Виды молний в природе. Что такое молния?
Виды молний в природе. Что такое молния?
Молния является частным случаем искрового разряда. Молния обладает отрицательно и положительно заряженной полярностью. Исследованиями установлено, что молнии предшествует процесс электризации частиц воды и льда, разделения и накопления электрических зарядов в грозовом облаке. В верхней части облака обычно накапливаются положительные заряды, а в нижней части – отрицательные. Частота разрядов молнии с грозового облака составляет около одного в минуту, а средняя продолжительность электрической активности облака длится до 40 мин.
Длина канала молнии обычно достигает нескольких километров. Молния состоит из нескольких единичных разрядов, развивающихся по одному и тому же пути, причем каждый разряд начинается лидерным (лидер) и завершается обратным (главным) разрядом. Из рисунка 1 видно, что из нескольких развивающихся лидеров от облака к земле (лидеры, 1, 2, 3, 4) быстрее места точки удара молнией достигает один из них (лидер 3).
Рисунок 1 – Возможности фиксация удара молнии между облаком и землей фото-
Установлено, что скорость опускания лидера первого единичного разряда молнии имеет порядок 15.107 км/с, скорости лидеров последующих разрядов достигают 2.108 км/с, а скорость обратного разряда изменяется в пределах (15.109 ¾ 151.010) км/с, т.е. от 0,05 до 0,5 скоростей света. Разряд молнии разветвленный и никогда не развивается по прямой, что можно наблюдать по рисункам 1 и 2.
Канал лидера молнии заполнен плазмой и обладает электропроводимостью. По мере продвижения канала лидера молнии под действием электрического поля происходит смещение зарядов, причем положительные заряды скапливаются на поверхности земли непосредственно под развивающимся лидерным каналом. Этим обстоятельством объясняется избирательная поражаемость наземных объектов молнией (рисунок 2).
Рисунок 2 – Развитие лидера молнии к месту наибольшей концентрации зарядов на поверхности земли
Следует отметить, что для умеренных широт, в том числе для Республики Беларусь, примерно 90% молний отрицательные. С вероятностью не менее 50% ток молнии может достигать 35 кА. Положительно заряженные нисходящие молнии над территорией республики также присутствуют. Они развиваются из верхних слоев облака и несут повышенную опасность, так как в них возникает более продолжительный (до нескольких сотен миллисекунд) ток.
Шаровая молния. 10 фактов о шаровой молнии
Малоизученное явление природы ― красивое, яркое, непонятное и… смертельно опасное.
Летом 1753 года русский физик Георг Рихман изучал атмосферное электричество. Внезапно из прибора появился бледно-синеватый огненный шар размером с кулак и раздался звук, подобный пушечному выстрелу. Рихман упал замертво. Сегодня никто не сомневается: соратник Ломоносова погиб от удара шаровой молнии.
Летом 1753 года, во время грозы замечательный русский физик Георг Рихман изучал атмосферное электричество. Внезапно из прибора появился бледно-синеватый огненный шар размером с кулак и раздался звук, подобный пушечному выстрелу. Рихман упал замертво. Сегодня никто не сомневается: соратник Ломоносова погиб от удара шаровой молнии.
1. Что такое шаровая молния, до сей поры достоверно неизвестно. Физики пока еще не научились воспроизводить настоящую шаровую молнию в лабораторных условиях. Что-то конечно, получают, но вот насколько это «что-то» схоже с настоящей шаровой молнией – ученые не знают.
2. Когда отсутствуют экспериментальные данные, ученые обращаются к статистике – к наблюдениям, свидетельствам очевидцев, редким фотографиям. На самом деле редким: если в мире существует не менее ста тысяч фотографий обычной молнии, то снимков шаровой молнии гораздо меньше – всего шесть-восемь десятков.
3. Цвет шаровой молнии бывает разным: и красным, и ослепительно белым, и синим, и даже черным. Свидетели видели шаровые молнии всех оттенков зеленого и оранжевого цвета.
4. Судя по названию, все молнии должны иметь форму шара, но нет, наблюдались и грушевидные, и яйцеобразные. Особо удачливым наблюдателям являлась молния в виде конуса, кольца, цилиндра и даже в виде медузы. Кто-то видел за молнией белый хвост.
5. Согласно наблюдениям ученых и свидетельствам очевидцев шаровая молния может появиться в доме через окно, дверь, печь, даже просто возникнуть как бы из ниоткуда. А еще она может «выдуться» из электрической розетки. На открытом воздухе шаровая молния может появиться из дерева и столба, спуститься из облаков или родиться от обычной молнии.
