Почему бьет молния. Молния: откуда берется, интересные факты. Как появляется молния
Красивое и небезопасное явление природы − молния − представляет собой искровой разряд в атмосфере.
Уже в середине XVIII в. обратили внимание на внешнее сходство молнии с электрической искрой. Высказывалось предположение, что грозовые облака несут в себе большие электрические заряды и что молния есть гигантская искра, ничем, кроме размеров, не отличающаяся от искры между шарами электрической машины. На это указывал, например, М. В. Ломоносов (Михаил Васильевич Ломоносов (1711 − 1765 г.) − основоположник русской науки, великий русский физик и химик, член Российской Академии наук и основатель первого в России Московского университета.), наряду с другими научными вопросами занимавшийся атмосферным электричеством.
Это было доказано на опыте (в 1752 − 1753 гг.) М. В. Ломоносовым и Франклином), работавшими одновременно и независимо, друг от друга.
Ломоносов построил «громовую машину» − конденсатор, находившийся в его лаборатории и заряжавшийся атмосферным электричеством посредством провода, конец которого был выведен из помещения и поднят на высоком шесте. Во время грозы из конденсатора можно было рукой извлекать искры.
Франклин во время грозы пустил на бечевке змея, который был снабжен железным острием; к нижнему концу бечевки был привязан дверной ключ. Когда бечевка намокла и сделалась проводником электрического тока, Франклин смог извлечь из ключа электрические искры, зарядить лейденские банки и проделать другие опыты, производимые с электрической машиной).
Таким образом, было показано, что грозовые облака действительно сильно заряжены электричеством.
Разные части грозового облака несут заряды различных знаков. Чаще всего нижняя часть облака (обращенная к земле) бывает заряжена отрицательно, а верхняя − положительно. Поэтому, если два облака сближаются разноименно заряженными частями, то между ними проскакивает молния. Однако грозовой разряд может произойти и иначе. Проходя над землей, грозовое облако создает на ее поверхности большие индукционные заряды, и поэтому облако и поверхность земли образуют две обкладки большого конденсатора. Разность потенциалов между облаком и землей достигает огромных значений, измеряемых сотнями миллионов вольт, и в воздухе возникает сильное электрическое поле. Если напряженность этого поля делается достаточно большой, то может произойти пробой, т. е. молния, ударяющая в землю. При этом молния иногда поражает людей и вызывает пожары зданий.
Согласно многочисленным исследованиям, произведенным над молнией, искровой разряд в молнии характеризуется следующими примерными числами:
Напряжение между облаком и землей − 100 000 000 B
.
Сила тока в молнии − 100 000 A
.
Продолжительность молнии − 10 −6 c
.
Диаметр светящегося канала − 10 − 20 см
.
Гром, возникающий после молнии, имеет такое же происхождение, как и треск при проскакивании лабораторной искры. Именно, воздух внутри канала молнии сильно разогревается и расширяется, отчего и возникают звуковые волны. Эти волны, отражаясь от облаков, гор и т. п., часто создают длительное эхо − громовые раскаты.
Почему фотокамера фотографируется?
Изображения света и времени свертывания
Как фотокамера захватывает изображения, их можно легко увидеть на очень простой дырочной камере. Такая вещь строится быстро. Все, что вам нужно, это простая коробка, полностью черная с внутренней стороны, с пяти сторон, в которую свет может проникать только через небольшое, расположенное по центру отверстие на боковой поверхности. Шестая сторона напротив отверстия состоит из полупрозрачного материала, то есть, например, прозрачной или выпечной бумаги. Затем изображение создается на этом проекционном экране.Молния – одно из самых загадочных, непредсказуемых, пугающих, опасных для жизни и одновременно чарующих, завораживающих явлений природы. Они вызывают самые противоречивые чувства – восторг и страх! К большому сожалению это явление несет в себе горе – разрушения, увечья, смерть. В ходе прогресса человек постепенно обуздывает стихии, природные явления, чаще превращая их силу в пользу – гидроэлектростанции, ветрогенераторы. Молнию не приручишь, не обуздаешь… Сможешь от нее защититься – и то хорошо.
