Молния почему образуется: «Как появляются молния и гром?» — Яндекс.Кью

Содержание

Молния – это… Что такое Молния?

Молнии

Мо́лния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Молнии также были зафиксированы на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране и др. Ток в разряде молнии достигает 10—100 тысяч ампер, напряжение — миллионов вольт (иногда достигает 50 млн. вольт), тем не менее, погибает после удара молнией лишь 10,2 % людей[источник не указан 147 дней].

История

Lightning 1882
(c) Photographer: William N. Jennings, c. 1882

Электрическая природа молнии была раскрыта в исследованиях американского физика Б. Франклина, по идее которого был проведён опыт по извлечению электричества из грозового облака. Широко известен опыт Франклина по выяснению электрической природы молнии. В 1750 году им опубликована работа, в которой описан эксперимент с использованием воздушного змея, запущенного в грозу. Опыт Франклина был описан в работе Джозефа Пристли.

Физические свойства молнии

Средняя длина молнии 2,5 км, некоторые разряды простираются в атмосфере на расстояние до 20 км.

Формирование молнии

Наиболее часто молния возникает в кучево-дождевых облаках, тогда они называются грозовыми; иногда молния образуется в слоисто-дождевых облаках, а также при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях.

Обычно наблюдаются линейные молнии, которые относятся к так называемым безэлектродным разрядам, так как они начинаются (и заканчиваются) в скоплениях заряженных частиц. Это определяет их некоторые до сих пор не объяснённые свойства, отличающие молнии от разрядов между электродами. Так, молнии не бывают короче нескольких сотен метров; они возникают в электрических полях значительно более слабых, чем поля при межэлектродных разрядах; сбор зарядов, переносимых молнией, происходит за тысячные доли секунды с миллиардов мелких, хорошо изолированных друг от друга частиц, расположенных в объёме нескольких км³.

Наиболее изучен процесс развития молнии в грозовых облаках, при этом молнии могут проходить в самих облаках — внутриоблачные молнии, а могут ударять в землю — наземные молнии. Для возникновения молнии необходимо, чтобы в относительно малом (но не меньше некоторого критического) объёме облака образовалось электрическое поле (см. атмосферное электричество) с напряжённостью, достаточной для начала электрического разряда (~ 1 МВ/м), а в значительной части облака существовало бы поле со средней напряжённостью, достаточной для поддержания начавшегося разряда (~ 0,1—0,2 МВ/м). В молнии электрическая энергия облака превращается в тепловую, световую и звуковую.

Наземные молнии

Процесс развития наземной молнии состоит из нескольких стадий. На первой стадии, в зоне, где электрическое поле достигает критического значения, начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными зарядами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые под действием электрического поля приобретают значительные скорости по направлению к земле и, сталкиваясь с молекулами, составляющими воздух, ионизуют их.

По более современным представлениям, ионизация атмосферы для прохождения разряда происходит под влиянием высокоэнергетического космического излучения – частиц с энергиями 1012-1015эВ, формирующих широкий атмосферный ливень (ШАЛ) с понижением пробивного напряжения воздуха на порядок от такового при нормальных условиях.[1]

По одной из гипотез, частицы запускают процесс, получивший название пробоя на убегающих электронах

[2]. Таким образом возникают электронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов — стримеры, представляющие собой хорошо проводящие каналы, которые, сливаясь, дают начало яркому термоионизованному каналу с высокой проводимостью — ступенчатому лидеру молнии.

Движение лидера к земной поверхности происходит ступенями в несколько десятков метров со скоростью ~ 50 000 километров в секунду, после чего его движение приостанавливается на несколько десятков микросекунд, а свечение сильно ослабевает; затем в последующей стадии лидер снова продвигается на несколько десятков метров. Яркое свечение охватывает при этом все пройденные ступени; затем следуют снова остановка и ослабление свечения. Эти процессы повторяются при движении лидера до поверхности земли со средней скоростью 200 000 метров в секунду.

По мере продвижения лидера к земле напряжённость поля на его конце усиливается и под его действием из выступающих на поверхности Земли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером. Эта особенность молнии используется для создания молниеотвода.

В заключительной стадии по ионизованному лидером каналу следует обратный (снизу вверх), или главный, разряд молнии, характеризующийся токами от десятков до сотен тысяч ампер, яркостью, заметно превышающей яркость лидера, и большой скоростью продвижения, вначале доходящей до ~ 100 000 километров в секунду, а в конце уменьшающейся до ~ 10 000 километров в секунду. Температура канала при главном разряде может превышать 2000-3000 °C. Длина канала молнии может быть от 1 до 10 км, диаметр — несколько сантиметров.

После прохождения импульса тока ионизация канала и его свечение ослабевают. В финальной стадии ток молнии может длиться сотые и даже десятые доли секунды, достигая сотен и тысяч ампер. Такие молнии называют затяжными, они наиболее часто вызывают пожары. Но земля не является заряженой, поэтому принято считать что разряд молнии происходит от облака по направлению к земле(сверху вниз).

Главный разряд разряжает нередко только часть облака. Заряды, расположенные на больших высотах, могут дать начало новому (стреловидному) лидеру, движущемуся непрерывно со скоростью в тысячи километров в секунду. Яркость его свечения близка к яркости ступенчатого лидера. Когда стреловидный лидер доходит до поверхности земли, следует второй главный удар, подобный первому. Обычно молния включает несколько повторных разрядов, но их число может доходить и до нескольких десятков. Длительность многократной молнии может превышать 1 сек. Смещение канала многократной молнии ветром создаёт так называемую ленточную молнию — светящуюся полосу.

Внутриоблачные молнии

Внутриоблачные молнии над Тулузой, Франция. 2006 год

Внутриоблачные молнии включают в себя обычно только лидерные стадии; их длина колеблется от 1 до 150 км. Доля внутриоблачных молний растет по мере смещения к экватору, меняясь от 0,5 в умеренных широтах до 0,9 в экваториальной полосе. Прохождение молнии сопровождается изменениями электрических и магнитных полей и радиоизлучением, так называемыми атмосфериками.

Полёт из Калькутты в Мумбаи.

Вероятность поражения молнией наземного объекта растет по мере увеличения его высоты и с увеличением электропроводности почвы на поверхности или на некоторой глубине (на этих факторах основано действие громоотвода). Если в облаке существует электрическое поле, достаточное для поддержания разряда, но недостаточное для его возникновения, роль инициатора молнии может выполнить длинный металлический трос или самолёт — особенно, если он сильно электрически заряжен. Таким образом иногда «провоцируются» молнии в слоисто-дождевых и мощных кучевых облаках.

Молнии в верхней атмосфере

В 1989 году был обнаружен особый вид молний — эльфы, молнии в верхней атмосфере[3]. В 1995 году был открыт другой вид молний в верхней атмосфере — джеты[3].

Эльфы

Эльфы (англ. Elves; Emissions of

Light and Very Low Frequency Perturbations from Electromagnetic Pulse Sources) представляют собой огромные, но слабосветящиеся вспышки-конусы диаметром около 400 км, которые появляются непосредственно из верхней части грозового облака[3]. Высота эльфов может достигать 100 км, длительность вспышек — до 5 мс (в среднем 3 мс)[3][4].

Джеты

Джеты представляют собой трубки-конусы синего цвета. Высота джетов может достигать 40-70 км (нижняя граница ионосферы), живут джеты относительно дольше эльфов[5][6].

Спрайты

Спрайты трудно различимы, но они появляются почти в любую грозу на высоте от 55 до 130 километров (высота образования «обычных» молний — не более 16 километров).

Это некое подобие молнии, бьющей из облака вверх. Впервые это явление было зафиксировано в 1989 году случайно. Сейчас о физической природе спрайтов известно крайне мало[7].

Взаимодействие молнии с поверхностью земли и расположенными на ней объектами

Глобальная частота ударов молний (шкала показывает число ударов в год на квадратный километр)

Согласно ранним оценкам, частота ударов молний на Земле составляет 100 раз в секунду. По современным данным, полученным с помощью спутников, которые могут обнаруживать молнии в местах, где не ведётся наземное наблюдение, эта частота составляет в среднем 44 ± 5 раз в секунду, что соответствует примерно 1,4 миллиарда молний в год.

[8][9] 75 % этих молний ударяет между облаками или внутри облаков, а 25 % — в землю.[10]

Самые мощные молнии вызывают рождение фульгуритов.[11]

Ударная волна от молнии

Разряд молнии является электрическим взрывом и в некоторых аспектах похож на детонацию. Он вызывает появление ударной волны, опасной в непосредственной близости. Ударная волна от достаточно мощного грозового разряда на расстояниях до нескольких метров может наносить разрушения, ломать деревья, травмировать и контузить людей даже без непосредственного поражения электрическим током. Например, при скорости нарастания тока 30 тысяч ампер за 0,1 миллисекунду и диаметре канала 10 см могут наблюдаться следующие давления ударной волны[12]:

  • на расстоянии от центра 5 см (граница светящегося канала молнии) — 0,93 МПа,
  • на расстоянии 0,5 м — 0,025 МПа (разрушение непрочных строительных конструкций и травмы человека),
  • на расстоянии 5 м — 0,002 МПа (выбивание стёкол и временное оглушение человека).

На бо́льших расстояниях ударная волна вырождается в звуковую волну — гром.

Люди и молния

Молнии — серьёзная угроза для жизни людей. Поражение человека или животного молнией часто происходит на открытых пространствах, так как электрический ток идёт по кратчайшему пути «грозовое облако-земля». Часто молния попадает в деревья и трансформаторные установки на железной дороге, вызывая их возгорание. Поражение обычной линейной молнией внутри здания невозможно, однако бытует мнение, что так называемая шаровая молния может проникать через щели и открытые окна. Обычный грозовой разряд опасен для телевизионных и радиоантенн, расположенных на крышах высотных зданий, а также для сетевого оборудования.

В организме пострадавших отмечаются такие же патологические изменения, как при поражении электротоком. Жертва теряет сознание, падает, могут отмечаться судороги, часто останавливается дыхание и сердцебиение. На теле обычно можно обнаружить «метки тока», места входа и выхода электричества. В случае смертельного исхода причиной прекращения основных жизненных функций является внезапная остановка дыхания и сердцебиения, от прямого действия молнии на дыхательный и сосудодвигательный центры продолговатого мозга. На коже часто остаются так называемые знаки молнии, древовидные светло-розовые или красные полосы, исчезающие при надавливании пальцами (сохраняются в течение 1 — 2 суток после смерти). Они — результат расширения капилляров в зоне контакта молнии с телом.

При поражении молнией первая медицинская помощь должна быть неотложной. В тяжёлых случаях (остановка дыхания и сердцебиения) необходима реанимация, её должен оказать, не ожидая медицинских работников, любой свидетель несчастья. Реанимация эффективна только в первые минуты после поражения молнией, начатая через 10 — 15 минут она, как правило, уже не эффективна. Экстренная госпитализация необходима во всех случаях.

Жертвы молний

  1. В мифологии и литературе:
    1. Асклепий, Эскулап — сын Аполлона — бог врачей и врачебного искусства, не только исцелял, но и оживлял мёртвых. Чтобы восстановить нарушенный мировой порядок Зевс поразил его своей молнией[13].
    2. Фаэтон — сын бога Солнца Гелиоса — однажды взялся управлять солнечной колесницей своего отца, но не сдержал огнедышащих коней и едва не погубил в страшном пламени Землю. Разгневанный Зевс пронзил Фаэтона молниями. Общий список см. Молния Зевса.
  2. Исторические личности:
    1. Казанский губернатор Сергей Голицын — 1 (12) июля 1738 года погиб во время охоты от удара молнии.
    2. Российский академик Г. В. Рихман — в 1753 году погиб от удара молнии во время проведения научного эксперимента.
    3. Народный депутат Украины, экс-губернатор Ровненской области В. Червоний 4 июля 2009 года погиб от удара молнии.

Интересные факты

  • Рой Салливан остался живым после семи ударов молнией.
  • Американский майор Саммерфорд умер после продолжительной болезни (результат удара третьей молнией). Четвертая молния полностью разрушила его памятник на кладбище.
  • У индейцев Анд удар молнией считается необходимым для достижения высших уровней шаманской инициации[14].

Деревья и молния

Ствол пораженного молнией тополя

.

Высокие деревья — частая мишень для молний. На реликтовых деревьях-долгожителях легко можно найти множественные шрамы от молний — громобоины. Считается, что одиночно стоящее дерево чаще поражается молнией, хотя в некоторых лесных районах громобоины можно увидеть почти на каждом дереве. Сухие деревья от удара молнии загораются. Чаще удары молнии бывают направлены в дуб, реже всего — в бук, что, по-видимому, зависит от различного количества жирных масел в них, представляющих большое сопротивление электричеству.[15]

Молния проходит в стволе дерева по пути наименьшего электрического сопротивления, с выделением большого количества тепла, превращая воду в пар, который раскалывает ствол дерева или чаще отрывает от него участки коры, показывая путь молнии. В следующие сезоны деревья обычно восстанавливают повреждённые ткани и могут закрывать рану целиком, оставив только вертикальный шрам. Если ущерб является слишком серьёзным, ветер и вредители в конечном итоге убивают дерево. Деревья являются естественными громоотводами, и, как известно, обеспечивают защиту от удара молнии для близлежащих зданий. Посаженные возле здания, высокие деревья улавливают молнии, а высокая биомасса корневой системы помогает заземлять разряд молнии.

По этой причине нельзя прятаться от дождя под деревьями во время грозы, особенно под высокими или одиночными на открытой местности.[16][17]

Из деревьев, поражённых молнией, делают музыкальные инструменты, приписывая им уникальные свойства.[18][19]

Молния и электроустановки

Разряды молний представляют большую опасность для электрического и электронного оборудования. При прямом попадании молнии в провода в линии возникает перенапряжение, вызывающее разрушение изоляции электрооборудования, а большие токи обуславливают термические повреждения проводников. Для защиты от грозовых перенапряжений электрические подстанции и распределительные сети оборудуются различными видами защитного оборудования таким как разрядниками, нелинейными ограничителями перенапряжения, длинноискровыми разрядниками. Для защиты от прямого попадания молнии используются молниеотводы и грозозащитные тросы. Для электронных устройств представляет опасность также и электромагнитный импульс, создаваемый молнией.

Молния и авиация

Атмосферное электричество вообще и молнии в частности представляют значительную угрозу для авиации. Попадание молнии в летательный аппарат вызывает растекание тока большой величины по его конструкционным элементам, что может вызвать их разрушение, пожар в топливных баках, отказы оборудования, гибель людей. Для снижения риска металлические элементы наружной обшивки летательных аппаратов тщательно электрически соединяются друг с другом, а неметаллические элементы металлизируются. Таким образом, обеспечивается низкое электрическое сопротивление корпуса. Для стекания тока молнии и другого атмосферного электричества с корпуса, летательные аппараты оборудуются разрядниками.

Ввиду того, что электрическая емкость самолёта, находящегося в воздухе невелика, разряд «облако-самолёт» обладает существенно меньшей энергией по сравнению с разрядом «облако-земля». Наиболее опасна молния для низколетящего самолёта или вертолёта, так как в этом случае летательный аппарат может сыграть роль проводника тока молнии из облака в землю. Известно, что самолёты на больших высотах сравнительно часто поражаются молнией и тем не менее, случаи катастроф по этой причине единичны. В то же время известно очень много случаев поражения самолётов молнией на взлете и посадке, а также на стоянке, которые закончились катастрофами или уничтожением летательного аппарата.

Молния и надводные корабли

Молния также представляет очень большую угрозу для надводных кораблей в виду того, что последние приподняты над поверхностью моря и имеют много острых элементов (мачты, антенны), являющихся концентраторами напряженности электрического поля. Во времена деревянных парусников, обладающих высоким удельным сопротивлением корпуса, удар молнии практически всегда заканчивался для корабля трагически: корабль сгорал или разрушался, от поражения электрическим током гибли люди. Клёпаные стальные суда также были уязвимы для молнии. Высокое удельное сопротивление заклёпочных швов вызывало значительное локальное тепловыделение, что приводило к возникновению электрической дуги, пожарам, разрушению заклёпок и появлению водотечности корпуса.

Сварной корпус современных судов обладает низким удельным сопротивлением и обеспечивает безопасное растекание тока молнии. Выступающие элементы надстройки современных судов надежно электрически соединяются с корпусом и также обеспечивают безопасное растекание тока молнии.

Деятельность человека, вызывающая молнию

При наземном ядерном взрыве за доли секунды до прихода границы огненной полусферы в нескольких сотнях метров (~400—700 м при сравнении со взрывом 10,4 Мт) от центра дошедшее гамма-излучение продуцирует электромагнитный импульс с напряжённостью на уровне ~100—1000 кВ/м, вызвающий разряды молний, бьющих от земли вверх перед приходом границы огненной полусферы.