6. Обычно шаровая молния невелика – сантиметров пятнадцать в диаметре или с футбольный мяч, но встречаются и пятиметровые гиганты. Живет шаровая молния недолго – обычно не более получаса, двигается горизонтально, иногда вращаясь, со скоростью несколько метров в секунду, иной раз зависает в воздухе неподвижно.
7. Шаровая молния светит, как стоваттная лампочка, иногда трещит или пищит и обычно наводит радиопомехи. Порою пахнет – окисью азота или адским запахом серы. Если повезет, она тихо растворится в воздухе, но чаще взрывается, разрушая и оплавляя предметы и испаряя воду.
8. «…Красно-вишнёвое пятно видно на лбу, а вышла из него громовая электрическая сила из ног в доски. Ноги и пальцы сини, башмак разорван, а не прожжён…». Так описывал смерть своего соратника и друга Рихмана великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов. Он еще волновался, «чтобы сей случай не был истолкован противу приращений наук», и был прав в своих опасениях: в России временно запретили исследования электричества.
9. В 2010 году австрийские ученые Йозеф Пир и Александр Кендль из
Университета Инсбрука предположили, что свидетельства о шаровых
молниях можно интерпретировать как проявление фосфенов, то есть
зрительных ощущений без воздействия на глаз света. Их расчеты
показывают, что магнитные поля определенных молний с
повторяющимися разрядами индуцируют электрические поля в нейроны
зрительной коры. Таким образом, шаровые молнии являются
галлюцинациями.
Теория была опубликована в научном журнале Physics Letters A.
Теперь уже сторонники существования шаровых молний должны
зарегистрировать шаровую молнию научной аппаратурой, и таким
образом опровергнуть теорию австрийских ученых.
10. В 1761 году шаровая молния проникла в церковь венской академической коллегии, сорвала позолоту с карниза алтарной колонны и отложила ее на серебряной кропильнице. Людям приходится куда тяжелее: в лучшем случае шаровая молния обожжет. Но может и убить – как Георга Рихмана. Вот вам и галлюцинация!
Все о молнии. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ БУРИ
Во время грозы грозовые тучи заряжаются как гигантские конденсаторы в небе. Верхняя часть облака является положительной, а нижняя часть отрицательной. Как облако приобретает этот заряд, до сих пор не согласовано в рамках научного сообщества, но следующее описание дает одно более правдоподобное объяснение.
В процессе круговорота в атмосфере может накапливаться влага. Это скопление - это то, что мы видим как облако. Интересно, что облака могут содержать миллионы и миллионы капель воды и льда, взвешенного в воздухе. По мере того как процесс испарения и конденсации продолжается, эти капли сталкиваются с другой влагой, которая находится в процессе конденсации по мере ее роста. Кроме того, возрастающая влага может сталкиваться со льдом или мокрым снегом, который находится в процессе падения на землю или расположен в нижней части облака. Важность этих столкновений заключается в том, что электроны сбиваются с нарастающей влаги, создавая, таким образом, разделение заряда.
Недавно сбитые электроны собираются в нижней части облака, что дает ему отрицательный заряд. Повышенная влажность, которая только что потеряла электрон, несет положительный заряд к вершине облака. Помимо столкновений, замораживание играет важную роль. По мере того, как возрастающая влажность попадает более холодные верхние слои облаков и начинает замерзать, замороженная часть становится отрицательно заряженной, а незамерзающие капли становятся положительно заряженными. В этот момент восходящие воздушные потоки имеют возможность удалять положительно заряженные капли со льда и переносить их на вершину облака. Оставшаяся замороженная часть, вероятно, упадет в нижнюю часть облака или продолжит движение к земле. Объединяя столкновения с замораживанием, мы можем начать понимать, как облако может получить экстремальное разделение заряда, которое требуется для удара молнии.
Когда в облаке происходит разделение заряда, возникает также электрическое поле, связанное с разделением. Как и облако, это поле отрицательно в нижней области и положительно в верхней области.
Сила или интенсивность электрического поля напрямую связаны с увеличением накопления заряда в облаке. По мере того, как столкновения и замораживание продолжают происходить, а заряды вверху и внизу облака увеличиваются, электрическое поле становится все более интенсивным - настолько интенсивным, по сути, что электроны на земной поверхности отталкиваются глубже в землю сильным отрицательным зарядом в нижней части облака. Это отталкивание электронов заставляет земную поверхность приобретать сильный положительный заряд.
Все, что сейчас необходимо, - это проводящий путь для отрицательного облачного дна, чтобы связаться с положительной земной поверхностью. Сильное электрическое поле, будучи несколько самодостаточным, создает этот путь в процессе ионизации воздуха.
Источник: https://interesnyefakty.com/novosti/kakie-byvayut-molnii