна молния облако-земля удар должен произойти на значительном расстоянии от родительского шторма, где большинство людей будут чувствовать себя в относительной безопасности. Таким образом, старая пословица «молния ударила в ясном голубом небе» действительно иногда встречается.

Чтобы наилучшим образом обеспечить вашу безопасность, эксперты советуют следовать правилу 30/30 .

• Когда вы видите молнию, считайте секунды, пока не услышите гром. Если это время 30 секунд или меньше, быстро войдите внутрь солидного здания. Если такое здание недоступно, следующим лучшим выбором будет автомобиль с металлическим верхом.
• Подождите не менее 30 минут после того, как увидите последнюю молнию или услышите последний гром, прежде чем вернуться на улицу.

Научитесь снижать риск молнии на улице и дома обучение по молниезащите. Очень хороший источник информации о молниезащите и медицинские проблемы, связанные с ударом предоставляется на Страница с советами по молниям Национальной метеорологической службы

Прогнозирование и обнаружение молний

Можно оценить вероятность того, что вот-вот произойдет облачное освещение. путем измерения напряженности электрического поля в воздухе. Электрическое поле является мерой силы накопления заряда. Когда определенный порог достигнута, молния вот-вот ударит куда-нибудь (см. рисунок). Измерение электрического поля оборудование используется на многих мероприятиях под открытым небом (например, турниры по гольфу, государственные ярмарки и т. д.) чтобы позволить властям дать предупреждение, что люди должны укрыться. Обратите внимание, что в то время как инструменты электрического поля могут предоставить информацию, которая говорит нам молния вот-вот ударит где-то в этом районе, невозможно точно предсказать, где ударит молния. Кроме того, ни одна система оповещения не является надежной на 100%.

Облако-земля молния, которая уже произошло, можно найти с помощью инструмент под названием грозопеленгатор , работающий по обнаружению радиоволны, создаваемые молнией. Радиоволны представляют собой тип длинноволнового излучения. Этот вид излучения способен преодолевать большие расстояния по поверхности Земли. Специализированный магнитный устройства обнаруживают характерные радиоволны, генерируемые молнией. Сеть этих магнитных устройств была создана по всей территории Соединенных Штатов как часть Национальная сеть обнаружения молний. Расположение каждого облака до удара по земле определяется с помощью триангуляции отметив направление, откуда приходят радиоволны, и время сигнала был обнаружен (см. рисунок). Эта информация отображается на картах с указанием времени и местоположения всех обнаруженных облаков до удары молнии в землю Это полезно для демонстрации общего движения молнии, производящие бури и плотность ударов молнии, но его нельзя использовать, чтобы предсказать, когда и где возникнет вновь развивающийся шторм. сначала произвести молнию. Отображает недавнее облако с молнией на земле. Вас могут попросить ввести имя пользователя и пароль, которые являются «атмосферой» и «наукой» соответственно. Ссылка может не работать, если вы подключены из-за пределов кампуса.

Как возникает молния? | Физика молнии и грома

Пратик Барве |

7 марта 2018 г.

Молния, которую мы видим во время дождя или бури, так очаровательна по своей природе! Действительно огромная искра электростатического разряда из облаков на землю или иногда внутри самих облаков. И за этой яркой вспышкой следует очень громкий хлопок, который называется громом. Так что же на самом деле происходит наверху в облаках, что создает этот мощный электрический разряд и громкий хлопок?

Сначала мы поймем, как работает молния, а затем как генерируется гром.

Формирование молнии

Молния — это внезапный разряд электричества. Первоначально заряды разделяются в самом облачном образовании. Основным источником молнии является тип облака, называемый кучево-дождевым, обычно называемый грозовым облаком. Из-за воздушных потоков внутри облаков и других факторов положительные заряды накапливаются в верхней части облаков, а отрицательные – в нижней. К сожалению, мы точно не знаем, почему и как вообще происходит это разделение зарядов. Одна широко распространенная теория состоит в том, что грозовые облака состоят из переохлажденных кристаллов льда и крупы (мягкого града), и из-за сильного восходящего потока они выталкиваются в верхнюю часть облаков и становятся положительно заряженными. Более тяжелые кристаллы льда, имеющие отрицательный заряд, падают в нижнюю часть. регионы.

Теперь нижняя область накапливается с отрицательным зарядом. Поскольку одинаковые заряды отталкиваются, отрицательный заряд на земле отталкивается, а положительный заряд накапливается на земле. Теперь непохожие заряды привлекают! Когда накапливается достаточно отрицательного заряда в облаках и положительного заряда на земле, происходит внезапный разряд, который мы наблюдаем как удар молнии. Отрицательный заряд начинает течь к земле, а положительный заряд на земле начинает подниматься к облакам. Момент встречи этих двух потоков – это момент, когда мы видим огромную молнию из облака в землю!

. Это тот же статический разряд, который мы иногда чувствуем, когда касаемся дверей автомобиля или даже других людей, только он намного больше по величине (и, очевидно, намного смертоноснее).

Теперь типы молнии:

• Внутри облака : Этот тип молнии происходит полностью внутри облаков. Это происходит из-за разряда между различными областями заряда внутри облаков.

  Внутриоблачная молния.
  Изображение предоставлено: NSSL, NOAA

• Облако за облаком: Этот тип ударов молнии происходит между двумя или более окружающими облаками.

  Молния из облака в облако.
  Кредиты изображений: Викимедиа

• Облако на землю:  Вот о чем нам следует беспокоиться! Это тип молнии, которая ударяет в землю. Удар молнии облаком в землю.

  Отчетливо видно разветвление, поскольку заряды пытаются найти кратчайший путь. По этой причине молния чаще поражает высокие здания и деревья.

• Облако в воздух:  Этот тип молнии возникает при разряде между облаками и противоположно заряженным воздухом, окружающим облака. Распределение зарядов варьируется и зависит от многих факторов, поэтому происходит такой тип разряда.

  Молния из облака в воздух.
  Кредиты изображений: NSSL NOAA

Гром — это очень знакомый громкий грохочущий звук, который мы слышим через несколько секунд после удара молнии. На самом деле мы можем определить, как далеко произошел удар молнии, посчитав интервал между вспышкой и грохочущим звуком.

Средняя молния, ударяющая из облака в землю, содержит примерно 1 миллиард джоулей энергии!! Теперь это просто много энергии, и удары молнии длятся так коротко. Эта огромная энергия перегревает воздух, окружающий канал молнии, до температуры плазмы за очень короткое время. Температура может достигать 30 000 кельвинов (53 540 градусов по Фаренгейту). Это быстро создает ударную волну в воздухе и генерирует грохочущий звук. Высокочастотный звук быстро поглощается ландшафтом, поэтому громы из-за далеких молний звучат как низкий гул.

Если, к сожалению, вы находитесь на равнине во время грозы, помните, что вы являетесь одним из кратчайших путей разряда зарядов. Лежать на земле не получится, так как молния может ударить сначала в землю, а затем в ваше тело. Не стойте под деревьями, столбами и любыми высокими токопроводящими предметами. Безопасно находиться в помещении во время грозы.

Нахождение внутри автомобиля или автобуса также может помочь, поскольку рама или поверхность транспортных средств действуют как клетка Фарадея, и молния будет течь по поверхности, а не через ваше тело.

Вот несколько советов на тот случай, если вы находитесь на открытом воздухе во время грозы.

1. Присядьте низко, как ловец бейсбола. Спускайтесь как можно ниже. Чем ближе вы к земле, тем меньше вероятность того, что вас ударит молния.