  • Огненная полусфера наземного взрыва Иви Майк 10,4 Мт и молнии

См. также

Примечания

  1. Ермаков В.И., Стожков Ю.И. Физика грозовых облаков // Физический институт им. П.Н. Лебедева, РАН, М.2004 г. :37
  2. В возникновении молний обвинили космические лучи Lenta. Ru, 09.02.2009
  3. 1 2 3 4 Красные Эльфы и Синие Джеты
  4. ELVES, a primer: Ionospheric Heating By the Electromagnetic Pulses from Lightning
  5. Fractal Models of Blue Jets, Blue Starters Show Similarity, Differences to Red Sprites
  6. V.P. Pasko, M.A. Stanley, J.D. Matthews, U.S. Inan, and T.G. Wood (March 14, 2002) “Electrical discharge from a thundercloud top to the lower ionosphere, ” Nature, vol. 416, pages 152—154.
  7. Появление НЛО объяснили спрайтами. lenta.ru (24.02.2009). Архивировано из первоисточника 23 августа 2011. Проверено 16 января 2010.
  8. John E. Oliver Encyclopedia of World Climatology. — National Oceanic and Atmospheric Administration, 2005. — ISBN 978-1-4020-3264-6
  9. Annual Lightning Flash Rate. National Oceanic and Atmospheric Administration. Архивировано из первоисточника 23 августа 2011. Проверено 15 апреля 2011.
  10. Where LightningStrikes. NASA Science. Science News. (December 5, 2001). Архивировано из первоисточника 23 августа 2011. Проверено 15 апреля 2011.
  11. К. БОГДАНОВ «МОЛНИЯ: БОЛЬШЕ ВОПРОСОВ, ЧЕМ ОТВЕТОВ». «Наука и жизнь» № 2, 2007
  12. Живлюк Ю.Н., Мандельштам С.Л. О температуре молнии и силе грома // ЖЭТФ. 1961. Т. 40, вып. 2. С. 483—487.
  13. Н. А. Кун «Легенды и мифы Древней Греции» ООО «Издательство АСТ» 2005—538,[6]с. ISBN 5-17-005305-3 Стр.35-36.
  14. Editors: Mariko Namba Walter,Eva Jane Neumann Fridman Shamanism: an encyclopedia of world beliefs, practices, and culture. — ABC-CLIO, 2004. — Т. 2. — С. 442. — ISBN 1-57607-645-8
  15. Молния // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  16. Правила поведения во время грозы  (рус. ). VLBoat.ru. Архивировано из первоисточника 23 августа 2011. Проверено 17 марта 2010.
  17. Ирина Лукьянчик Как вести себя во время грозы?  (рус.). Ежедневный познавательный журнал “ШколаЖизни.ру”. Архивировано из первоисточника 23 августа 2011. Проверено 17 марта 2010.
  18. Михайло Михайлович Нечай
  19. Р. Г. Рахимов. Башкирский кубыз. Маультроммель. Прошлое, настоящее, будущее. Фольклорное исследование [1]

Ссылки

Литература

  1. Стекольников И. К., Физика молнии и грозозащита, М. — Л., 1943;
  2. Разевиг Д. В., Атмосферные перенапряжения на линиях электропередачи, М. — Л., 1959;
  3. Юман М. А., Молния, пер. с англ., М., 1972;
  4. Имянитов И. М., Чубарина Е. В., Шварц Я. М., Электричество облаков, Л., 1971;
  5. Подборка статей по теме на сервере «Наука и Техника» (http://n-t.ru/) — см. здесь: [2]

Ученые выяснили, как определять жертв молний по костям – Наука

ТАСС, 3 ноября. Ученые определили характерные повреждения костей, по которым можно определить, что человек или животное было убито молнией. Результаты исследования опубликовал научный журнал Forensic Science International Synergy.

“Мы выяснили, как на живые ткани действует ток в десятки тысяч ампер. В результате удалось определить уникальный набор микротрещин и других повреждений, которые возникают внутри костей после того, как через них проходит разряд молнии”, – рассказал один из авторов исследования, старший научный сотрудник Университета Витватерсранда (ЮАР) Хью Хант.

По приблизительным оценкам каждый год молнии уносят жизни нескольких тысяч людей по всему миру. Оценить это число точнее сложно, поскольку значительное число подобных происшествий происходит без свидетелей и вдали от крупных населенных пунктов. Кроме того, подавляющее большинство жертв молний живет в развивающихся странах Африки, где их зачастую просто не считают.

Хант и его коллеги заинтересовались, можно ли отличить кости жертв ударов молний от людей и животных, погибших в пожарах или других природных катастрофах, чтобы пополнить подобную статистику.

Для ответа на этот вопрос ученые создали в лаборатории симулятор ударов молний, который может вырабатывать кратковременные разряды электричества силой тока в десятки тысяч ампер. Этот показатель заметно ниже, чем пиковая сила тока реальных молний, но он все же позволяет определить последствия удара током без полного уничтожения образца живых тканей.

Ученые подготовили несколько срезов костей человека и различных животных и проследили, как на них действовали удары искусственных молний. Их исследовали с помощью компьютерного томографа и электронного микроскопа и определили, как после прохождения разряда электричества изменилась структура и свойства костной ткани.

Оказалось, что после удара молнии образуется уникальный узор из микротрещин и других повреждений костной ткани. К примеру, в большинстве изученных образцов Хант и его  коллеги обнаружили радиальные трещины, исходившие из центра костных клеток, а также большое число пустот между ними.

Аналогичный рисунок повреждений ученые обнаружили в костях диких жирафов, погибших от удара молнии несколько лет назад. Хант и его коллеги считают, что это подтверждает истинность их выводов и позволяет использовать подобную особенность костей, чтобы определять, как часто люди и животные гибнут от подобных случайных происшествий.

как возникает молния и насколько она опасна — T&P

Грозы случаются на нашей планете чаще 40 тысяч раз в день — около 100 вспышек молний каждую секунду. Но до сих пор это явление до конца не изучено. «Теории и практики» публикуют отрывок из книги Уолтера Левина и Уоррена Гольдштейна «Глазами физика. От края радуги к границе времени», которую издательство «МИФ» подготовило к выставке Non/fiction. Авторы объясняют, что такое молния и может ли от нее спасти громоотвод, автомобиль или кроссовки на резиновой подошве.

Конечно, один из самых опасных видов тока — молния, которая также относится и к числу самых замечательных электрических явлений, мощных, не вполне предсказуемых, не до конца понятных и таинственных — в общем, настоящий коктейль. В мифах разных народов — от древних греков до индейцев майя — разряды молнии описываются либо как символы божеств, либо как орудие их возмездия. И это неудивительно. В среднем на земле ежегодно проходит около 16 миллионов гроз (более 43 тысяч ежедневно и примерно 1800 ежечасно), которые ежесекундно производят около 100 вспышек молний, или более 8 миллионов молний в день. Это в масштабах всей планеты.

Молния — это следствие заряжения грозовых облаков. Обычно верхняя часть облака заряжается положительно, а нижняя — отрицательно. Почему именно так, ученые пока до конца не разобрались. Хотите верьте, хотите нет, но в физике атмосферы еще очень много вопросов, на которые предстоит ответить. А пока в целях простоты обсуждения давайте несколько упростим ситуацию, представив себе облако, отрицательно заряженное на той стороне, которая находится ближе к земле. Из-за индукции земля, ближе всего расположенная к облаку, заряжается положительно, и между нею и облаком возникнет электрическое поле.

С физической точки зрения разряд молнии довольно сложен, но, по существу, ее вспышка (электрический пробой) возникает, когда электрический потенциал между облаком и землей достигает десятков миллионов вольт. И хотя мы нередко думаем о разряде молнии как о «стрельбе» с облака в землю, на самом деле движение идет и с облака на землю, и с земли на облако. Сила электрического тока во время разряда молнии средней интенсивности составляет около 50 тысяч ампер (хотя может достигать и нескольких сотен тысяч ампер), а максимальная мощность достигает около триллиона (1012) ватт, но продолжается это всего несколько десятков микросекунд. Тем не менее полная энергия, выделяющаяся в момент удара молнии, редко превышает несколько сотен миллионов джоулей, что эквивалентно энергии, потребляемой за месяц стоваттной лампочкой. Так что идея сбора энергии молнии совершенно непрактична и нецелесообразна.

Большинству из нас известно, что определить, как далеко от нас ударила молния, можно по времени, которое проходит между моментами, когда мы видим разряд и слышим гром. Причина, которой это объясняется, позволяет нам также получить кое-какое представление о мощных силах, задействованных в данном процессе. И она, кстати, не имеет ничего общего с объяснением, однажды услышанным мной от своего студента: что молния создает нечто вроде области низкого давления, куда устремляется воздух и сталкивается там с воздухом, поступающим с другой стороны, в результате чего получается гром. На самом деле все происходит практически в точности до наоборот. Энергия разряда нагревает воздух примерно до 20 тысяч °С, то есть до температуры, более чем в три раза превышающей температуру поверхности Солнца. Затем этот суперразогретый воздух создает мощную волну давления, она сталкивается с холодным воздухом вокруг нее, создавая звуковые волны, которые распространяются в воздухе. Так как звуковые волны в воздухе перемещаются со скоростью около полутора километров за пять секунд, подсчитав секунды, вы можете довольно легко выяснить, насколько далеко от вас ударила молния.

Тем фактом, что молния столь сильно нагревает воздух, объясняется и другое явление, с которым вы, возможно, сталкивались во время грозы. Вы когда-нибудь замечали, насколько свежий, особый запах стоит в воздухе после грозы, словно буря очистила его? Конечно, в большом городе это трудно почувствовать, потому что там воздух практически всегда пропитан выхлопными газами от автомобилей. Но даже если вам посчастливилось услышать этот замечательный аромат, вы вполне можете не знать, что это запах озона, молекулы кислорода, состоящей из трех атомов кислорода. Как известно, нормальные молекулы кислорода — без какого-либо запаха — состоят из двух атомов кислорода, и мы записываем их как O2. Но потрясающий жар от молнии разбивает эти молекулы — не все, но достаточное количество, чтобы оказать определенный эффект. Получившиеся в результате отдельные атомы кислорода сами по себе нестабильны, поэтому прикрепляются к нормальным молекулам О2, создавая вещество О3 — озон.

Однако следует отметить, что озон приятно пахнет только в небольших количествах; в высоких концентрациях его запах не столь привлекателен. Его можно почувствовать, например, под высоковольтными проводами. Если вы слышите жужжащий звук, исходящий от проводов, это обычно означает, что там происходит искрение, называемое коронным разрядом, в результате которого и создаются молекулы озона. Когда нет сильного ветра, как правило, можно почувствовать довольно неприятный запах.

«Молния ударяет в самолеты в среднем более одного раза в год, но благодаря скин-эффекту они благополучно переживают эти удары»

А теперь вернемся к идее, что человека от последствий удара молнии могут спасти надетые на него кроссовки на резиновой подошве. Разряд молнии в 50–100 тысяч ампер, способный разогреть воздух до температуры, более чем в три раза превышающей температуру поверхности Солнца, почти наверняка сожжет вас дотла, заставит биться в конвульсиях от сильнейшего поражения электрическим током или попросту взорвет вас, мгновенно превратив всю воду в вашем теле в сверхгорячий пар. Совершенно независимо от того, во что вы обуты. Именно это происходит с деревом, в которое ударила молния, — сок в нем взрывается и срывает с него всю кору. Сто миллионов джоулей энергии — эквивалент почти тридцати килограммов динамита, — это вам не фунт изюма.

А как насчет того, безопасно ли находиться внутри автомобиля, защищающего вас от удара молнии благодаря резиновым шинам? Автомобиль действительно может защитить вас в этой ситуации (однако никаких гарантий!), но по совершенно иной причине. Дело в том, что электрический ток течет по поверхностным слоям проводника (это явление называется скин-эффектом), и, сидя в автомобиле, вы оказываетесь внутри металлической коробки, а металл, как мы уже знаем, хороший проводник. Вы даже можете прикоснуться к внутренней части панели воздуховода и не получить никакой травмы. Тем не менее я настоятельно призываю вас этого не делать, поскольку это крайне опасно, так как в большинстве современных автомобилей используются детали из стекловолокна, а в этом материале скин-эффект отсутствует. Иными словами, если молния ударяет в ваш автомобиль, вы — да и ваша машина — можете пережить не самые приятные секунды в жизни. Если интересно, посмотрите короткое видео, где показано, как молния поражает автомобиль. Думаю, вы сразу поймете, что с этим шутить не стоит!

На наше в вами счастье, с самолетами ситуация совершенно другая. Молния ударяет в них в среднем более одного раза в год, но благодаря все тому же скин-эффекту они благополучно переживают эти удары. Смотрите видео.

Есть еще один знаменитый эксперимент, связанный с молниями, авторство которого приписывают Бенджамину Франклину, но я настоятельно не рекомендую вам его проводить. Речь идет о запуске во время грозы воздушного змея с привязанным к нему металлическим ключом. Предположительно Франклин так намеревался проверить гипотезу о том, что грозовые облака создают электрический огонь. Он рассуждал следующим образом: если молния действительно является источником электроэнергии, то как только бечевка змея намокнет от дождя, она станет хорошим проводником (хотя ученый не использовал этого слова) электричества и оно пройдет вниз, к ключу, привязанному к ее концу. Рассказывают также, что стоило Франклину поднести руку к ключу, как тут же появлялась яркая искра. Так вот, как и в случае с Ньютоном, который на закате своей жизни якобы утверждал, что на создание закона всемирного тяготения его вдохновило яблоко, упавшее на землю с дерева, никаких современных доказательств того, что Франклин когда-либо действительно проводил этот эксперимент, нет. Есть только отчет в письме, посланном им в Королевское научное общество в Англии, и еще один письменный документ, составленный пятнадцать лет спустя другом Франклина Джозефом Пристли (кстати, первооткрывателем кислорода).

«Сто миллионов джоулей энергии — эквивалент почти тридцати килограммов динамита, — это вам не фунт изюма»

Но проводил ли Франклин этот эксперимент или нет — что было бы фантастически опасно и с очень высокой вероятностью привело бы к гибели великого изобретателя, — описание другого эксперимента он опубликовал точно. В данном случае задача была — увести молнию в землю, для чего ученый установил на верхушке башни длинный железный стержень. Несколько лет спустя француз Томас-Франсуа Далибар, который встретился с Франклином и перевел его идеи на французский язык, провел этот эксперимент в несколько иной версии и стал свидетелем поистине невероятного явления. Далибар установил железный стержень длиной больше 10 метров и, направив его в небо, увидел у его не заземленного основания искры.

Впоследствии профессор Георг Вильгельм Рихман, выдающийся ученый, родившийся в Эстонии и живший в Санкт-Петербурге, член Санкт-Петербургской Академии наук, много лет изучавший электрические явления, очевидно, вдохновленный экспериментом Далибара, решил также попробовать его провести. Как рассказывает Майкл Брайан в интереснейшей книге Draw the Lightning Down: Benjamin Franklin and Electrical Technology in the Age of Enlightenment («Как обезвредить молнию: Бенджамин Франклин и электротехника в эпоху Просвещения»), Рихман приладил железный прут к крыше своего дома и медной цепью соединил его с прибором для измерения электричества в своей лаборатории, расположенной на первом этаже.

Как нарочно — а может, это был знак судьбы, — в августе 1753 года во время заседания Академии наук разразилась сильнейшая гроза. Рихман бросился домой, захватив с собой художника, который должен был иллюстрировать его новую книгу. Пока Рихман наблюдал за оборудованием, ударила молния, прошла вниз по стержню и цепи, выпрыгнула в полуметре от головы ученого, ударила его током и отбросила через всю комнату; художник тоже получил сильный удар током и потерял сознание. В интернете можно найти несколько иллюстраций этой ужасной сцены, хотя точно неизвестно, был ли их автором художник, принимавший в ней непосредственное участие.

Франклин изобрел подобную штуковину, но его детище было заземлено; сегодня оно известно под названием громоотвод. Устройство отлично заземляет удары молнии, однако не по той причине, которую предполагал Франклин. Он считал, что громоотвод будет вызывать между заряженным облаком и зданием непрерывный разряд, тем самым сохраняя разность потенциалов на низком уровне и, следовательно, снижая опасность удара молнии. Ученый был настолько уверен в своей правоте, что посоветовал королю Георгу II установить громоотводы на крыше королевского дворца и на складах с боеприпасами. Оппоненты Франклина утверждали, что громоотводы будут только притягивать молнии и что эффект разряда, снижая разность электрических потенциалов между зданием и грозовыми облаками, будет совсем незначительным. Но король, как гласит история, доверился Франклину и установил громоотводы.

Вскоре после этого молния ударила прямо в один из складов боеприпасов, но повреждения оказались минимальными. То есть стержень сработал, но по совершенно иным причинам. Критики Франклина были абсолютно правы: громоотводы действительно притягивают молнии и разрядка стержня действительно ничтожна по сравнению с огромным зарядом грозовой тучи. Но громоотвод все же дает желаемый эффект — потому что когда стержень достаточно толстый, чтобы справиться с 10–100 тысячами ампер, ток будет оставаться в стержне и заряд уйдет в землю. Получается, Франклин был не только блестящим ученым — ему еще и здорово везло!

Разве это не удивительно, что, поняв природу тихого потрескивания, раздающегося, когда мы снимаем полиэстеровый свитер зимой, мы можем также постичь суть жуткой грозы с молниями, освещающими ночное небо, и разобраться в происхождении одного из самых громких и устрашающих звуков в природе?

В некотором смысле мы все — современные версии Бенджамина Франклина, пытающиеся выяснить и постичь в этом грозном явлении то, что пока еще находится за пределами нашего понимания. В конце 1980-х годов ученые впервые сфотографировали разные формы молний, сверкающих высоко-высоко в облаках. Одна из разновидностей называется красными призраками и состоит из красновато-оранжевых электрических разрядов, происходящих в 50–90 километрах над землей. А есть еще синие струи — они гораздо больше, иногда длиной до 70 километров, и возникают в верхних слоях атмосферы. Но мы знаем о них всего лишь немногим более двадцати лет, и нам еще очень мало известно о причинах этого потрясающего природного явления. Даже несмотря на то, что люди изучили электричество уже весьма детально, грозы по-прежнему покрыты завесой тайны — а ведь они случаются на нашей планете около 45 тысяч раз в день.