Что делает мир настольным?
Однако не так, как мы видим это в природе перед нами, а на стороне. Но почему изображение на полупрозрачной задней стенке перевернуто? Поскольку свет всегда распространяется в полностью прямой. Рисуя путь света от объекта через отверстие к экрану, вскоре становится ясно, почему изображение должно быть перевернуто: лучи света испускаются из каждой точки объекта. Когда они падают через маленькое отверстие на экране, световые лучи, идущие сверху, и нога объекта пересекаются, сверху вниз изображение - это голова.
Оптические точилки: линзы и линзы
Но картина также размыта. И с Саммеллинсом перед дырой. Собирающие линзы собирают параллельные падающие лучи в одной точке. Коллекционирование толще посередине, чем на краю. Когда свет падает, он разбивается выпуклым и концентрируется в фокальной точке. Это делает изображение более резким. Противоположностью коллективной линзы является рассеивающая линза. Он тоньше посередине, чем на краю и, таким образом, выпучивается. В результате частота падающих световых лучей за линзой «расходится».
В чем же заключается природа молнии?
Помните не хитрые эксперименты на уроках физики, с эбонитовой палочкой и куском шерсти. При трении происходит электризация. Этот сложный процесс можно объясняется просто. Обычно каждый предмет имеет нейтральный заряд, так как на нем находятся частички противоположно «заряженной» пыли, которая и нейтрализует заряд тела. При трении палочки о кусок шерсти частички пыли снимаются и тело приобретает заряд, действие которого видно, если поднести палочку к волосам – они прилипают к палочке, как бы заменяя собой снятую пыль, чтобы эбонитовое тело снова стало нейтрально заряженным. Проще говоря, электризация – снятие с предмета «заряженной» пыли.
Телеобъектив и Нормабъектив
Объектив камеры состоит из одной или нескольких последовательных оптических линз, которые выполняют конкретные задачи. Для фотографирования удаленных объектов можно использовать телеобъектив. Для этого поле зрения очень узкое. Нормальная линза примерно эквивалентна полю зрения человеческого глаза. Широкоугольный объектив захватывает гораздо более широкое поле зрения. Чтобы сделать хорошую фотографию, фотограф должен быть очень близок к своей теме.
Разрыв света: излом в оптике
Коллекционные и рассеивающие линзы используют эффект, который все уже наблюдали: всякий раз, когда луч света попадает на поверхность более плотной среды, такой как стекло или воду, он «перегибается» на границе между двумя средами в соответствии с очень конкретными законами. или «сломан». Степень преломления или перекоса светового луча зависит от угла, с которым он пересекает границу. Чем более наклонным является луч, тем сильнее он сломан.
Важно понять, что такое грозовое облако, ведь именно оно является «создателем» молнии. Облако состоит из пара, но часть этого пара конденсировалась, превратившись в капельки и льдинки. Облако, как цветное желе, имеет несколько слоёв: на расстоянии до 3-4 км оно состоит из пара, капель, выше из льдинок. Ведь на высоте нескольких километров температура значительно ниже, чем на земле.
Как действовать во время грозы
Молния - одно из самых впечатляющих метеорологических явлений, и сегодня мы увидим, что такое луч. Прежде чем мы начнем входить в муку, мы разъясним некоторые основные понятия. Молния - это свет, который мы видим, когда гроза вызывает электрический шок. Этот блик мы увидим более подробно, почему это происходит, но оно всегда сопровождается громом.
Молнии в верхней атмосфере
Гром - звучный компаньон молнии и один из лучших показателей молнии. Гром, как мы увидим, является не чем иным, как побочным эффектом луча, который помогает нам знать, насколько это далеко. Но достаточно кружа. Посмотрим, какая молния. Исследователи захватили молнию в замедленном темпе, чтобы проверить свою новую быструю камеру. Результаты впечатляют.