От чего образуется молния. Откуда берутся гром и молния? Деятельность человека, вызывающая молнию

Доктор биологических наук, кандидат физико-математических наук К. БОГДАНОВ.

В каждый момент времени в разных точках Земли сверкают молнии более 2000 гроз. В каждую секунду около 50 молний ударяются в поверхность земли, и в среднем каждый ее квадратный километр молния поражает шесть раз за год. Еще Б. Франклин показал, что молнии, бьющие по земле из грозовых облаков, – это электрические разряды, переносящие на нее отрицательный заряд величиной несколько десятков кулон, а амплитуда тока при ударе молнии составляет от 20 до 100 кА. Скоростная фотосъемка показала, что разряд молнии длится несколько десятых долей секунды и состоит из нескольких еще более коротких разрядов. Молнии издавна интересуют ученых, но и в наше время об их природе мы знаем лишь немного больше, чем 250 лет тому назад, хотя смогли их обнаружить даже на других планетах.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Способность электризации трением различных материалов. Материал из трущейся пары, находящийся выше в таблице, заряжается положительно, а ниже – отрицательно.

Отрицательно заряженный низ облака поляризует поверхность Земли под собой так, что она заряжается положительно, и, кода появляются условия для электрического пробоя, возникает разряд молнии.

Распределение частоты гроз по поверхности суши и океанов. Самые темные места на карте соответствуют частотам не более 0,1 грозы в год на квадратный километр, а самые светлые – более 50.

Зонт с громоотводом. Модель продавалась в XIX веке и пользовалась спросом.

Выстрел жидкостью или лазером по грозовой туче, нависшей над стадионом, уводит разряд молнии в сторону.

Несколько разрядов молний, вызванных пуском ракеты в грозовую тучу. Левая вертикальная прямая – след ракеты.

Крупный «ветвистый» фульгурит весом 7,3 кг, найденный автором на окраине Москвы.

Полые цилиндрические фрагменты фульгурита, образованные из оплавленного песка.

Белый фульгурит из Техаса.

Молния – вечный источник подзарядки электрического поля Земли . В начале XX века с помощью атмосферных зондов измерили электрическое поле Земли. Его напряженность у поверхности оказалась равной примерно 100 В/м, что соответствует суммарному заряду планеты около 400 000 Кл. Переносчиком зарядов в атмосфере Земли служат ионы, концентрация которых увеличивается с высотой и достигает максимума на высоте 50 км, где под действием космического излучения образовался электропроводящий слой – ионосфера. Поэтому электрическое поле Земли – это поле сферического конденсатора с приложенным напряжением около 400 кВ. Под действием этого напряжения из верхних слоев в нижние все время течет ток силой 2-4 кА, плотность которого составляет 1-2 . 10 -12 А/м 2 , и выделяется энергия до 1,5 ГВт. И это электрическое поле исчезло бы, если бы не было молний! Поэтому в хорошую погоду электрический конденсатор – Земля – разряжается, а при грозе заряжается.

Человек не чувствует электрического поля Земли, так как его тело – хороший проводник. Поэтому заряд Земли находится и на поверхности тела человека, локально искажая электрическое поле. Под грозовым облаком плотность наведенных на земле положительных зарядов может значительно возрастать, а напряженность электрического поля – превышать 100 кВ/м, в 1000 раз больше ее значения в хорошую погоду. В результате во столько же раз увеличивается положительный заряд каждого волоска на голове человека, стоящего под грозовой тучей, и они, отталкиваясь друг от друга, встают дыбом.

Электризация – удаление “заряженной” пыли. Чтобы понять, как облако разделяет электрические заряды, вспомним, что такое электризация. Легче всего зарядить тело, потерев его о другое. Электризация трением – самый старый способ получения электрических зарядов. Само слово “электрон” в переводе с греческого на русский означает янтарь, так как янтарь всегда заряжался отрицательно при трении о шерсть или шелк. Величина заряда и его знак зависят от материалов трущихся тел.

Считается, что тело, до того как его стали тереть о другое, электронейтрально. Действительно, если оставить заряженное тело в воздухе, то к нему начнут прилипать противоположно заряженные частицы пыли и ионы. Таким образом, на поверхности любого тела находится слой “заряженной” пыли, нейтрализующий заряд тела. Поэтому электризация трением – это процесс частичного снятия “заряженной” пыли с обоих тел. При этом результат будет зависеть от того, на сколько лучше или хуже снимается “заряженная” пыль с трущихся тел.

Облако – фабрика по производству электрических зарядов. Трудно представить, что в облаке находится пара материалов из перечисленных в таблице. Однако на телах может оказаться различная “заряженная” пыль, даже если они сделаны из одного того же материала, – достаточно, чтобы микроструктура поверхности отличалась. Например, при трении гладкого тела о шероховатое оба будут электризовываться.

Грозовое облако – это огромное количество пара, часть которого конденсировалось в виде мельчайших капелек или льдинок. Верх грозового облака может находиться на высоте 6-7 км, а низ нависать над землей на высоте 0,5-1 км. Выше 3-4 км облака состоят из льдинок разного размера, так как температура там всегда ниже нуля. Эти льдинки находятся в постоянном движении, вызванном восходящими потоками теплого воздуха от нагретой поверхности земли. Мелкие льдинки легче, чем крупные, увлекаются восходящими потоками воздуха. Поэтому “шустрые” мелкие льдинки, двигаясь в верхнюю часть облака, все время сталкиваются с крупными. При каждом таком столкновении происходит электризация, при которой крупные льдинки заряжаются отрицательно, а мелкие – положительно. Со временем положительно заряженные мелкие льдинки оказываются в верхней части облака, а отрицательно заряженные крупные – внизу. Другими словами, верхушка грозы заряжена положительно, а низ – отрицательно. Все готово для разряда молнии, при котором происходит пробой воздуха и отрицательный заряд с нижней части грозовой тучи перетекает на Землю.

Молния – привет из космоса и источник рентгеновского излучения. Однако само облако не в состоянии так наэлектризовать себя, чтобы вызвать разряд между своей нижней частью и землей. Напряженность электрического поля в грозовом облаке никогда не превышает 400 кВ/м, а электрический пробой в воздухе происходит при напряженности больше 2500 кВ/м. Поэтому для возникновения молнии необходимо что-то еще кроме электрического поля. В 1992 году российский ученый А. Гуревич из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) предположил, что своеобразным зажиганием для молнии могут быть космические лучи – частицы высоких энергий, обрушивающиеся на Землю из космоса с околосветовыми скоростями. Тысячи таких частиц каждую секунду бомбардируют каждый квадратный метр земной атмосферы.

Согласно теории Гуревича, частица космического излучения, сталкиваясь с молекулой воздуха, ионизирует ее, в результате чего образуется огромное число электронов, обладающих высокой энергией. Попав в электрическое поле между облаком и землей, электроны ускоряются до околосветовых скоростей, ионизируя путь своего движения и, таким образом, вызывая лавину электронов, движущихся вместе с ними к земле. Ионизированный канал, созданный этой лавиной электронов, используется молнией для разряда (см. “Наука и жизнь” № 7, 1993 г.).

Каждый, кто видел молнию, заметил, что это не ярко светящаяся прямая, соединяющая облако и землю, а ломаная линия. Поэтому процесс образования проводящего канала для разряда молнии называют ее “ступенчатым лидером”. Каждая из таких “ступенек” – это место, где разогнавшиеся до околосветовых скоростей электроны остановились из-за столкновений с молекулами воздуха и изменили направление движения. Доказательство для такой интерпретации ступенчатого характера молнии – вспышки рентгеновского излучения, совпадающие с моментами, когда молния, как бы спотыкаясь, изменяет свою траекторию. Недавние исследования показали, что молния служит довольно мощным источником рентгеновского излучения, интенсивность которого может составлять до 250 000 электронвольт, что примерно в два раза превышает ту, которую используют при рентгене грудной клетки.

Как вызвать разряд молнии? Изучать то, что произойдет непонятно где и когда, очень сложно. А именно так в течение долгих лет работали ученые, исследующие природу молний. Считается, что грозой на небе руководит Илья-пророк и нам не дано знать его планы. Однако ученые очень давно пытались заменить Илью-пророка, создавая проводящий канал между грозовой тучей и землей. Б. Франклин для этого во время грозы запускал воздушный змей, оканчивающийся проволокой и связкой металлических ключей. Этим он вызывал слабые разряды, стекающие вниз по проволоке, и первым доказал, что молния – это отрицательный электрический разряд, стекающий с облаков на землю. Опыты Франклина были чрезвычайно опасными, и один из тех, кто их пытался повторить, – российский академик Г. В. Рихман – в 1753 году погиб от удара молнии.

В 1990-х годах исследователи научились вызывать молнии, не подвергая опасности свою жизнь. Один из способов вызвать молнию – запустить с земли небольшую ракету прямо в грозовую тучу. Вдоль всей траектории ракета ионизирует воздух и создает таким образом проводящий канал между тучей и землей. И если отрицательный заряд низа тучи достаточно велик, то вдоль созданного канала происходит разряд молнии, все параметры которого регистрируют приборы, расположенные рядом со стартовой площадкой ракеты. Чтобы создать еще лучшие условия для разряда молнии, к ракете присоединяют металлический провод, соединяющий ее с землей.

Молния: подарившая жизнь и двигатель эволюции . В 1953 году биохимики С. Миллер (Stanley Miller) и Г. Юри (Harold Urey) показали, что одни из “кирпичиков” жизни – аминокислоты могут быть получены путем пропускания электрического разряда через воду, в которой растворены газы “первобытной” атмосферы Земли (метан, аммиак и водород). Спустя 50 лет другие исследователи повторили эти опыты и получили те же результаты. Таким образом, научная теория зарождения жизни на Земле отводит удару молнии основополагающую роль.

При пропускании коротких импульсов тока через бактерии в их оболочке (мембране) появляются поры, через которые внутрь могут проходить фрагменты ДНК других бактерий, запуская один из механизмов эволюции.

Почему зимой грозы очень редки? Ф. И. Тютчев, написав “Люблю грозу в начале мая, когда весенний первый гром…”, знал, что зимой гроз почти не бывает. Чтобы образовалось грозовое облако, необходимы восходящие потоки влажного воздуха. Концентрация насыщенных паров растет с повышением температуры и максимальна летом. Разница температур, от которой зависят восходящие потоки воздуха, тем больше, чем выше его температура у поверхности земли, так как на высоте нескольких километров его температура не зависит от времени года. Значит, интенсивность восходящих потоков максимальна тоже летом. Поэтому и грозы у нас чаще всего летом, а на севере, где и летом холодно, грозы довольно редки.

Почему грозы чаще над сушей, чем над морем? Чтобы облако разрядилось, в воздухе под ним должно быть достаточное число ионов. Воздух, состоящий только из молекул азота и кислорода, не содержит ионов, и его очень тяжело ионизировать даже в электрическом поле. А вот если в воздухе много инородных частиц, например пыли, то и ионов тоже много. Ионы образуются при движении частиц в воздухе аналогично тому, как электризуются при трении друг о друга различные материалы. Очевидно, что пыли в воздухе гораздо больше над сушей, чем над океанами. Поэтому-то грозы и гремят над сушей чаще. Замечено также, что прежде всего молнии бьют по тем местам, где в воздухе особенно велика концентрация аэрозолей – дымов и выбросов предприятий нефтеперерабатывающей промышленности.

Как Франклин отклонил молнию. К счастью, большинство разрядов молнии происходят между облаками и поэтому угрозы не представляют. Однако считается, что каждый год молнии убивают более тысячи людей по всему миру. По крайней мере, в США, где ведется такая статистика, каждый год от удара молнии страдают около 1000 человек и более ста из них погибают. Ученые давно пытались защитить людей от этой “кары божьей”. Например, изобретатель первого электрического конденсатора (лейденской банки) Питер ван Мушенбрук (1692-1761) в статье об электричестве, написанной для знаменитой французской Энциклопедии, защищал традиционные способы предотвращения молнии – колокольный звон и стрельбу из пушек, которые, как он считал, оказываются довольно эффективными.

Бенджамин Франклин, пытаясь защитить Капитолий столицы штата Мериленд, в 1775 году прикрепил к зданию толстый железный стержень, который возвышался над куполом на несколько метров и был соединен с землей. Ученый отказался патентовать свое изобретение, желая, чтобы оно как можно скорее начало служить людям.

Весть о громоотводе Франклина быстро разнеслась по Европе, и его выбрали во все академии, включая и Российскую. Однако в некоторых странах набожное население встретило это изобретение с возмущением. Сама мысль, что человек так легко и просто может укротить главное оружие “божьего гнева”, казалась кощунственной. Поэтому в разных местах люди из благочестивых соображений ломали громоотводы. Любопытный случай произошел в 1780 году в небольшом городке Сент-Омер на севере Франции, где горожане потребовали снести железную мачту громоотвода, и дело дошло до судебного разбирательства. Молодой адвокат, защищавший громоотвод от нападок мракобесов, построил защиту на том, что и разум человека, и его способность покорять силы природы имеют божественное происхождение. Все, что помогает спасти жизнь, во благо – доказывал молодой адвокат. Он выиграл процесс и снискал большую известность. Адвоката звали Максимилиан Робеспьер. Ну а сейчас портрет изобретателя громоотвода – самая желанная репродукция в мире, ведь она украшает известную всем стодолларовую купюру.

Как можно защититься от молнии с помощью водяной струи и лазера . Недавно был предложен принципиально новый способ борьбы с молниями. Громоотвод создадут из… струи жидкости, которой будут стрелять с земли непосредственно в грозовые облака. Громоотводная жидкость представляет собой солевой раствор, в который добавлены жидкие полимеры: соль предназначена для увеличения электропроводности, а полимер препятствует “распаду” струи на отдельные капельки. Диаметр струи составит около сантиметра, а максимальная высота – 300 метров. Когда жидкий громоотвод доработают, им оснастят спортивные и детские площадки, где фонтан включится автоматически, когда напряженность электрического поля станет достаточно высокой, а вероятность удара молнии – максимальной. По струе жидкости с грозового облака будет стекать заряд, делая молнию безопасной для окружающих. Аналогичную защиту от разряда молнии можно сделать и с помощью лазера, луч которого, ионизируя воздух, создаст канал для электрического разряда вдали от скопления людей.

Может ли молния сбить нас с пути? Да, если вы пользуетесь компасом. В известном романе Г. Мелвила “Моби Дик” описан именно такой случай, когда разряд молнии, создавший сильное магнитное поле, перемагнитил стрелку компаса. Однако капитан судна взял швейную иглу, ударил по ней, чтобы намагнитить, и поставил ее вместо испорченной стрелки компаса.

Может ли вас поразить молния внутри дома или самолета? К сожалению, да! Ток грозового разряда может войти в дом по телефонному проводу от рядом стоящего столба. Поэтому при грозе старайтесь не пользоваться обычным телефоном. Считается, что говорить по радиотелефону или по мобильному безопасней. Не следует во время грозы касаться труб центрального отопления и водопровода, которые соединяют дом с землей. Из этих же соображений специалисты советуют при грозе выключать все электрические приборы, в том числе компьютеры и телевизоры.

Что касается самолетов, то, вообще говоря, они стараются облетать районы с грозовой активностью. И все-таки в среднем раз в год в один из самолетов попадает молния. Ее ток поразить пассажиров не может, он стекает по внешней поверхности самолета, но способен вывести из строя радиосвязь, навигационное оборудование и электронику.

Фульгурит – окаменевшая молния. При разряде молнии выделяется 10 9 -10 10 джоулей энергии. Большая ее часть тратится на создание ударной волны (гром), нагрев воздуха, световую вспышку и другие электромагнитные волны, и только маленькая часть выделяется в том месте, где молния входит в землю. Однако и этой “маленькой” части вполне достаточно, чтобы вызвать пожар, убить человека и разрушить здание. Молния может разогреть канал, по которому она движется, до 30 000° С, в пять раз выше температуры на поверхности Солнца. Температура внутри молнии гораздо больше температуры плавления песка (1600-2000°C), но расплавится песок или нет, зависит еще и от длительности молнии, которая может составлять от десятков микросекунд до десятых долей секунды. Амплитуда импульса тока молнии обычно равна нескольким десяткам килоампер, но иногда может превышать и 100 кА. Самые мощные молнии и вызывают рождение фульгуритов – полых цилиндров из оплавленного песка.

Слово “фульгурит” происходит от латинского fulgur, что означает молния. Самые длинные из раскопанных фульгуритов уходили под землю на глубину более пяти метров. Фульгуритами также называют оплавленности твердых горных пород, образованные ударом молнии; они иногда в большом количестве встречаются на скалистых вершинах гор. Фульгуриты, состоящие из переплавленного кремнезема, обыкновенно представляют собой конусообразные трубочки толщиной с карандаш или с палец. Их внутренняя поверхность гладкая и оплавленная, а наружная образована приставшими к оплавленной массе песчинками. Цвет фульгуритов зависит от примесей минералов в песчаной почве. Большинство из них имеют рыжевато-коричневый, серый или черный цвет, однако встречаются зеленоватые, белые или даже полупрозрачные фульгуриты.