Чтобы понять происхождение молнии, рассмотрим верхний слой – льдинки.
Потоки теплого воздуха, поднимающиеся с земли приводят льдинки в движение: самые легкие и мелкие перемещаются в верхнюю часть облака, те, что покрупнее да потяжелее остаются внизу. Двигаясь вверх, маленькие льдинки сталкиваются с большими – при этом возникает трение. В результате частички, что остаются внизу заряжаются отрицательно, а те, что стремятся вверх, заряжаются положительно. Слоёное облако приобретает положительно заряженный верхний слой, и отрицательно заряженный нижний. Такая напряжённая обстановка должна разрядиться, поэтому поток отрицательного заряда спускается на землю. Мы наблюдаем молнию! После того, как облако разрядилось, процесс повторяется.
Что такое молния и как они формируются
Чтобы ответить на то, что является молнией, мы можем сделать это за две секунды, как мы уже сделали выше, или сосредоточимся на процессах, которые происходят до, во время и после вспышки света, которую мы наблюдаем. Поскольку для возникновения электрического тока всегда требуется разность потенциалов, напряжение; так же, как это происходит между концами батареи или аккумулятора.
Ученые с большой точностью определили место падения большего количества лучей. Количество молнии удивит вас. Но здесь процесс отличается, потому что это больше похоже на то, когда мы втираем воздушный шар с шерстью, а затем этот привлекает небольшие кусочки бумаги. Облака движутся по воздуху и между ними «втирают» и переносят электрические заряды между ними. Это то, что нам нужно в общей потенциальной разности.
Тем не менее, такой процесс образования моли не совсем верен. Ведь для того, чтобы образовался нужный разряд, напряжение в облаке должно достигать 2500 кВ/м. На самом же деле в облаке образуется лишь около 400 кВ/м. Так откуда же берутся те необходимые недостающие кВ? Существуют космические лучи (частицы высоких энергий), которые попадают на землю каждую секунду. Столкнувшись с молекулой воздуха, космический луч ионизирует её – появляется огромное количество электронов с высокой энергией. При попадании в электронное поле между землёй и облаком они развивают околосветовую скорость, вызывая тем самым массу электронов, которые движутся с ними к земле. Их ионизированный путь использует грозовое облако, чтобы выпустить разряд.
Все видели, что молния имеет вид ломаной прямой. Термин «ступенчатый лидер» означает образования пути молнии. Почему же он ступенчатый? Дело в том, что каждая ступенька – это место, где электроны, которые разогнались практически до скорости света, сталкиваются с молекулами воздуха. Из-за этого меняется траектория пути разряда. Молния – своеобразная батарейка для земли. Она подзаряжает электрическое поле земли. В спокойную погоду земля разряжается, а гроза помогает ей зарядиться.
Что такое молния и почему они прыгают с облака на Землю
Реальность такова, что это не совсем верно, так как есть многочисленные лучи, которые перескакивают из одного облака в другое, но в конце все происходит одним и тем же процессом. Как только разность потенциалов создается, заряды облака хотят двигаться в зоны разного потенциала, но они не могут, потому что воздух изолирует и не проводит электричество, то есть он не позволяет электрическим зарядам двигаться через него.
Поэтому, если разность потенциалов достаточно велика, возникает очень любопытное явление с именем тех, которые, когда вы говорите, вы похожи на парня, который знает, о чем он говорит: диэлектрический разрыв воздуха. Это означает, что воздух переходит из изоляции в проводящий и позволяет зарядам проходить и переходить с высокой потенциальной точки на более низкий потенциальный потенциал. И вот ключ к свету, который мы видим, и какая молния действительно.
Виды молний
Большинство людей даже и не догадывается сколько видов молнии бывает – линейная, шаровая, четочная, токовые струи, голубые струи, спрайты, формы сидящих разрядов и огней святого Эльма. Все они опасны и имеют значительные отличия по внешнему виду.
Диэлектрический разрыв воздуха или почему искры летают
Воздух в нормальном состоянии не проводит электричество и поэтому не может перепрыгнуть «искру», которая является молнией. Однако по мере увеличения потенциала между двумя объектами мы сохраняем энергию, которая должна быть выпущена каким-то образом, и таким образом состоит в том, чтобы сломать атомы, которые составляют воздух. Этот разрыв на самом деле является ионизацией, т.е. эта потенциальная энергия отвечает за удаление электрона на атомы воздуха, чтобы они уже могли проводить электричество.
Молнии облако-земля 
Для образования такой молнии требуется пара сотен кубических километров воздуха, достаточная для образования молнии высота и мощный тепловой двигатель – Земля. Готово! Теперь возьмем воздух и последовательно начнем его нагревать. Когда он начнет подниматься, то с каждым метром подъема нагретый воздух охлаждается, постепенно становясь холоднее и холоднее. Вода конденсируется во все более крупные капли, образуя грозовое облако. Темно-фиолетовые тучи над горизонтом, при виде которых замолкает все (затишье перед грозой) – это и есть грозовые облака, которые рождают молнии и гром.Молнии образуются в результате распределения электронов в облаке, позитивно заряжен верх облака, а негативно – низ. В результате чего получаем очень мощный конденсатор, который может время от времени разряжаться в результате скачкообразного преобразования обычного воздуха в плазму. Это происходит из-за все более сильной ионизации атмосферных слоев, близких к грозовым тучам. Плазма образует своеобразные каналы, которые, при соединении с землей, и служат отличным проводником для электричества. Облака постоянно разряжаются по этим каналам, и мы наблюдаем молнии.Температура воздуха в месте прохождения молнии достигает 30 тысяч градусов, а скорость распространения – 200 тысяч км/час. Нескольких молний достаточно для электроснабжения небольшого города на несколько месяцев.
Ударная волна от молнии
Этот «диэлектрический разрыв воздуха» мы могли бы сказать, что это луч, поскольку он также является процессом, ответственным за столь интенсивный свет, который мы видим. Когда электрические заряды уже завершили свой путь, мы имеем ионизованные атомы, которым приходится восстанавливать потерянные электроны. Восстановление их приводит к квантовому эффекту, вызывающему характерную яркость спектра каждого газа. Это означает, что не только воздух светит, но в зависимости от состава воздуха у нас будут лучи одного цвета.
Молния земля-облако 
Такие молнии образуются в результате накопившегося электростатического заряда на вершине самого высокого объекта на земле, что делает его весьма привлекательным для молнии.
Во время пробивания электрическим зарядом воздушной прослойки между вершиной заряженного объекта и нижней частью грозового облака и образуется молния земля-облако.
Весь этот процесс «диэлектрического разрыва воздуха» также ассоциировал ударную волну, которую мы получаем как звук, и мы называем гром. Все эти процессы, огни и шумы должны быть достаточными, чтобы предупредить нас об опасности лучей разрушительной сущности, которая является молнией. Но если этого было недостаточно, вот некоторые данные.
Погода на Земле становится все более экстремальной, но самая экстремальная погода во Вселенной. Например, важно отметить, что разность потенциалов между двумя облаками или между облаком и Землей иногда превышает 000 вольт примерно в 4 миллиона раз больше, чем в домашнем штепселе.
Чем выше объект, тем больше шансов попадания в него молнии. От сюда и совет – во время грозы не прятаться под высокими деревьями.
Молния - облако-облако 
Так же, молнии могут возникать и между отдельными облаками. Облака как бы бросают электрические заряды друг в друга. Поскольку верхняя часть облака заряжена позитивно, а нижняя – негативно, рядом находящиеся грозовые облака могут простреливать электрическими зарядами друг друга. Частым явлением бывает молния пробивающая одно облако, и более редким явлением – молния, которая исходит от одного облака к другому.