По-видимому, первое описание фульгуритов и их связи с ударами молнии было сделано в 1706 году пастором Д. Германом (David Hermann). Впоследствии многие находили фульгуриты вблизи людей, пораженных разрядом молнии. Чарльз Дарвин во время кругосветного путешествия на корабле “Бигль”, обнаружил на песчаном берегу вблизи Мальдонадо (Уругвай) несколько стеклянных трубочек, уходящих в песок вертикально вниз более чем на метр. Он описал их размеры и связал их образование с разрядами молний. Известный американский физик Роберт Вуд получил “автограф” молнии, которая чуть не убила его:

“Прошла сильная гроза, и небо над нами уже прояснилось. Я пошел через поле, которое отделяет наш дом от дома моей свояченицы. Я прошел ярдов десять по тропинке, как вдруг меня позвала моя дочь Маргарет. Я остановился секунд на десять и едва лишь двинулся дальше, как вдруг небо прорезала яркая голубая линия, с грохотом двенадцатидюймового орудия ударив в тропинку в двадцати шагах передо мной и подняв огромный столб пара. Я пошел дальше, чтобы посмотреть, какой след оставила молния. В том месте, где ударила молния, было пятно обожженного клевера дюймов в пять диаметром, с дырой посередине в полдюйма…. Я возвратился в лабораторию, расплавил восемь фунтов олова и залил в отверстие… То, что я выкопал, когда олово затвердело, было похоже на огромный, слегка изогнутый собачий арапник, тяжелый, как и полагается, в рукоятке и постепенно сходящийся к концу. Он был немного длиннее трех футов” (цитируется по В. Сибрук. Роберт Вуд. – М.: Наука, 1985, с. 285).

Появление стеклянной трубочки в песке при разряде молнии связано с тем, что между песчинками всегда находятся воздух и влага. Электрический ток молнии за доли секунд раскаляет воздух и водяные пары до огромных температур, вызывая взрывообразный рост давления воздуха между песчинками и его расширение, что слышал и видел Вуд, чудом не ставший жертвой молнии. Расширяющийся воздух образует цилиндрическую полость внутри расплавленного песка. Последующее быстрое охлаждение фиксирует фульгурит – стеклянную трубочку в песке.

Часто аккуратно выкопанный из песка фульгурит по форме напоминает корень дерева или ветвь с многочисленными отростками. Такие ветвистые фульгуриты образуются, когда разряд молнии попадает во влажный песок, который, как известно, имеет бo”льшую электропроводность, чем сухой. В этих случаях ток молнии, входя в почву, сразу начинает растекаться в стороны, образуя структуру, похожую на корень дерева, а рождающийся при этом фульгурит лишь повторяет эту форму. Фульгурит очень хрупок, и попытки очистить от прилипшего песка нередко приводят к его разрушению. Особенно это относится к ветвистым фульгуритам, образовавшимся во влажном песке.

Тучи раскинули крылья и солнце от нас закрыли…

Почему иногда во время дождя мы слышим гром и видим молнию? Откуда берутся эти вспышки? Вот сейчас мы подробно об этом и расскажем.

Что же такое – молния?

Что такое молния ? Это удивительное и очень загадочное явление природы. Она почти всегда бывает во время грозы. Кого-то изумляет, кого-то пугает. Пишут о молнии поэты, изучают это явление ученые. Но многое осталось неразгаданным.

Одно известно точно – это гигантская искра. Словно взорвался миллиард электрических лампочек! Длина ее огромна – несколько сотен километров! И от нас она очень далеко. Вот почему сначала мы видим ее, а только потом – слышим. Гром – это «голос» молнии. Ведь свет долетает до нас быстрей, чем звук.

А еще молнии бывают на других планетах. Например, на Марсе или Венере. Обычная молния длится всего долю секунды. Состоит она при этом из нескольких разрядов. Появляется молния иногда совсем неожиданно.

Как образуется молния?

Рождается молния обычно в грозовом облаке, высоко над землей. Грозовые облака появляются, когда воздух начинает сильно нагреваться. Вот почему после сильной жары бывают потрясающие грозы. Миллиарды заряженных частичек буквально слетаются в то место, где она зарождается. И когда их собирается очень-очень много, они вспыхивают. Вот откуда берется молния – из грозовой тучи. Она может ударить в землю. Земля притягивает ее. Но может разорваться и в самом облаке. Все зависит от того, какая это молния.

Какие бывают молнии?

Виды молний бывают разные. И знать об этом нужно. Это не только «ленточка» на небе. Все эти «ленточки» отличаются друг от друга.

Молния – это всегда удар, это всегда разряд между чем-то. Их насчитывают более десяти! Назовем пока только самые основные, прилагая к ним картинки молнии:

  • Между грозовой тучей и землей. Это те самые «ленточки», к которым мы привыкли.

Между высоким деревом и тучей. Та же самая «ленточка», но удар направлен в другую сторону.

Ленточная молния – когда не одна «ленточка», а несколько параллельно.

  • Между облаком и облаком, или просто «разыграется» в одном облаке. Такой вид молнии часто можно увидеть во время грозы. Просто нужно быть внимательным.

  • Бывают и горизонтальные молнии, которые земли вообще не касаются. Они наделены колоссальной силой и считаются самыми опасными

  • А о шаровых молниях слышали все! Мало только, кто их видел. Еще меньше тех, кто желал бы их увидеть. А есть и такие люди, которые в их существование не верят. Но шаровые молнии существуют! Сфотографировать такую молнию сложно. Взрывается она быстро, хотя может и «погулять», а вот человеку рядом с ней лучше не двигаться – опасно. Так что – не до фотоаппарата тут.

  • Вид молнии с очень красивым названием – «Огни Святого Эльма». Но это не совсем молния. Это сияние, которое появляется в конце грозы на остроконечных зданиях, фонарях, корабельных мачтах. Тоже искра, только не затухающая и не опасная. Огни Святого Эльма – это очень красиво.

  • Вулканические молнии возникают при извержении вулкана. Сам вулкан уже имеет заряд. Это, вероятно, и является причиной возникновения молнии.

  • Спрайтовые молнии – это такие, которые с Земли не увидишь. Они возникают над облаками и их изучением пока мало кто занимается. Молнии эти похожи на медуз.

  • Пунктирная молния почти не изучена. Наблюдать ее можно крайне редко. Визуально она действительно похожа на пунктир – будто молния-ленточка тает.

Вот такие вот бывают молнии разные. Только закон для них один – электрический разряд.

Заключение.

Еще в древности молния считалась и знамением, и яростью Богов. Она была загадкой раньше и остается ею сейчас. Как бы ни раскладывали ее на мельчайшие атомы и молекулы! И всегда это – безумно красиво!

Вот еще недавно чистое, ясное небо затянули облака. Упали первые капли дождя. А в скором времени стихия продемонстрировала земле свою силу. Гром и молния пронзили грозовое небо. Откуда приходят подобные явления? Человечество множество веков видело в них проявление божественной силы. Сегодня мы знаем о возникновении таких явлений.

Происхождение грозовых туч

Облака появляются в небе из конденсата, поднимающегося высоко над землей, и парят в небе. Тучи же более тяжелые и большие. Они приносят с собой все “спецэффекты”, присущие непогоде.

Грозовые облака отличаются от обычных наличием заряда электричества. Причем есть тучи с положительным зарядом, а есть с отрицательным.

Чтобы понять, откуда берутся гром и молния, следует подняться выше над землей. В небе, где нет препятствий для вольного полета, дуют ветра сильнее, чем на земле. Именно они провоцируют заряд в облаках.

Происхождение грома и молнии может объяснить всего одна капля воды. Она имеет положительный заряд электричества в центре и отрицательный снаружи. Ветер разбивает ее на части. Одна из них остается с отрицательным зарядом и имеет меньший вес. Более тяжелые положительно заряженные капли образуют такие же тучи.

Дождь и электричество

До того как в грозовом небе появятся гром и молния, ветер разделяет облака на положительно и отрицательно заряженные. Дождь, падающий на землю, уносит часть этого электричества с собой. Между тучей и поверхностью земли образовывается притяжение.

Отрицательный заряд тучи будет притягивать положительный на земле. Это притяжение будет располагаться равномерно на всех поверхностях, находящихся на возвышенности, и проводящих ток.

И вот дождь создает все условия для появления грома и молнии. Чем выше предмет к туче, тем легче молнии пробиться к нему.

Происхождение молнии

Погода подготовила все условия, которые помогут появиться всем ее эффектам. Она создала тучи, откуда берутся гром и молния.

Заряженная отрицательным электричеством крыша притягивает к себе положительный заряд наиболее возвышенного предмета. Его отрицательное электричество уйдет в землю.

Обе эти противоположности стремятся притянуться друг к другу. Чем больше в туче электричества, тем больше его и в самом возвышенном предмете.

Накапливаясь в туче, электричество может прорвать слой воздуха, находящийся между ней и предметом, и появится сверкающая молния, прогремит гром.

Как развивается молния

Когда бушует гроза, молния, гром сопровождают ее беспрестанно. Чаще всего искра происходит из отрицательно заряженной тучи. Она развивается постепенно.

Сначала из тучи по каналу, направленному к земле, течет небольшой поток электронов. В этом месте тучи скапливаются электроны, двигающиеся с большой скоростью. Благодаря этому электроны сталкиваются с атомами воздуха и разбивают их. Получаются отдельные ядра, а также электроны. Последние также устремляются к земле. Пока они движутся по каналу, все первичные и вторичные электроны снова расщепляют стоящие у них на пути атомы воздуха на ядра и электроны.

Весь процесс похож на лавину. Он двигается по нарастающей. Воздух разогревается, его проводимость увеличивается.

Все сильнее электричество из тучи стекается к земле со скоростью 100 км/с. В этот момент молния пробивает себе канал к земле. По этой дороге, проложенной лидером, электричество начинает течь еще быстрее. Происходит разряд, имеющий огромную силу. Достигая своего пика, разряд уменьшается. Канал, разогретый таким мощным током, светится. И в небе становится видно молнию. Протекает такой разряд недолго.

После первого разряда часто следует второй по проложенному каналу.

Как появляется гром

Гром, молния, дождь неразлучны при грозе.

Гром возникает по следующей причине. Ток в канале молнии образуется очень быстро. Воздух при этом очень нагревается. От этого он расширяется.

Это происходит так быстро, что напоминает взрыв. Такой толчок сильно сотрясает воздух. Эти колебания и приводят к появлению громкого звука. Вот откуда берутся молния и гром.

Как только электричество из тучи достигнет земли и исчезнет из канала, он очень быстро охлаждается. Сжатие воздуха также приводит к раскатам грома.

Чем больше молний прошло по каналу (их может быть до 50 штук), тем продолжительнее сотрясения воздуха. Этот звук отражается от предметов и туч, и происходит эхо.

Почему есть интервал между молнией и громом

В грозу за появлением молнии следует гром. Опоздание его от молнии происходит из-за разных скоростей их движения. Звук движется с относительно небольшой скоростью (330 м/с). Это всего в 1,5 раза быстрее движения современного “Боинга”. Скорость света гораздо больше скорости звука.

Благодаря такому интервалу можно определить, как далеко от наблюдателя находятся сверкающие молнии и гром.

Например, если между молнией и громом прошло 5 с, это значит, что звук прошел 330 м 5 раз. Путем умножения легко посчитать, что молнии от наблюдателя были на расстоянии 1650 м. Если гроза проходит ближе, чем 3 км от человека, она считается близкой. Если расстояние в соответствии с появлением молнии и грома дальше, то и гроза дальняя.

Молния в цифрах

Гром и молния были изменены учеными, и результаты их исследований представлены общественности.

Было установлено, что разница потенциалов, предшествующих молнии, достигает миллиардов вольт. Сила тока при этом в момент разряда достигает 100 тыс. А.

Температура в канале разогревается до 30 тыс. градусов и превышает температуру на поверхности Солнца. От облаков до земли молния проходит со скоростью 1000 км/с (за 0,002 с).

Внутренний канал, по которому течет ток, не превышает 1 см, хотя видимый достигает 1 м.

В мире непрерывно происходит около 1800 гроз. Вероятность быть убитым молнией составляет 1:2000000 (такая же, как умереть при падении с кровати). Вероятность увидеть шаровую молнию равна 1 к 10000.

Шаровая молния

На пути изучения того, откуда гром и молния происходят в природе, самым загадочным явлением выступает шаровая молния. Эти круглые огненные разряды до конца еще не изучены.

Чаще всего форма такой молнии напоминает грушу или арбуз. Она существует до нескольких минут. Появляется в конце грозы в виде красных сгустков от 10 до 20 см в поперечнике. Наибольшая шаровая молния, сфотографированная однажды, была около 10 м в диаметре. Она издает жужжащий, шипящий звук.

Исчезнуть может тихо или с небольшим треском, оставляя запах гари и дымок.

Движение молнии не зависит от ветра. Их тянет в закрытые помещения через окна, двери и даже щели. Если соприкасаются с человеком, оставляют сильные ожоги и могут привести к летальному исходу.

До сих пор причины появления шаровой молнии были неизвестны. Однако это не является свидетельством ее мистического происхождения. В этой области ведутся исследования, которые смогут объяснить сущность такого явления.

Ознакомившись с такими явлениями, как гром и молния, можно понять механизм их возникновения. Это последовательный и довольно сложный физико-химический процесс. Он представляет собой одно из самых интересных явлений природы, которое встречается повсеместно и потому затрагивает практически каждого человека на планете. Ученые разгадали загадки практически всех видов молний и даже измеряли их. Шаровая молния на сегодняшний день выступает единственной нераскрытой тайной природы в области образования подобных явлений природы.

Молния представляет собой мощнейший разряд электрической энергии. Природа его возникновения заключается в сильной электризации туч либо земной поверхности. По этой причине разряды происходят в самих облаках или между двумя соседними, или между облаком или землей. Большинство людей грозы боится. Явление действительно страшное. Мрачного вида тучи укрывают солнце, громыхает гром, сверкает молния, идет сильный ливень. Но откуда берется молния, как объяснить ребенку, что происходит наверху?

Откуда берется гром и молния объяснение для детей

Гремит гром и появляются молнии. Процесс возникновения молнии разделяют на первый удар и все последующие. Причина в том, что первичный удар создает путь для электороразряда. В нижней части тучи накапливается отрицательный разряд.

А положительным зарядом обладает земная поверхность. По этой причине электроны, расположенные в туче, притягиваются к земле и устремляются вниз. Как только первые электроны достигают поверхности земли, создается свободный для пропуска электрических разрядов канал, по которому оставшиеся электроны устремляются вниз. Электроны возле земли первыми уходят из канала. На их место спешат попасть другие. Создается условие, при котором весь отрицательный разряд энергии выходит из тучи, создавая мощный поток электричества, направленный в землю. Вот в такой момент и возможна вспышка молнии, сопровождающаяся раскатом грома.

Откуда берется шаровая молния

Молнии называют шаровыми? Такая молния считается особым видом, представляет собой плывущий по воздуху светящийся шар. Размер ее от десяти до двадцати сантиметров, цвет голубой, оранжевый или белый. Температура такого шара настолько велика, что при неожиданном разрыве окружающая его жидкость испаряется, а металлические или стеклянные предметы плавятся.

Существовать такой шарик способен длительное время. При перемещении он может неожиданно сменить свое направление, зависнуть в воздухе на несколько секунд, резко отклониться в одну из сторон.


Образуется шаровая молния чаще всего во время грозы, но бывают случаи, когда ее видят в солнечную погоду. Ее появление происходит в одном экземпляре, неожиданно. Шар способен спуститься с туч, появиться в воздухе из-за столба или дерева довольно неожиданно. Она способна проникнуть в замкнутое пространство через розетку, телевизор.

Откуда гроза и молния

Стихии, чтобы проявить свою силу, необходимы определенные обстоятельства. Наэлектризованные облака создают молнию. Но чтобы пробить атмосферный слой, не в каждом облаке содержится достаточная для этого мощность. Грозовым будет считаться то облако, высота которого достигает нескольких тысяч метров. Низ тучи располагается у земной поверхности, температурный режим там выше, чем в верхней части облака, где капли воды способны замерзать.

Массы воздуха находятся в постоянном движении. Теплый воздух уходит вверх, – опускается. При движении частиц они электризуются. В различных частях облака накапливается неодинаковый потенциал. При достижении критического значения происходит вспышка, которую сопровождают раскаты грома.

Опасные молнии

Обычно за первым ударом следует второй. Связано это стем, что электроны на первой вспышке ионизируют воздух, создавая возможность второму прохождению электронов. Поэтому последующие вспышки происходят почти без пауз, ударяя в одно и то же место. Появляющаяся из тучи молния способна причинить существенный вред своим электрическим разрядом для человека. Даже если ее удар придется рядом, последствия негативно скажутся на здоровье.

При грозе необходимо быть на суше, как можно ближе к поверхности земли. Желательно при этом не пользоваться мобильными устройствами.

Сам процесс образования молнии можно разделить на первичный удар и все остальные. Это обосновано тем, что первичный удар молнии, в отличие от других, проделывает путь (канал) для электрического разряда. Происходит это следующим образом. В нижней части тучи скапливается мощный отрицательный заряд. Поверхность земли имеет положительный заряд. Таким образом, электроны, лежащие на дне тучи, под действием разности потенциалов устремляются вниз.

Данный процесс еще не дает никакой вспышки света. В какой-то момент они останавливаются на несколько микросекунд, а после продолжают движение в другом направлении, пробивая себе дорогу к . Каждый такой шаг с остановкой образует ступенчатую структуру. Когда электроны достигают земной поверхности, образуется свободный для прохождения электрических зарядов канал, по которому остальные электроны огромным потоком устремляются вниз.