Знаете, вы не слишком близко относитесь к лучам, и теперь мы знаем, что такое молния, но это не значит, что мы должны измерить ее и проверить ее силу с помощью собственного тела. Норвежские власти сообщили в понедельник об открытии. После прохода местного шторма, в природный парк Хардангервидда. Столкнувшись с общим изумлением, некоторые теории предполагают, что смерть этих животных могла произойти в результате предшествующего заболевания или в результате шока, вызвавшего почти падение луча. Однако до сих пор доминирующая теория остается, что животные были поражены электрическим током.
Эта молния не бьет в землю, она распространяется в горизонтальной плоскости по небу. Иногда такая молния может распространяться по чистому небу, исходя от одной грозовой тучи. Такие молнии очень мощные и очень опасные.
Фолькер Хинриксен: Молния обычно имеет несколько точек соприкосновения; может поражать разные участки в радиусе около одного километра. Это может объяснить, почему можно достичь группы животных. Кроме того, как только электрический разряд заканчивается в земле, существуют большие токи, например, - 000 ампер, которые должны течь. И если электропроводность почвы не очень хорошая, ток будет течь очень близко к поверхности. Это вызывает так называемое «натяжение прохода» над поверхностью пола.
Итак, если мы сделаем большой шаг, у нас будет разность напряжений между нашими ногами, разделенная примерно на 80 сантиметров. Таким образом, поток течет главным образом через наши ноги и живот, но это не пройдет через наше сердце. Что-то совсем другое происходит с животными: они делают шаги намного больше, возможно, метров с половиной или двух метров длины. Таким образом, напряжение тангажа намного выше для них. Ток, который перемещается между передними и задними ногами, всегда будет циркулировать через ваше сердце.
Она выглядит как несколько молний, идущих параллельно друг другу. В появлении их нет никакой загадки. Если дует сильный ветер, он может расширять каналы из плазмы, о которых мы писали выше, и в результате образуется вот такая вот дифференцированная молния.
Вот почему риск смерти намного выше для животных в таком случае. Итак, жирафы подвергаются большему риску во время грозы, чем, скажем, мыши, для простого факта, что жирафы принимают более длительные шаги? Например, крупный рогатый скот также очень чувствителен к электрическим токам. У маленькой мыши очень мало шансов быть пораженным или пораженным молнией.
Медведь, который ходит на четвереньках, рискует меньше, если он пойдет пополам? Существует два разных типа риска. Если медведь ходит на всех четырех ногах, он будет подвергаться большему натяжению прохода, но риск удара молнией меньше. Если он включен, риск натяжения прохода меньше, а прямой попадания луча больше, потому что он измеряет около двух метров, два с половиной метра.
Ее еще называют пунктирной. Крайне редкая молния. Существует в природе, но как образуется – пока что можно только догадываться. Есть предположение, что пунктирная молния образуется в результате быстрого остывания некоторых участков трека молнии, что и превращает обычную молнию в пунктирную.
Шаровая молния представляет собой светящийся шар. Диаметр его обычно от 12 до 25 см. Шар свободно плавает по воздуху. Считают, что «прожить» шаровая молния может лишь несколько секунд. Однако очевидцы утверждают, что образо
вавшийся шар может просуществовать и 30 секунд. Много историй говорит о разрушительных результатах появления шаровых молний. Это и сгоревшие дома, и сильные ожоги, и смертельные исходы. Есть много историй и рассказов о том, как умело, не причиняя ожогов, шаровая молния снимает с руки кольца. На самом деле этот феномен доказан. Золотое или серебряное кольцо, встретившееся на пути у огненного шара, теряет вес. Это можно проверить обычным взвешиванием.
Чем объяснить, что птицы совершенно спокойно и безнаказанно сидят на проводах?
Итак, медведи теряются? Как люди могут защитить себя? Удерживая обе ноги близко друг к другу, чтобы не подвергать себя высоким разрывам напряжения. И сделал мяч, присев на корточки. На какой почве было бы лучше остановиться? Если есть почва, где растения растут и, например, получают дождевую воду, то эта почва будет очень влажной и ее электропроводность будет очень высокой. С другой стороны, самым худшим случаем является каменистая почва. Это объясняет, почему напряжение было таким высоким. Древние говорили, что молния - это оружие; или проявление; или самого бога.