Электроны, находящиеся вблизи поверхности земли, первые покидают канал, образуя позади себя положительно заряженное место. В это место устремляются близлежащие электроны. Таким образом, весь отрицательный электрический заряд покидает тучу, образуя мощный электрический поток, направленный . Именно в этот момент можно увидеть вспышку света, а после нее услышать гром.

Повторные удары молнии

После того как первичный удар уже образовал канал для прохождения электронов, повторный удар проходит по тому же пути. Это обусловлено тем, что электроны при первичном ударе ионизуют воздух вокруг себя, поэтому для вторичных электронов проводящий канал уже обеспечен. Таким образом, вторичный и последующий удары молнии происходят без пауз и остановок, свойственных первичному удару. Зачастую бывает один-два удара, но нередко можно заметить, как бьет пять-шесть раз в одно и то же место.

Бывает, что лидирующая ветка молнии начинает ветвиться. Такое возможно в том случае, если электроны первичного канала себе разные пути. В этом случае, если одна из ветвей достигает земли гораздо раньше другой, то первая прокладывает себе путь вверх и достигает начала второй ветви. В этот момент основная ветвь опорожняет неосновную, и у наблюдателя складывается впечатление, что именно вторая ветвь бьет по земле, а не первая.

Как правило, где-то в ста метрах от почвы процесс проникновения электронов несколько усложняется. Например, если в месте удара есть какой-нибудь высокий или заостренный предмет, то вследствие образования мощного электрического поля разряд начинает подниматься уже с самого этого предмета, не дожидаясь удара электронов. Таким образом, электроны достигают не поверхности земли, а встречного разряда.

Молния Бенджамина Франклина | Политех (Политехнический музей)

В этот день 262 года назад был поставил эксперимент, доказавший, что молния — это всего лишь мощный электрический разряд.

Совсем недавно Интернет взорвала редкая видеозапись удара молнии «из партера», случайно сделанная Скоттом Шеппардом, едва не погибшим при съемке.

Моментальность и сила происходящего поражает — недаром громовержцы и метатели молний так часто были самыми главными и грозными из древних божеств, а сама природа молнии оставалась неясной вплоть до Нового времени. Лишь 262 года назад, 15 июня 1752 года, Бенджамин Франклин поставил эксперимент, доказавший, что молния — это всего лишь мощный электрический разряд.

Для этого Франклин укрепил на воздушном змее медный стержень, а к противоположному концу тросика, который удерживал змея в воздухе, привязал металлический ключ. Задумка была проста: если молния представляет собой электричество, то после ее удара заряд пропутешествует по мокрому тросу, и на ключе можно будет увидеть разряд.

15 июня 1752 года Франклин запустил змея из окна собственного дома прямо в глубину грозовой тучи. Эксперимент удался. Более того ученый, в отличие от множества своих коллег, изучавших атмосферное электричество, догадался обезопасить себя громоотводом и остался жив.

Вы можете своими глазами убедиться в электрической природе молний, посетив новую экспозицию Политехнического музея «Россия делает сама», которая весной 2014 года открылась на ВДНХ в павильоне №26.

Вольтова дуга — электрический разряд в газе — образуется между двумя электродами, на которые подается напряжение. Попробуйте соединить их с помощью специальной ручки, зажигая дугу, а затем развести на некоторое расстояние, растягивая разряд в длину, пока он не погаснет. Почувствуйте себя громовержцем — хотя бы для жителей макета крошечной деревни внизу.

Время работы экспозиции «Россия делает сама»:
вт.-пт.: 10:00 — 20:00
сб.-вс.: 10:00 — 21:00
пн. – выходной день
Кассы закрываются за час до окончания работы выставки.
Стоимость входных билетов: 150−300р.

Что вызывает молнию

Молния, вспыхивающая 100 раз в секунду в разных местах планеты и достигающая температуры 30000 °С,— явление, одновременно привычное и пугающее. Обычно эти электрические разряды обнаруживаются в кучево-дождевых облаках, но могут также накапливаться и в слоисто-дождевых облаках, в снежных и пыльных бурях и даже в газах действующего вулкана.

Гроза начинается тогда, когда облако аккумулирует электрический заряд. Это происходит, когда кристаллы льда, водяные капли и другие частички в поднимающихся и опускающихся токах воздуха в облаках сталкиваются, вырабатывая электричество. Атмосфера, как правило, выступает в роли изолятора, не позволяя этому электричеству вырваться наружу. Однако, если напряжение в грозовом облаке достигает определенного уровня, эффект непроводимости мгновенно нарушается и образуется мощный электроток, называемый молнией.

Электрический сэндвич

Искусственная молния

Классическое грозовое облако содержит пояс отрицательного электричества между двумя положительными массами. Заряды образуются, когда из верхних слоев растущего кучево-дождевого облака падает град, который с силой сталкивается с остальными его частицами.

Снизу вверх

Поверхность под отрицательно заряженным облаком приобретает положительный заряд, который поднимается по высоким строениям, вступает в противоречие с отрицательным зарядом облака, что и вызывает молнию, направленную снизу вверх

Роль космических лучей

Когда космические лучи сталкиваются с частицами в воздухе, последние заряжаются отрицательно. Положительно заряженное облако притягивает отрицательные частицы, состовляющие слой наверху.

Действие температуры

Если температура ниже 15 градусов целсия, то выпадающий град сталкивается с частицами облака, порождая отрицательные заряды. Более теплое основание облака, напротив, имеет положительный заряд.

Разряд молнии над городом

Раскаты грома

При ударе молнии окружающий воздух резко расширяется со звуком, который мы воспринимаем как гром. Длинная молния предвещает продолжительные раскаты грома, в то время как воздух нагревается по всей длине.

Что такое молния и как действовать во время грозы

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

 

Обычно молния  происходит во время грозы. Наиболее часто молния возникает в кучево-дождевых облаках, тогда они называются грозовыми; иногда молния образуется в слоисто-дождевых облаках, а также при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях.

 

Средняя длина молнии 2,5 км, некоторые разряды простираются в атмосфере на расстояние до 20 километров. Температура молнии может достигать 27 771 градусов по Цельсию. Это почти в 5 раз горячее, чем поверхность Солнца.

 

Наиболее изучен процесс развития молнии в грозовых облаках. Молнии могут проходить в самих облаках – тогда они называются внутриоблачными молниями, а могут ударять в землю — это наземные молнии. Средняя гроза путешествует со скоростью 40 километров в час.

 

Ток в разряде молнии достигает 10—100 тысяч ампер, напряжение — от десятков миллионов до миллиардов вольт. В мире каждую минуту сверкает 6000 молний.

 

В 1989 году был обнаружен особый вид молний — эльфы, молнии в верхней атмосфере. В 1995 году был открыт другой вид молний в верхней атмосфере — джеты.

 

Ученые классифицируют молнии на три вида:  линейные, расплывчатые и шаровые.  Шаровые молнии самые опасные – возникают в виде огненного желто-красного шара, представляющего собой сгусток горячего газа. Шаровая молния может изменять форму, тем самым, проникая даже в узкое отверстие дома.

 

Так что же делать, если гроза вдруг застигла вас под открытым небом?

 

Молния обычно бьет в самые высокие объекты — башни, колокольни, высокие деревья, столбы. Желательно не приближаться к ним на расстояние ближе 30-50 метров.   Нельзя во время грозы идти быстрым шагом, бежать или стоять во весь рост, прятаться под деревьями, ложиться на землю. Во время приближающейся грозы держитесь подальше от линий электропередач и высоких одиноких деревьев, особенно дубов и тополей.

 

Если гроза застала вас на берегу реки или моря, значит надо как можно быстрее выйти из воды и покинуть пляж.  Не следует оставаться под тентом или зонтом от солнца, лучше укройтесь, по возможности, в ближайшем здании. Не рекомендуется во время грозы продолжать движение на велосипеде, мотоцикле.

 

Если во время грозы вы находитесь на даче, дома, то, прежде всего, отключите все электроприборы, выдернув шнуры из розеток, закройте окна и двери.

 

NWS JetStream — как создается Lightning

Условия, необходимые для возникновения молнии, известны уже давно. Однако то, как именно формируется молния, никогда не было подтверждено, поэтому есть место для споров.

Ведущие теории сосредоточены на разделении электрического заряда и генерации электрического поля во время грозы. Недавние исследования также показывают, что лед, град и полузамерзшие капли воды, известные как крупа, необходимы для развития молнии. Штормы, которые не производят большого количества льда, обычно не производят молнии.

Предсказать, когда и где ударит молния, пока невозможно и, скорее всего, никогда не будет. Но узнав о молнии и изучив некоторые основные правила безопасности, вы, ваша семья и ваши друзья сможете избежать ненужного воздействия опасностей одной из самых капризных и непредсказуемых сил природы.

Разделение зарядов в грозу

Разделение зарядов

Грозы имеют очень турбулентную среду. Сильные восходящие и нисходящие потоки происходят регулярно и в непосредственной близости друг от друга. Восходящие потоки переносят небольшие капли жидкой воды из нижних областей шторма на высоту от 35 000 до 70 000 футов, что в милях выше уровня замерзания.

Тем временем нисходящие потоки переносят град и лед из замерзших верхних областей шторма. Когда они сталкиваются, капли воды замерзают и выделяют тепло. Это тепло, в свою очередь, сохраняет поверхность града и льда немного теплее, чем окружающая среда, и образуется «мягкий град» или «каша».

Когда эта крупа сталкивается с дополнительными каплями воды и частицами льда, происходит критическое явление : электроны отрываются от восходящих частиц и собираются на нисходящих частицах.Поскольку электроны несут отрицательный заряд, в результате получается грозовое облако с отрицательно заряженным основанием и положительно заряженной вершиной.

Полевое поколение

Электрическое поле внутри грозы

В мире электричества противоположности притягиваются, а изоляторы препятствуют. Когда внутри облака начинают разделяться положительные и отрицательные заряды, между его вершиной и основанием создается электрическое поле. Дальнейшее разделение этих зарядов на пулы положительных и отрицательных областей приводит к усилению электрического поля.

Однако атмосфера является очень хорошим изолятором, препятствующим прохождению электрического тока, поэтому для возникновения молнии должно накопиться ОГРОМНОЕ количество заряда. Когда этот порог заряда достигнут, сила электрического поля превосходит изоляционные свойства атмосферы, и возникает молния.

Электрическое поле внутри бури не единственное, что развивается. Под отрицательно заряженным основанием шторма положительный заряд начинает накапливаться на поверхности земли (см. изображение справа).

Этот положительный заряд затеняет бурю, куда бы она ни пошла, и отвечает за молнии, падающие на землю. Однако электрическое поле внутри грозы намного сильнее, чем поле между основанием грозы и поверхностью земли, поэтому большая часть молний (~ 75-80%) происходит внутри самой грозовой тучи.

Как возникает молния между облаком и землей

Канал молнии развиваетсяОтрицательно заряженная область в грозе посылает заряд. Гроза собирает еще один пул положительно заряженных частиц.

Движущаяся гроза собирает на земле еще один пул положительно заряженных частиц, которые перемещаются вместе с грозой (изображение 1 ниже).

Поскольку разница в зарядах продолжает увеличиваться, положительно заряженные частицы поднимаются вверх по более высоким объектам, таким как деревья, дома и телефонные столбы.

Канал отрицательного заряда, называемый “ступенчатым лидером”, спустится со дна шторма к земле (изображение 2 ниже).

Он невидим для человеческого глаза и падает на землю серией быстрых шагов, каждый из которых происходит быстрее, чем вы моргаете.Когда отрицательный лидер приближается к земле, положительный заряд накапливается в земле и в объектах на земле.

Этот положительный заряд «тянется» к приближающемуся отрицательному заряду по собственному каналу, называемому «стримером» (изображение 3 ниже).

Когда эти каналы соединяются, возникает электрическая передача, которую мы видим как молнию. После первоначального удара молнии, если осталось достаточно заряда, дополнительные удары молнии будут использовать тот же канал и придадут разряду мерцающий вид.

Гроза собирает еще один пул положительно заряженных частиц. Отрицательно заряженная область в шторме пошлет заряд. Молниеносный канал развивается.

Максимум! Процесс Lightning: соблюдение шага

Высокие объекты, такие как деревья и небоскребы, обычно поражаются молнией. Горы также являются хорошими целями. Причина этого в том, что их вершины находятся ближе к основанию грозового облака.

Помните, что атмосфера является хорошим диэлектриком. Чем меньшее расстояние должна пройти молния, тем легче ей ударить.

Однако это не всегда означает, что будут поражены высокие объекты. Все зависит от того, где скапливаются заряды. Молния может ударить в землю в открытом поле, даже если линия деревьев находится поблизости.

MRCC Жизнь с погодой — молния

Молния — одно из древнейших наблюдаемых природных явлений на Земле.Это происходит по всей стране, но особенно на юго-востоке, Среднем Западе и в передних хребтах Скалистых гор. Каждый год молния поражает сотни людей, в результате чего в США в среднем ежегодно умирает 50 человек. Хотя около 90 процентов людей переживают удары молнии, выжившие часто получают тяжелые травмы на всю жизнь. Знание молний и молниезащиты может защитить вас от одной из самых неустойчивых и непредсказуемых характеристик грозы.

Что такое молния?

Молния — это внезапный электростатический разряд во время грозы, наиболее распространенное, но наименее изученное из погодных явлений.Эти гигантские искры могут простираться от облака к земле или объектам на земле, между облаками, внутри облака или даже между облаком и воздухом.

Как образуется молния?

Во многих отношениях молния похожа на искру статического электричества, которую вы можете увидеть или почувствовать зимой, когда воздух очень сухой и вы прикасаетесь к металлическому предмету. Например, когда вы идете по ковру, электроны движутся от атомов ковра к вам. Вы, по сути, отрицательно заряжены.Когда вы прикасаетесь к металлическому предмету, например к дверной ручке, электроны перемещаются от вас к ручке. Толчок, который вы чувствуете и можете услышать, — это электроны, движущиеся от вас к дверной ручке через электрическую искру.

а) Когда вы идете по ковру, электроны движутся от ковра к вашему телу, давая вам отрицательный заряд.

б) Когда вы прикасаетесь к дверной ручке, лишние электроны перемещаются от вас к положительно заряженной дверной ручке. Вы и дверная ручка теперь имеете нейтральный заряд.

Графика разработана Стивом Хилбергом, Региональный климатический центр Среднего Запада.

Аналогичные процессы происходят при развивающейся грозе. По мере развития грозы восходящие и нисходящие потоки во время грозы приводят к столкновениям частиц осадков внутри облака. Ближе к вершине шторма это обычно маленькие кристаллы льда. Кристаллы льда приобретают положительный заряд и уносятся выше в шторм, потому что они легче. В результате вершина бури становится положительно заряженной, а средний и нижний слои — отрицательно заряженными.Мелкие кристаллы льда и мелкий град появляются в середине шторма, а в нижнем слое – капли дождя и тающий град. Столкновения между этими частицами приводят к тому, что некоторые из них теряют электроны и становятся отрицательно заряженными. Отрицательный заряд в среднем и нижнем слоях грозового облака индуцирует положительный заряд в земле под грозой, а положительно заряженная наковальня заставляет землю под наковальней становиться отрицательно заряженной.

Что происходит, когда возникает молния?

На ранних стадиях развития грозы воздух действует как изолирующий слой между облаком и его окружением.По мере того как во время грозы накапливаются электрические заряды, разница между, например, отрицательно заряженной средней частью облака и землей становится достаточно большой, чтобы преодолеть изолирующие эффекты воздуха, и возникает разряд молнии. Когда этот разряд происходит между серединой облака и верхней частью грозы, возникает «внутриоблачная» молния. Когда разряд происходит между отрицательно заряженной областью одной грозы и положительно заряженной областью другой, это называется межоблачной молнией.Молния «облако-земля» возникает, когда разряд происходит между облаком и землей.


Схема типичного распределения электрических зарядов во время грозы. Предоставлено: Национальная лаборатория сильных штормов.

Удары молнии из облака в землю составляют около 25 процентов вспышек молний во всем мире. Они одни из самых зрелищных, а также самые опасные, потому что ударяют по земле или предметам на земле. Разряд молнии длится всего несколько микросекунд, но процесс его формирования сложен.

Удар молнии начинается, когда ионизированный канал воздуха, называемый ступенчатым лидером, развивается от грозы к земле. По мере того, как ступенчатый лидер движется зигзагами к земле, электрическое поле увеличивается, поскольку количество положительного заряда, находящегося на поверхности Земли, становится еще больше. Электрическое поле наиболее сильно на заземленных объектах, вершины которых находятся ближе всего к основанию грозы, таких как деревья и высокие здания (поэтому во время грозы следует держаться подальше от высоких объектов).Топ
 

Опасность молнии

Молния является третьей по значимости причиной смерти, связанной с погодой, после наводнения и сильной жары, в результате чего в среднем погибает 51 человек в год, и многие получают ранения. Молнии могут произойти в любое время года в США, но в основном весной и летом. Это совпадает со временем, когда люди чаще всего проводят мероприятия на свежем воздухе, что увеличивает риск воздействия молнии.Самая высокая частота ударов молнии в США происходит во Флориде и на побережье Мексиканского залива.

По данным Национального института молниезащиты, затраты и потери из-за молнии в США могут достигать 8–10 миллиардов долларов в год. Среди затрат, связанных с молнией, – лесные пожары, вызванные молнией, повреждения домов и других сооружений, ремонт поврежденных коммунальных сетей электроснабжения и связи, а также повреждения электрооборудования, как жилого, так и коммерческого.

Молния также представляет угрозу для личной безопасности, особенно если вы оказались на улице во время грозы. Однако даже люди в помещении были ранены или убиты молнией. Молния может поразить человека пятью способами.

Прямой удар происходит, когда человек, обычно находящийся на открытой местности, становится частью основного канала разряда молнии. Часть тока движется вдоль и по коже, а часть проходит через тело

Боковая вспышка возникает, когда молния ударяет в более высокий объект рядом с человеком (например, в дерево) и часть тока переходит от этого объекта к человеку.

На человека также может воздействовать ток заземления . Например, когда молния ударяет в высокое дерево, заряд распространяется по объекту на землю, а затем по поверхности земли. Токи заземления могут охватывать большую площадь и являются причиной большинства поражений молнией. Ток входит в тело в точке, ближайшей к удару молнии (например, в ногу), и выходит из тела в точке, наиболее удаленной от удара. Чем больше разница между этими двумя точками, тем больше вероятность травмы или смерти.Земной ток часто губителен для домашнего скота из-за его большого размера.


Повреждение газона, вызванное током заземления от удара молнии. Фото предоставлено AlGamaty на Reddit.

Проводимость молнии через провода или другие металлические поверхности позволяет молнии распространяться на большие расстояния. Заборы, линии электропередач, трубы или другие металлические поверхности могут стать путями для молнии. Большинство несчастных случаев с молниями внутри помещений связаны с проводимостью. Вот почему важно держаться подальше от проводного телефона и держаться подальше от всего, что подключено к электрической розетке, водопроводным кранам и душам, окнам и дверям.

Стримеры развиваются по мере приближения к земле лидера, движущегося вниз. Это восходящие стримеры, и обычно только одна из восходящих стримеров соприкасается с лидером, чтобы обеспечить основной канал для обратного хода. Однако, когда основной канал разряжается, то же самое происходит и со всеми остальными косами в этом районе. Если человек является частью одной из этих кос, он может погибнуть или получить травму во время разряда косы, даже если он не является частью основного разряда.

Вы можете прочитать больше на веб-сайте Национальной метеорологической службы. Наука о молниях: пять способов, которыми молния поражает людей.

Что произойдет, если в вас ударит молния?

Когда молния ударяет в ваш дом, она может повредить ваш компьютер, телевизор и другую электронику. При попадании молнии в человека в первую очередь повреждается «электроника» организма — нервная система и мозг. Наиболее очевидным эффектом может быть остановка сердца.Серьезные ожоги случаются редко. Большинство ожогов вызвано тем, что другие предметы (дождевая вода, пот, металлические монеты и ожерелья и т. д.) нагреваются проходящим через них током и вызывают ожоги, а не вызваны самой молнией. Подсчитано, что только десять процентов людей, пораженных молнией, погибают. Остальные 90 процентов пострадавших имеют разную степень родовой и длительной нетрудоспособности.

Повреждение нервной системы и головного мозга может быть незаметным.Симптомы могут включать усталость, сильные головные боли, неспособность сосредоточиться, неспособность обрабатывать информацию, изменения личности и другие. Некоторые симптомы могут проявляться только через некоторое время после инцидента. Часто обычные медицинские тесты (визуализация, лабораторные тесты и т. д.) не показывают каких-либо физических изменений, которые можно отнести к удару молнии. Нейрокогнитивное или нейропсихологическое тестирование может использоваться для выявления функциональных и когнитивных нарушений.

Проводятся исследования травм, вызванных молнией.Доктор Мэри Энн Купер, доктор медицинских наук Университета Иллинойса в Чикаго, возглавляет Программу исследования травм от ударов молнии. Ее статья «Инвалидность, а не смерть — основная проблема при поражении молнией» содержит дополнительную информацию о последствиях поражения молнией.

Поведенческие и личностные изменения, которые могут испытать выжившие после удара молнии, часто трудно понять семье и друзьям. Удар молнии и поражение электрическим током Survivors International, Inc.Топ
 

Молниезащита

На открытом воздухе самое худшее место во время грозы — нет безопасного места. Рыбалка, катание на лодках и кемпинг являются основными видами деятельности, связанными с наибольшим количеством смертей от молнии. Футбол возглавляет список смертельных случаев, связанных со спортом, за ним следуют гольф и бег. Семьдесят процентов всех смертельных случаев от молний происходят в июне, июле и августе. Это неудивительно, учитывая, что это время, когда люди проводят гораздо больше времени на открытом воздухе, а также пик сезона гроз.

Что нужно сделать, чтобы уберечься от молнии?

«Когда грянет гром, идите в дом!»

Если вы находитесь на улице, найдите убежище в ближайшем безопасном здании или в машине с металлическим верхом и закрытыми окнами. Если вы слышите гром, значит, вам угрожает опасность удара молнии. Самое дальнее расстояние от удара молнии, на котором обычно можно услышать гром, составляет около пяти миль и редко превышает 10 миль. То, что вы не слышите гром, не обязательно означает, что вы в безопасности.Известно, что молнии разлетаются на десятки миль от места возникновения грозы. Оставайтесь внутри как минимум 30 минут после того, как вы в последний раз слышали гром.


Молния ударила дугой и ударила на некотором расстоянии от места грозы над долиной Шенандоа в Вирджинии.
Фото Предоставлено: фотография Эдварда Пейна. Используется с разрешения.

Если вы не можете найти безопасное убежище, вы можете предпринять несколько шагов, чтобы снизить риск. Однако стоит повторить, что во время грозы на открытом воздухе нет безопасного места.

  • Избегайте открытых полей, вершин холмов или вершин гребней.
  • Держитесь подальше от высоких изолированных деревьев или других высоких объектов. Если вы находитесь в лесу, оставайтесь рядом с более низкими деревьями.
  • Если вы в группе, рассредоточьтесь, чтобы избежать текущего путешествия между членами группы.
  • Если вы разбиваете лагерь на открытой местности, разбивайте лагерь в долине, овраге или другом низком месте. Однако помните о возможности внезапных наводнений в низменных районах.Помните, что палатка НИКАК не защищает от молнии.
  • Держитесь подальше от воды и мокрых предметов, таких как веревки, а также металлических предметов, таких как заборы и столбы. Вода и металл не притягивают молнии, но являются отличными проводниками электричества. Ток от вспышки молнии легко распространяется на большие расстояния.

Если вы находитесь в помещении,

  • Держитесь подальше от проводных телефонов. Вы можете использовать сотовые или беспроводные телефоны.
  • Не прикасайтесь к электрическому оборудованию, такому как компьютеры, телевизоры или шнуры. Вы можете использовать пульты дистанционного управления безопасности.
  • Избегайте сантехники. Не мойте руки, не принимайте душ и не мойте посуду.
  • Держитесь подальше от окон и дверей, которые могут иметь небольшие протечки по бокам, через которые может проникать молния, и держитесь подальше от крыльца.
  • Не ложитесь на бетонный пол и не прислоняйтесь к бетонным стенам.
  • Защитите своих питомцев: Собачьи будки не являются безопасным убежищем. Собаки, прикованные к деревьям или к металлическим полозьям, особенно уязвимы для ударов молнии.
  • Защитите свое имущество: молния создает скачки напряжения, которые могут повредить электронное оборудование на некотором расстоянии от фактического удара. Обычные устройства защиты от перенапряжения не защитят оборудование от удара молнии. Национальный институт молниезащиты располагает информацией о защите вашего дома и электроники от молнии. Не отключайте оборудование во время грозы, так как существует риск удара.

Национальная метеорологическая служба (National Weather Service) имеет гораздо больше информации о молниезащите на своей веб-странице о молниезащите.

Мифы о молнии

Миф: Молния никогда не бьет в одно и то же место дважды.
Факт: Молния часто бьет в одно и то же место несколько раз, особенно если это высокий заостренный изолированный объект. Эмпайр Стейт Билдинг подвергается ударам почти 100 раз в год.

Миф: Резиновые шины на автомобиле защищают вас от молнии, изолируя вас от земли.
Факт: Большинство автомобилей защищены от молнии, но вас защищает металлическая крыша и металлические боковины, а НЕ резиновые шины. Помните, что кабриолеты, мотоциклы, велосипеды, автомобили для отдыха на открытом воздухе и автомобили с корпусом из стекловолокна не обеспечивают защиты от молнии. Когда молния попадает в транспортное средство, она проходит сквозь металлическую раму в землю. Не прислоняйтесь к дверям во время грозы.
Миф: Металлические конструкции или металл на теле (ювелирные изделия, сотовые телефоны, MP3-плееры, часы и т. д.) притягивают молнии.
Факт: Высота, заостренная форма и изоляция являются доминирующими факторами, определяющими, куда ударит молния. Наличие металла абсолютно не влияет на то, куда ударит молния.Горы сделаны из камня, но в них ударяет молния много раз в год. При угрозе молнии немедленно примите надлежащие защитные меры, найдя безопасное убежище — не тратьте время на удаление металла. Хотя металл не притягивает молнии, он проводит электричество, поэтому держитесь подальше от металлических заборов, перил, трибун и т. д.
Миф: Если вы заперты снаружи и вот-вот ударит молния, вам следует лечь на землю.
Факт: Лежание на горизонтальной поверхности повышает вероятность поражения потенциально смертельным током заземления. Если вас застала гроза на улице, продолжайте двигаться к безопасному укрытию.
Миф: Если вы оказались на улице во время грозы, присядьте, чтобы снизить риск удара.
Факт: Приседание не делает вас безопаснее на открытом воздухе. Верх
 

Молниеносные данные

Национальная сеть обнаружения молний

Национальная сеть обнаружения молний (NLDN) начала функционировать как региональная сеть, управляемая Университетом штата Нью-Йорк в Олбани в 1983 году.В конечном итоге NLDN была приобретена компанией Global Atmospherics, Inc., а затем в 2002 г. компанией Vaisala, Inc., которая разрабатывает, производит и продает продукты и услуги для экологических и промышленных измерений, особенно в области метеорологии и гидрологии. NLDN стала общенациональной в 1989 году. Она состоит из более чем 100 удаленных наземных станций зондирования, расположенных по всей территории Соединенных Штатов, которые мгновенно обнаруживают электромагнитные сигналы, испускаемые при ударе молнии о поверхность земли.Эти удаленные датчики отправляют необработанные данные через спутниковую сеть связи в Центр управления сетью (NCC) в Тусоне, штат Аризона. В течение нескольких секунд после удара молнии центральные анализаторы NCC обрабатывают информацию о месте, времени, полярности удара и передают эту информацию пользователям по всей стране.

Эти данные о молниях используются коммунальными службами, НАСА, Национальной метеорологической службой, авиацией, лесным хозяйством и многими другими. Дополнительную информацию о NLDN можно найти здесь.


Карта из “Lightning Explorer” компании Vaisala. Данные на карте задерживаются на 20 минут и обновляются каждые 20 минут.

Блицортунг

Blitzortung.org — всемирная сеть обнаружения молний для определения местоположения электромагнитных разрядов в атмосфере (грозовых разрядов) по методу времени прихода (TOA) и времени группового прихода (TOGA). Он был разработан несколькими людьми в Германии несколько лет назад и с тех пор распространился по всему миру.Эта сеть обнаружения молний состоит из добровольцев с детекторами молний, ​​собранными из комплекта, разработанного группой Blitzortung. Детекторы передают данные на центральный сервер обработки через Интернет, который затем обрабатывает данные для определения местоположения ударов молнии. Среди других добровольцев есть программисты, разрабатывающие и/или реализующие алгоритмы определения местоположения или визуализации сферических положений (сферические — это тип радиосигнала, создаваемого молнией), и люди, помогающие поддерживать работоспособность системы.В США около 110 станций обнаружения

.

Веб-сайт включает в себя актуальную карту текущих ударов молнии по всему миру, архив данных о молниях и информацию о том, как получить набор для создания собственного детектора молний. Конструкция детектора требует некоторых знаний и навыков в области электроники.

LightningMaps.org

LightningMaps.org — это общественный проект с бесплатными картами молний и приложениями. Данные о молниях в реальном времени доступны в картографическом интерфейсе с использованием данных Blitzortung (внизу слева).Топ

Что вызывает звук грома?

Ответ

Гром вызван быстрым расширением воздуха, окружающего путь молнии.

Муссонный шторм, производящий раздвоенную молнию из центра посетителей Red Hills в национальном парке Сагуаро в Аризоне. Пит Грегуар, фотограф, фотоконкурс NOAA Weather in Focus Photo Contest 2015. Фотобиблиотека NOAA.

От облака до ближайшего дерева или крыши молнии требуется всего несколько тысячных долей секунды, чтобы расколоть воздух.Обычно говорят, что громкий гром, который следует за ударом молнии, исходит от самого удара молнии. Однако ворчание и рычание, которые мы слышим во время грозы, на самом деле возникают из-за быстрого расширения воздуха, окружающего молнию.

Когда молния соединяется с землей из облаков, второй удар молнии возвращается с земли в облака, следуя по тому же каналу, что и первый удар. Тепло от электричества этого обратного хода поднимает температуру окружающего воздуха примерно до 27 000 C° (48 632 F°).Быстрое повышение температуры также вызывает быстрое увеличение атмосферного давления, которое в 10-100 раз превышает нормальное атмосферное давление. Под таким давлением нагретый воздух вырывается наружу из канала, сжимая окружающий воздух. По мере расширения нагретого воздуха давление падает, воздух охлаждается и сжимается. Результатом является ударная волна с громким гулким взрывом шума, разлетающимся во всех направлениях.

Массивное облако предвещает грозу над Грумом, крошечным поселением вдоль старого города Ю.S. Маршрут 66 в Техасе. Кэрол М. Хайсмит, фотограф, 2014 г. Отдел эстампов и фотографий Библиотеки Конгресса.

Поскольку электричество идет по кратчайшему пути, большинство разрядов молнии почти вертикально. Ударные волны, расположенные ближе к земле, сначала достигают вашего уха, а затем ударные волны падают сверху. Вертикальная молния часто слышна в одном продолжительном гуле. Однако, если молния раздваивается, звуки меняются. Ударные волны от разных разветвлений молнии отражаются друг от друга, от низко висящих облаков и близлежащих холмов, создавая серию более низких непрерывных раскатов грома.

Молния. Оклахома, 2009 г. Коллекция Национальной лаборатории сильных штормов, Фотобиблиотека NOAA.

Гром Интересные факты

  • Чтобы оценить, насколько близко молния, посчитайте секунды между вспышкой и ударом грома. Каждая секунда соответствует примерно 300 м (984,25 фута).
  • Гром слышен не только во время грозы. Необычно, но нередко можно услышать гром во время снегопада.
  • Молния не всегда создает гром.В апреле 1885 года пять молний ударили в монумент Вашингтона во время грозы, но грома не было слышно.
Строительная линия кучево-дождевых гроз. Вид из-за штормов на ранних стадиях разработки. Коллекция Национальной лаборатории сильных штормов, Фотобиблиотека NOAA.

Опубликовано: 17.06.2021. Автор: Справочно-научный отдел Библиотеки Конгресса

.

%PDF-1.5 % 4 0 объект> эндообъект внешняя ссылка 4 75 0000000016 00000 н 0000002070 00000 н 0000001796 00000 н 0000002129 00000 н 0000002757 00000 н 0000002970 00000 н 0000003132 00000 н 0000003485 00000 н 0000003917 00000 н 0000004353 00000 н 0000004746 00000 н 0000004780 00000 н 0000004949 00000 н 0000005584 00000 н 0000006158 00000 н 0000006819 00000 н 0000007429 00000 н 0000008035 00000 н 0000008618 00000 н 0000009217 00000 н 0000009779 00000 н 0000010299 00000 н 0000010961 00000 н 0000011574 00000 н 0000014222 00000 н 0000016870 00000 н 0000016904 00000 н 0000017232 00000 н 0000023345 00000 н 0000023604 00000 н 0000024236 00000 н 0000045119 00000 н 0000045386 00000 н 0000046049 00000 н 0000067990 00000 н 0000068251 00000 н 0000068786 00000 н 0000069048 00000 н 0000073394 00000 н 0000073640 00000 н 0000073722 00000 н 0000074196 00000 н 0000077238 00000 н 0000077517 00000 н 0000077990 00000 н 0000080861 00000 н 0000081134 00000 н 0000081518 00000 н 0000083477 00000 н 0000083747 00000 н 0000084292 00000 н 0000101569 00000 н 0000101839 00000 н 0000101962 00000 н 0000102034 00000 н 0000102383 00000 н 0000104413 00000 н 0000172797 00000 н 0000172869 00000 н 0000173213 00000 н 0000173325 00000 н 0000182514 00000 н 0000182586 00000 н 0000182943 00000 н 0000182972 00000 н 0000183034 00000 н 0000183147 00000 н 0000196189 00000 н 0000196261 00000 н 0000196623 00000 н 0000196652 00000 н 0000196714 00000 н 0000196827 00000 н 0000196937 00000 н 0000206551 00000 н трейлер ]>> startxref 0 %%EOF 6 0 объект поток xb““`g“`[email protected],`̱[email protected]=”da abj:௠xC 6#Т ^0er^;q. _550apN`ho`Maacf

Вопросы и ответы о молнии и громе

Что вызывает молнию?