Шаровая молния недостаточно изучена. Она возникает непредсказуемо и так же исчезает. Хотя есть специальные лаборатории, в которых создают и изучают шаровые молнии.
Встречаются очень редко. Такое явление более распространено в горах. Частыми жертвами становятся альпинисты. Это сток электрического заряда по пути, оставленному линейной молнией. Специально получить их можно, запустив в грозовое облако ракету с проволочным хвостом. Заряд будет стекать по проволоке. В дом такая молния может попасть через дымоход, открытую форточку, по проводам. Хотя иногда электрические струи проделывают в окне дыру, через которую и проникают в дом.
В хорошую погоду токовые струи тоже могут появляться, необходимое условие для этого – сильный ветер. В таком случае токовые струи еле заметны голубоватым свечением.
Это необыкновенное явление природы, поражающее своей красотой. Обычно оно появляется ночью в виде свечения на шпилях, башнях, мачтах кораблей. По названию можно догадаться, что и этот тип молний воспринимался, как знак, данный богами. Дело в том, что однажды прихожанин церкви Св. Эльма увидели странное сияние, охватывающее крест и часть купола. Этот феномен был воспринят как знамение божие. Отсюда и название. Вот только подобные зрелища встречались и раньше. Например, в Древней Греции. Там молнию называли «огнями Кастора и Пуллукса», считая свечения теми самыми звёздами, в которые Зевс превратил двух братьев близнецов.
На самом же деле всё намного проще. Свечение огней святого Эльмa появляется в сухой нaэлектризовaнной атмосфере, когда величина напряженности электрического поля достигает десятков или сотен тысяч вольт нa метр. При этом в воздухе должны находиться твёрдые диэлектрические частицы. Это может быть пыль, песок или даже снег. Под действием ветра частицы трутся друг о друга. Это приводит к локальному увеличению напряженности электрического поля. Так появляются «знамения» в виде огней святого Эльма.
Спрайты – это молнии в космосе. Спрайты описываются как вспышки высоко в атмосфере, между 56 и 128 км от поверхности, намного выше, чем высота между 11 и 16 км, где фиксируются обычные языки молний. Спрайты сопровождают почти любую грозу, однако их очень трудно заметить. Эти разряды появляются на высоте от 55 до 130 км. Для сравнения, «обычные» молнии образуются на высоте не более 16 км.
Спрайты были впервые зафиксированы в 1989 году, причем это произошло случайно. Астрономы, калибровавшие камеру для наблюдения звезд, навели ее на верхние слои атмосферы, где неожиданно «засекли» странные вспышки.
Спрайты чаще всего появляются не по одному, а группами. Ученые показали, что необычные разряды чаще всего организуются по кругу. Спрайты над грозой напоминают свечи на пироге диаметром до 70 км. Спрайты не висят в небе неподвижно, а совершают «танцующие» движения. 
Спрайты, которые происходят только в сочетании с грозой, никогда не возникают сами по себе и напоминают похожие природные явления, которые атмосферные электрики прозвали ‘эльфы’, ‘гоблины’ и ‘тролли’, утверждает Прайс. Эти вспышки так называются благодаря тому, что они как бы ‘танцуют’ в небе.
Применение новых техник съёмки открыло круговую структуру спрайтов, которая очень похожа на свечи в торте именинника. С помощью триангуляционного метода Прайс и его коллеги смогли вычислить размеры спрайтов. Свечи спрайтов достигают 24 км в высоту, а скопление свечей – 72 км в ширину.
Вулканические молнии 
Это невероятно красивые молнии, которые появляются при извержении вулкана. Вероятно, газо-пылевой заряженный купол, пробивающий сразу несколько слоев атмосферы, вызывает трение, поскольку сам несет довольно значительный заряд. Выглядит все это красиво, но жутковато. Ученые пока не знают точно, почему такие молнии образуются.