Молния возникает на высоте от 15 000 до 25 000 футов над уровнем моря, когда падают капли дождя. поднимаются вверх, пока некоторые из них не превратятся в лед. По причинам, не по общему мнению, в этом смешанном вода и ледовый район. Затем заряд движется вниз по 50-ярдовым участкам, называемым ступенчатые лидеры. Он продолжает двигаться к земле этими шагами и производит канал, по которому откладывается заряд.В конце концов, он сталкивается с чем-то на земля, которая является хорошим соединением. Цепь завершена в это время, и заряд опускается с облака на землю.

Обратный ход представляет собой поток заряда (тока), который производит свечение намного ярче той части, что упала. Все это мероприятие обычно занимает меньше полсекунды.

Что вызывает гром?

Гром вызывается молнией. Яркий свет вспышки молнии вызвал упомянутый выше обратный ход представляет собой большое количество энергии. Этот энергия нагревает воздух в канале до температуры выше 50 000 градусов по Фаренгейту всего за несколько миллионные доли секунды! Воздух, который сейчас нагрет до такой высокой температуры не успела расшириться, поэтому сейчас находится под очень высоким давлением. Высокое давление затем воздух расширяется наружу в окружающий воздух, сжимая его и вызывая возмущение, которое распространяется во всех направлениях от удара. нарушение это ударная волна на первых 10 ярдах, после чего становится обычным звуком волна или гром.

Гром может показаться, что он продолжается и продолжается, потому что каждая точка вдоль канала производит ударную волну и звуковую волну.

На каком расстоянии от грозы может ударить молния?

Неясно, каким может быть максимально возможное расстояние. Молния была известно, что он ударил более чем в 10 милях от шторма в районе ясного неба над головой.

Какой длины может быть молния?

Последние исследования сетей обнаружения молний Vaisala-GAI LDAR и LDAR II показать, что молния может пройти 60 миль или более. Они находят самые длинные болты начинаются перед линией шквала и проходят 62 мили по горизонтали назад в отстающую стратиформную область за линией шквала. Самый длинный болт они видели на сегодняшний день было 118 миль в Даллас-Форт. Ворт, штат Техас. Однако, поскольку трехмерные измерения молний появились относительно недавно, ученые узнавая больше каждый день, и эти цифры могут измениться.

Куда обычно бьет молния?

Молния исходит от родительского кучево-дождевого облака.Эти грозовые тучи образуются везде, где достаточно восходящего движения, неустойчивости по вертикали, и влаги для создания глубокого облака, которое достигает уровней несколько холоднее чем замерзнуть.

Эти условия чаще всего встречаются летом. В целом материковая часть США имеет уменьшающееся количество молний к северо-западу. В течение всего года, самая высокая частота облачных молний наблюдается во Флориде между Тампой и и Орландо. Это связано с наличием в течение многих дней в году большое содержание влаги в атмосфере на низких высотах (ниже 5000 футов), как а также высокие температуры поверхности, которые вызывают сильные морские бризы вдоль Берега Флориды. Западные горы США также вызывают сильные восходящие движения. и способствуют частым ударам молнии по земле. Есть и высокие частоты. вдоль побережья Мексиканского залива на запад до Техаса, Атлантического побережья в юго-восток США и внутренние районы Персидского залива. Регионы вдоль западного побережья Тихого океана имеют наименьшее количество облачных молний.

Вспышки, которые не достигают поверхности, называются облачными вспышками. Они могут находиться внутри облака, путешествовать из одной части облака в другую или из облака проветрить.

Можно ли обнаружить молнию?

С 1980-х годов были обнаружены и нанесены на карту вспышки молнии, идущие от облака к земле. в режиме реального времени по всей территории США несколькими сетями.

В 1994 году сети были объединены в одну национальную сеть, состоящую из антенны, определяющие угол от точки удара о землю до антенны (пеленгатор антенны), которые определяют время, которое потребовалось им для достижения антенны (время прибытия метод), или сочетание обоих методов обнаружения. Сеть эксплуатируется компанией Global Atmospherics , принадлежащей Vaisala , производящая экологические и промышленные измерения продукты.

Вспышки также были обнаружены из космоса за последние несколько лет оптическим датчиком. Этот экспериментальный спутник охватывает землю два раза в день в тропических регионах. Спутник также обнаруживает вспышки, которые не падают на землю, но не различает их между ударами по земле и облачными вспышками.

Сколько вспышек?

Над 48 континентальными штатами происходит в среднем 20 000 000 вспышек облаков на землю. обнаруживаются каждый год с тех пор, как сеть обнаружения молний покрыла вся континентальная часть США в 1989 г.Кроме того, около половины всех вспышек имеют более одной точки наземного удара, так что не менее 30 миллионов точек на земле чеканятся в среднем каждый год в США. Помимо вспышек облаков на землю, облачных вспышек примерно в 5-10 раз больше, чем на земле.

Какие виды повреждений может вызвать молния?

Молния, идущая от облака к земле, может прямо или косвенно убить или ранить людей. Ток молнии может ответвляться к человеку от дерева, забора, столба или другой высокий объект.Неизвестно, все ли люди, непосредственно поражена самой вспышкой. Кроме того, вспышки могут проводить ток через землю человеку после того, как вспышка ударит в соседнее дерево, антенну или другое высокий предмет. Ток также может проходить по силовым или телефонным линиям или сантехнических труб человеку, находящемуся в контакте с электроприбором, телефоном, или сантехника.

Точно так же объекты могут быть поражены напрямую, и это воздействие может привести к взрыв, горение или полное уничтожение.Или ущерб может быть косвенным, когда ток проходит через него или рядом с ним. Иногда ток может проникать в здание и передаваться по проводам или водопроводу и повреждать все на своем пути. По аналогии, в городских районах он может удариться о столб или дерево, после чего ток несколько близлежащих домов и других сооружений и проникнуть в них через проводку или сантехника.

Как обезопасить себя при грозе: используйте Правило 30-30!

Лучшая защита — это планировать заранее и избегать воздействия молнии во время грозы. имеет место.Знайте, где находится безопасное убежище, и оставьте достаточно времени, чтобы добраться до него. укрытие до того, как ваш уровень опасности будет высоким. Не будь изолированным высоким объектом, и не подключайтесь ни к чему, что может быть изолированным высоким объектом.

Ученые и сотрудники NSSL провели исследование, чтобы выяснить, насколько близко слишком близко. Они обнаружили, что 80% следующих ударов молнии во время грозы происходят в пределах От 2 до 3 миль друг от друга во Флориде, но до 6 миль друг от друга в Оклахоме. Используйте метод «вспышка-вспышка», чтобы найти расстояние до молнии.Безопасное убежище должно быть достигнуто к тому времени, когда вспышка произойдет в течение 30 секунд после вспышки. В большинстве случаев, когда вы слышите гром, вы больше не в безопасности. Молния безопасность также рассматривается по телефону:

Но часто бывает голубое небо в каком-то направлении во время молнии поблизости, и дождя может и не быть, так что уделяйте гораздо больше внимания молниям чем дождь. Особенно сложная ситуация – первая вспышка от шторм — следите за бурей, которая быстро нарастает, например, когда буря становится очень темный у основания или становится очень высоким.Не менее опасная ситуация когда кажется, что буря закончилась, и только небольшой дождь и/или случайные слышны громы, но облака над головой по-прежнему довольно темные. Большинство обычная ситуация для смерти или травмы от молнии во Флориде была признана НЕ быть в зоне самого сильного дождя с большим количеством вспышек, но позже или раньше времени когда дождь и молния были самыми интенсивными. Итак, слабый шторм без слишком много вспышек, на краю большой бури, или в начале или в конце жизни буря наиболее опасна.

Лучшее убежище — это солидное здание, в котором есть водопровод и электропроводка. Другими словами, тот, который используется или в котором живут люди на протяжении большей части день. Очень небезопасное для молнии здание имеет только крышу и несколько опор, но нет проводки или труб, уходящих в землю. Автомобиль с металлической крышей обеспечивает хорошее укрытие, и это намного лучше, чем находиться на открытом воздухе или в незаземленном здании, но не так хорошо, как в здании, заземленном проводами и трубы.

Вызов к действию! ЗНАЙТЕ ЭТИ УРОВНИ МОЛНИЕВОЙ ОПАСНОСТИ!!

Билл Родер недавно поделился этими уровнями безопасности с National Ассоциация погоды (http://www.nwas.org):

Самое важное утверждение для понимания, запоминания и действовать на это: НИКАКОЕ МЕСТО СНАРУЖИ НЕ ЗАЩИЩЕНО от молнии ПОБЛИЗОСТИ ГРОЗЫ!

Уровень 1: Планируйте свои действия с учетом погоды, чтобы избежать опасности удара молнии. Если вы собираетесь быть на улице, знайте прогноз погоды заранее. Знайте местные погодные условия.

Уровень-2: Находясь снаружи, используйте ” 30-30 Правило “, чтобы знать, когда искать более безопасное место”.

  • Когда вы видите молнию, считайте время, пока не услышите гром. Если это время 30 секунд или меньше, идите в более безопасное место. Если ты не видишь молнии, то просто слышишь гром – это хорошая спина. вверх правило, чтобы использовать, чтобы укрыться.
  • Подождите 30 минут или более после того, как услышите последний гром прежде чем покинуть более безопасное место.
  • «Правило 30-30» не подходит для «первого удара». молнии от локально развивающихся гроз. Следите за конвекцией заваривания и ищите убежище до того, как ударит первая молния.

Уровень 3: При необходимости отправляйтесь в более безопасное место. Не стесняться; немедленно идите в безопасное место! Самое безопасное общедоступное место представляет собой большое полностью закрытое капитально построенное здание, e.грамм. типичный жилой дом. Оказавшись внутри, держитесь подальше от любых электрических проводящих путей от снаружи, например, проводные телефоны, электроприборы и сантехника. Если вы не можете добраться до солидного здания, транспортное средство с прочным металлом крыша и металлические борта – разумный второй выбор. Избегайте контакта с проводящие дорожки, выходящие наружу. Кабриолеты и автомобили с открытой рамой не считаются убежищами от молнии.

Уровень 4: Если вы не можете добраться до более безопасного места, избегайте самые опасные места и виды деятельности.Избегайте возвышенностей, открытые пространства, высокие изолированные объекты, деятельность, связанная с водой, и открытые транспортные средства. Избегайте незащищенных открытых сооружений, таких как павильоны для пикника, навесы от дождя и автобусные остановки. НЕ ЗАХОДИТЕ ПОД ДЕРЕВЬЯ, ЧТОБЫ СОХРАНИТЬ ВО ВРЕМЯ ГРОЗЫ!

Уровень-5: ИСПОЛЬЗУЙТЕ ЭТО ТОЛЬКО КАК ПОСЛЕДНЕЕ СРЕДСТВО! Если вы находитесь снаружи и далеко от более безопасного места, перейдите к самому безопасному место нахождения. Если молния неизбежна, она часто дает несколько секунд предупреждение: волосы встают дыбом, кожа покалывает, легкие металлические предметы вибрируют, видеть коронный разряд и/или слышать потрескивание или “ки-ки” звук.Если вы находитесь в группе, рассредоточьтесь так, чтобы было несколько длин тела. между каждым человеком. Рассредоточившись, используйте приседание с молнией — положите ноги вместе, присядьте на корточки, поднимите голову и закройте уши.

Когда минует непосредственная угроза молнии, продолжайте движение к максимально безопасное место. Помните, что это отчаянное последнее средство; вы в гораздо большей безопасности, следуя предыдущим рекомендациям и избегая этого опасного ситуация.

Уровень 6: Первый шаг в оказании первой помощи молнией — это позвоните 911.Все смерти от молнии связаны с остановкой сердца или остановкой дыхание в момент удара. СЛР или реанимация рот в рот является рекомендуемой первой помощью.

Ни одно руководство по грозобезопасности не даст стопроцентной гарантии полной безопасности, но эти шаги помогут вам избежать подавляющего большинства жертв молнии.

Молния – это САМАЯ недооцененная погодная опасность. К счастью, подавляющее большинство этих жертв можно легко избежать.

Эта статья предоставлена ​​ Национальная лаборатория сильных штормов , a исследовательская лаборатория, связанная с Национальное управление океанических и атмосферных исследований.

Вернуться к списку статей по электротехнике

Молниезащита | Агентство по чрезвычайным ситуациям штата Мэн

Молния и молниезащита — Введение

Мэн занимает 16-е место в США по количеству жертв молний на душу населения.

В Соединенных Штатах ежегодно происходит от 20 до 25 миллионов вспышек молний, ​​идущих от облака к земле. В среднем в штате Мэн ежегодно происходит около 60 000 вспышек. Хотя наблюдать за молнией может быть увлекательно, это также чрезвычайно опасно. Каждая из этих 25 миллионов вспышек — потенциальный убийца. По данным за последние 30 лет (с 1987 по 2016 год), молния унесла жизни более 1400 человек в США, в среднем 47 человек в год на основе задокументированных случаев. Кроме того, за этот же период молнией было ранено около 13 000 человек, у некоторых остались пожизненные неврологические повреждения.За последние 10 лет в штате Мэн было 2 случая смерти, оба в 2008 году, что делает его 16-м по величине в стране на душу населения.

Молния наносит значительный ущерб

Помимо смертей и ранений, молнии причиняют значительный ущерб по всей стране. Ежегодно молния является причиной около 25 000 пожаров, в том числе около 4400 пожаров в домах, 1800 пожаров в других строениях и многочисленных лесных пожаров. Эти пожары несут ответственность еще за 12 смертей в год. В общей сложности молнии ежегодно причиняют ущерб почти в 1 миллиард долларов.

На открытом воздухе

  • Планируйте мероприятия на свежем воздухе, чтобы избежать грозы
  • Мониторинг погодных условий. Если вы слышите гром, немедленно войдите в прочное здание.
  • Если надежное здание недоступно, заберитесь внутрь металлического автомобиля с жестким верхом. Если транспортное средство поражено, молния будет следовать за внешней металлической оболочкой транспортного средства на землю. Важно убедиться, что вы полностью находитесь внутри автомобиля с закрытыми окнами. Обратите внимание, что резиновые шины не защищают автомобиль от ударов и не обеспечивают никакой защиты.
  • Избегайте открытых мест и держитесь подальше от изолированных высоких объектов.

В помещении

  • Избегайте контакта с любым оборудованием, подключенным к электричеству, например компьютерами или бытовой техникой.
  • Избегайте контакта с водой или водопроводом.
  • Держитесь подальше от проводных телефонов.
  • Держитесь подальше от окон и дверей.
  • Оставайтесь внутри в течение 30 минут после того, как услышите последний раскат грома.

Помните: во время грозы на улице нет безопасного места.Когда грянет гром, идите в помещение!

Наверх

Молниезащита дома

Хотя наилучшую защиту от молнии обеспечивают дома и другие прочные постройки, каждый год во многие дома в Соединенных Штатах ударяет молния. На самом деле, в среднем молния вызывает около 4400 пожаров в домах и 1800 пожаров в других строениях каждый год, некоторые из которых смертельны. В общей сложности молнии ежегодно причиняют ущерб почти в 1 миллиард долларов.

Существует три основных пути проникновения молнии в дома и здания: (1) прямой удар, (2) через провода или трубы, выходящие за пределы здания, и (3) через землю.Независимо от способа проникновения, попав в здание, молния может пройти через электрические и телефонные провода, водопровод и/или системы радио- и телеприема. Молния также может проходить через любые металлические провода или прутья в бетонных стенах или полу.

Безопасность в помещении зависит от предотвращения контакта с предметами, которые могут проводить молнию в доме. Вот несколько советов по безопасности в помещении, которым следует следовать во время грозы:

  • Держитесь подальше от проводных телефонов, компьютеров и другого электрического оборудования, которое подвергает вас прямому контакту с электричеством.
  • Избегайте сантехники, включая раковины, ванны и смесители.
  • Держитесь подальше от окон и дверей и держитесь подальше от крыльца.
  • Не ложитесь на бетонный пол и не прислоняйтесь к бетонным стенам.

Если в ваш дом ударила молния:

  • Немедленно покиньте дом, если почувствуете запах дыма, и позвоните по номеру 911.
  • Позвоните в местную пожарную службу и, если возможно, попросите их проверить наличие горячих точек в ваших стенах с помощью тепловизионного оборудования.
  • Убедитесь, что все датчики дыма включены и работают правильно.
  • При необходимости вызовите лицензированного электрика для проверки электропроводки в вашем доме.

Наверх

Молниезащита на рабочем месте

Вы работаете на улице летом?

Для тех, кто летом работает на улице, молния представляет собой потенциально смертельную угрозу. Хотя лето — хорошее время для завершения работы на улице, очень важно работать в безопасных условиях.Каждый раз, когда в этом районе гроза, нет безопасного места снаружи. В период с 2006 по 2017 год в США от удара молнии на работе погибло 65 человек. Около двух третей убитых были фермерами, владельцами ранчо, кровельщиками, работниками по уходу за газонами или строителями. Многие из убитых искали убежища во время смертоносного удара, но он просто не начался достаточно быстро.

Когда угрожает гроза, не начинайте ничего, что нельзя быстро остановить. Следите за ежедневными прогнозами, чтобы знать, чего ожидать в течение дня.Также обратите внимание на ранние признаки грозы: сильный ветер, темные тучи, дождь, отдаленный гром или молнию. Если эти условия существуют, не запускайте задачу, которую вы не можете быстро остановить. Если вы слышите гром, молния достаточно близко, чтобы ударить. Прекратите то, что вы делаете, и ищите безопасное место в солидном здании или металлическом автомобиле с жестким верхом. Когда грянет гром, идите в помещение!

Наверх

Молниезащита и занятия спортом

Играете ли вы с другом в мяч или участвуете в крупном спортивном мероприятии, вы должны быть готовы добраться до безопасного места в случае угрозы грозы.С 2006 года занятия спортом (гольф, футбол, бег, бейсбол, американский футбол) привели к 31 смерти от молнии в США. Во многих случаях лица, участвовавшие в деятельности, не осознавали развивающуюся опасность.

Всем, кто находится снаружи, независимо от того, занимаетесь ли вы спортом или какой-либо другой деятельностью, следите за небом и направляйтесь в безопасное место при первых признаках надвигающейся или приближающейся бури. Если вы слышите гром, вы уже в опасности и должны немедленно отправиться внутрь прочного здания или автомобиля с жестким верхом.

Должностные лица, отвечающие за организованные виды спорта, должны иметь план обеспечения безопасности от молнии, а лица, занимающиеся спортом (и их родители), должны понимать этот план и знать, что делать. В плане должно быть указано, куда участники и зрители направляются в целях безопасности, когда мероприятие должно быть остановлено, когда оно должно быть возобновлено, и кто отвечает за принятие решений по обеспечению безопасности, связанных с погодой. Также важно назначить человека, который будет следить за условиями и информировать ответственных лиц об угрозах, связанных с погодой. План также должен учитывать время, необходимое для того, чтобы доставить всех в безопасное место.

Для стадионов и более крупных объектов Национальная служба погоды предлагает наборы инструментов, которые содержат шаблоны, помогающие разработать план обеспечения безопасности. Эти наборы инструментов можно найти по адресу: https://www.weather.gov/safety/lightning-toolkits

.

Если вы на пробежке, наблюдаете за игрой своего ребенка или посещаете крупное спортивное мероприятие, помните, что во время грозы на улице нет безопасного места. Когда грянет гром, идите в помещение!

Наверх

Самые смертоносные действия Молнии

Некоторые виды деятельности более опасны, чем другие

Если вы находитесь на улице во время грозы, вы подвергаетесь риску быть пораженным молнией и потенциально убитым или серьезно раненым.Однако есть виды деятельности, которые приводят к большему количеству смертей и травм от молнии, чем другие.

За последние двенадцать лет досуг стал причиной почти двух третей смертельных случаев от молнии в Соединенных Штатах. Наибольшая доля смертельных случаев приходится на деятельность, связанную с водой, и в частности на рыболовство. С 2006 года в результате удара молнии погибло 34 человека, занимавшихся рыбной ловлей. Катание на лодках и пляжные развлечения также внесли значительный вклад в число погибших. В большинстве случаев жертвы просто слишком долго ждали, прежде чем начать искать убежище.

Когда речь заходит о занятиях, связанных с водой, следует помнить несколько важных вещей.

  • Всегда имейте план, чтобы добраться до безопасного места до того, как начнется буря.
  • Немедленно отправляйтесь в это безопасное место, если заметите какие-либо признаки надвигающейся или приближающейся грозы. Не стесняйтесь.

Наверх

Молния: Наука

Понимание науки о грозах и молниях

Сведите к минимуму риск стать
жертвой молнии: быстрее доберитесь до безопасного
убежища и оставайтесь там
дольше

По определению, все грозы содержат молнии. Молния — это гигантская электрическая искра, возникающая в атмосфере или между атмосферой и землей. Когда молния проходит через воздух, она быстро нагревает воздух до температуры около 50 000 градусов по Фаренгейту, что примерно в 5 раз горячее, чем на поверхности солнца.

Во время разряда молнии внезапный нагрев воздуха вызывает его быстрое расширение. После выпуска воздух быстро сжимается, охлаждаясь до нормальной температуры. Это быстрое расширение и сжатие воздуха вызывает ударную волну, которую мы слышим как гром (эта ударная волна может повредить стены и разбить стекло).

Все грозы проходят различные стадии роста, развития, электризации и рассеяния. Процесс развития грозы часто начинается в начале дня, когда солнце нагревает воздух у земли и в атмосфере начинают подниматься очаги более теплого воздуха. Когда эти карманы достигают определенного уровня в атмосфере, начинают формироваться кучевые облака. Продолжающийся нагрев может привести к тому, что эти облака будут расти вертикально вверх в атмосферу. Эти «возвышающиеся кучевые» облака могут быть одним из первых признаков развивающейся грозы.Заключительный этап развития наступает, когда вершина облака приобретает форму наковальни.

По мере роста грозового облака внутри облака образуются осадки, в основном мелкие кристаллы льда в верхних слоях облака, смесь мелких кристаллов льда и мелкого града (крупки) в средних слоях облака и смесь дождя и тающий град в нижних слоях облаков. Из-за движения воздуха и столкновений между частицами осадков вблизи середины облака различные частицы осадков становятся заряженными.Более легкие кристаллы льда приобретают положительный заряд и восходящим потоком уносятся вверх в верхнюю часть шторма. Более тяжелый град становится отрицательно заряженным, подвешивается восходящим потоком или падает в нижнюю часть шторма. Конечным результатом является то, что верхняя часть облака становится положительно заряженной, а средняя и нижняя части грозы становятся отрицательно заряженными.

В норме земная поверхность имеет небольшой отрицательный заряд; однако по мере накопления отрицательных зарядов в нижней и средней части грозы земля под основанием облака и в области, непосредственно окружающей облако, становится положительно заряженной. Когда облако движется, эти индуцированные положительные заряды на земле следуют за облаком, как тень. Дальше от основания облака, но под положительно заряженной наковальней, может быть дополнительно индуцирован отрицательный заряд.

На начальных стадиях развития воздух действует как изолятор между положительными и отрицательными зарядами. Однако, когда электрический потенциал между положительным и отрицательным зарядами становится слишком большим, изолирующая способность воздуха нарушается, и возникает электрический разряд, известный нам как молния.

Молния может произойти полностью внутри грозового облака или между облаком и землей. Молния внутри облака обычно возникает между положительными зарядами в верхней части облака и отрицательными зарядами в середине или нижней части облака. Молния «облако-земля» возникает между зарядами в облаке и зарядами на земле. Молнии также могут возникать между облаками.

Молнии, идущие от облака к земле, можно разделить на два разных типа: отрицательная вспышка и положительная вспышка. Отрицательная вспышка обычно возникает между отрицательными зарядами в нижней части грозы и положительными зарядами на земле под основанием облака и рядом с ним. Положительные вспышки обычно происходят между положительно заряженными верхними уровнями грозы и отрицательно заряженной областью, окружающей грозу.

При отрицательной вспышке облако-земля почти невидимый отрицательно заряженный канал воздуха формируется в нижней части облака и устремляется вниз к земле. Когда этот «лидер ступеней» приближается к земле, от деревьев, зданий и других объектов на земле распространяются стримеры положительного заряда.Когда один или несколько из этих стримеров встречаются со ступенчатым лидером, соединение завершается, и канал молнии разряжается, что мы видим как очень яркий «обратный удар», который мы называем молнией. Весь процесс занимает лишь небольшую долю секунды.

Процесс положительной вспышки аналогичен за исключением того, что положительный канал обычно возникает в наковальне бури и распространяется вниз. В этом случае стримеры с отрицательным зарядом движутся вверх, чтобы встретить положительно заряженный канал по мере его приближения к земле.При соединении происходит положительная вспышка молнии.

Хотя как отрицательные, так и положительные вспышки молнии могут быть смертельными, положительные вспышки чаще застают людей врасплох. Поскольку расстояние между землей и наковальней намного больше, чем расстояние между землей и основанием облака, требуется гораздо больший электрический потенциал, чтобы инициировать положительную вспышку молнии. По той же причине положительные вспышки нечасты и широко разбросаны вокруг бури.

Однако самая большая опасность, связанная с положительными вспышками, заключается в том, что они поражают районы, где большинство людей думают, что они в безопасности от бури. Как правило, они бьют далеко за пределы области, где идет дождь, и далеко за пределы основной области, где происходит большая часть молний (отрицательных вспышек) и грома. Следовательно, многие жертвы застигнуты врасплох.

Лучший совет, чтобы свести к минимуму риск стать жертвой молнии, — как можно раньше добраться до безопасного убежища и оставаться там дольше.В общем, , если вы слышите гром, вы находитесь в пределах досягаемости грозы.

Наверх

Вопросы и ответы

Ответы на эти молниеносные вопросы были предоставлены Национальной метеорологической службой.

Вопрос:

Насколько сильна молния и как быстро она движется?

Ответ:

Молния — гигантская электрическая искра. Типичная вспышка молнии содержит около 30 000 ампер и 300 миллионов вольт.Это сопоставимо со стандартным бытовым током 15 ампер и около 120 вольт. Как правило, вспышка молнии имеет ширину всего от 1 до 2 дюймов. Лидер ступеней, который инициирует вспышку молнии, распространяется вниз от облака со скоростью около 320 000 футов в секунду или около 220 000 миль в час. Обратный ход (ток, вызывающий видимую вспышку) движется вверх со скоростью около 320 000 000 футов в секунду или около 220 000 000 миль в час (около 1/3 скорости света). Для сравнения, звук грома распространяется со скоростью около 1100 футов в секунду или около 750 миль в час.

Вопрос:

Как узнать, на каком расстоянии от вас находится вспышка молнии?

Ответ:

В то время как вы почти мгновенно видите видимую вспышку молнии, звук грома распространяется со скоростью около 1100 футов в секунду или около 1 мили за 5 секунд. Каждые 5 секунд между моментом, когда вы наблюдаете молнию, и моментом, когда вы слышите гром, вспышка молнии находится на расстоянии 1 мили. Если между вспышкой молнии и громом проходит 10 секунд, то вспышка молнии была на расстоянии 2 миль.В течение 15 секунд вспышка будет на расстоянии трех миль. К сожалению, этот метод работает только для предыдущей вспышки и не говорит вам, насколько близок будет следующий удар молнии. Как правило, если вы слышите гром, вы находитесь в пределах досягаемости следующей вспышки молнии. Если в это время вы не находитесь в безопасном месте, немедленно переместитесь в безопасное место.

Вопрос:

Есть ли признаки того, что удар молнии неизбежен?

Ответ:

Иногда, но не всегда.В любом случае у вас мало времени, если оно вообще есть, чтобы принять меры, чтобы защитить себя. Некоторые из знаков включают:

  1. Ваши волосы встают дыбом (поскольку заряды от земли устремляются к макушке)
  2. Вы слышите характерный щелкающий или потрескивающий звук (небольшие разряды статического электричества могут возникать в месте, где вот-вот ударит молния)
  3. Вы чувствуете покалывание (по телу могут проходить электрические заряды)
  4. Внезапное увеличение статического электричества на портативных электронных устройствах (электрические заряды могут проходить через устройства, и
  5. Аномальный запах гари в воздухе (статические разряды в воздухе выделяют необычный запах)

Если вы видите какие-либо из этих признаков, молния вот-вот ударит в вас или где-то очень близко от вас. Чрезвычайно важно, чтобы вы планировали заранее, чтобы избежать этой ситуации. Вас могут убить в любой момент.

Вопрос:

Безопасно ли разговаривать по беспроводному телефону во время грозы?

Ответ:

По сравнению с разговором по проводному телефону беспроводный телефон представляет гораздо меньшую опасность. Однако существует кратковременный риск удара молнии, когда телефон снимается с подставки. Выйдя из подставки, пользоваться беспроводным телефоном во время грозы безопасно, при условии, конечно, что вы находитесь в безопасном месте.

Вопрос:

Какова вероятность того, что человек будет поражен молнией в течение жизни?

Ответ:

Основываясь на задокументированных случаях смерти и травм от молнии, общенациональные шансы быть убитыми или ранеными молнией оцениваются примерно в 1 к 400 000 на каждый год вашей жизни. Предполагая, что продолжительность жизни составляет 80 лет, шансы на всю жизнь составляют более 1 из 12 000. Имейте в виду, однако, что ваше поведение во время грозы будет определять ваши индивидуальные шансы.Если вы знаете обо всех угрозах, исходящих от молнии, и действуете соответствующим образом, ваши шансы быть пораженными молнией будут значительно ниже. С другой стороны, если вы не знаете об этих опасностях или не принимаете соответствующие меры предосторожности, ваши шансы быть пораженным молнией будут выше.

Вопрос:

Что делать, если кого-то ударила молния?

Ответ:

Жертвы молнии не несут электрического заряда, к ним безопасно прикасаться, и им может потребоваться немедленная медицинская помощь.Остановка сердца является непосредственной причиной смерти тех, кто умирает. Некоторых смертей можно избежать, если оказать первую помощь. Позвоните 911, а затем окажите первую помощь. Могут потребоваться сердечно-легочная реанимация и использование AED (автоматического внешнего дефибриллятора).

Наверх

Фил Кестен – лидеры мнений

По оценкам Национального управления океанических и атмосферных исследований, над континентальной частью США произошло более 80 тысяч ударов молний. ..

«Это была темная и ненастная ночь.(Цитируя английского писателя XIX века Эдварда Бульвер-Литтона, а также Снупи из комикса «Арахис».) Внезапно небо разрывается на части ножевой вспышкой, за которой следует низкий, строительный грохот. Давайте немного задумаемся о физике молнии.

По оценкам Национального управления океанических и атмосферных исследований, ежедневно над континентальной частью США происходит более 80 тысяч ударов молнии. Во всем мире это составляет около 1,5 миллиарда забастовок в год. Типичный болт несет напряжение в сотни миллионов вольт (электрическое напряжение в вашем доме, вероятно, составляет 120 вольт) и может поднять температуру окружающего воздуха на десятки тысяч градусов по Фаренгейту.Ух ты! В чем дело?

Проще говоря, молния — это массивный поток электрического заряда между облаками и землей.

Все содержит электрические заряды. Каждый атом азота в воздухе, атом кислорода в молекулах воды и клетка вашего тела содержат положительно заряженные протоны и отрицательно заряженные электроны. В большинстве случаев количество положительных и отрицательных зарядов точно уравновешивается. Большинство вещей — например, вы — электрически нейтральны.

Но электрические заряды могут быть разделены, и иногда заряды, которые разделились, могут быть оторваны от одного предмета и в конце концов окажутся на другом.

Буря может привести к разделению молекул воздуха и капель воды в атмосфере. Молекулы воздуха и взвешенные капли воды сталкиваются, кружась в облаках. Теплый воздух и капли воды поднимаются вверх, неся с собой заряды. Результатом является избыток положительного заряда вблизи вершин облаков и избыток отрицательного заряда в нижних слоях облаков. Кроме того, снижается температура поднимающихся капель воды. Более теплые внешние слои этих охлаждающих капель, как правило, несут больше отрицательного заряда, что облегчает стирание этих зарядов при столкновениях.

Одинаковые заряды отталкиваются друг от друга. Избыточный отрицательный заряд в нижних слоях облаков выталкивает отрицательные заряды на поверхность Земли. Это заставляет поверхность и все, что на ней — деревья, здания и вас! — заряжаться положительно. И вот тогда начинается настоящее волнение.

Отрицательные заряды в нижней части облаков притягиваются к общему положительному заряду на поверхности. Заряды начинают течь вниз к земле, следуя дико зигзагообразными, разветвляющимися путями.

 

 

 

Когда эти отрицательно заряженные «лидеры ступеней» приближаются к поверхности, положительные заряды притягиваются вверх. В конце концов один из восходящих «стримеров» встречает шагового лидера. В этот момент устанавливается единственный прямой путь для прохождения заряда между землей и облаком. Миллиарды и миллиарды электрических зарядов движутся по ней менее чем за тысячную долю секунды. Это молния!

 

 

Быстрое движение заряда в разряде молнии несет в себе огромное количество энергии — энергии типичного разряда может хватить для питания средней американской семьи почти на неделю. Вся эта энергия вызывает повышение температуры окружающего воздуха — и повышение так быстро, что тепло не может быть сразу рассеяно. Давление в этой области становится невероятно высоким, что приводит к звуковой ударной волне, распространяющейся во всех направлениях. Бум-гром!

Свет от молнии достигает ваших глаз почти мгновенно, но требуется некоторое время, прежде чем звук грома достигнет ваших ушей. Звук распространяется с (относительно) низкой скоростью, примерно 1 миля каждые 5 секунд или примерно 1 км каждые 3 секунды.Вы можете оценить расстояние до молнии, посчитав секунды — «одна Миссисипи, две Миссисипи» — между тем, чтобы увидеть свет и услышать гром: расстояние составляет примерно 1 милю за каждые 5 секунд, которые вы считаете, или примерно 1 км за каждые 5 секунд. каждые 3 секунды.

Молния эффектна, но иногда она действительно эффектна. Проверьте это:


———————————————-

Вопросы для размышления:

Важным фактором возникновения молнии является столкновение воздуха и других молекул в атмосфере.Планеты, отличные от Земли, например, Венера, Юпитер и Сатурн, имеют атмосферу. Как вы думаете, могут ли быть молнии на других планетах? И если да, как вы думаете, НАСА могло размещать в Интернете изображения молний на других планетах?

Фульгуриты представляют собой разновидность минерала, часто состоящего из плавленых силикатов, похожих на стекло. Название происходит от латинского fulgur, что означает молния. Можете ли вы догадаться, как образуются фульгуриты?

Вы удивлены, что молния не ударила в верхнюю часть шаттла на последнем изображении?

.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.