Молния как возникает: Как возникает молния?

Содержание

виды, физическая природа, почему. Физика атмосферы

Каждую секунду в атмосфере Земли возникает примерно 700 молний, и каждый год около 3000 человек погибают из-за удара молнии. Физическая природа молнии не объяснена окончательно, а большинство людей имеют лишь приблизительное представление о том, что это такое. Какие-то разряды сталкиваются в облаках, или что-то в этом роде. Сегодня мы обратились к нашим авторам по физике, чтобы узнать о природе молнии больше. Как появляется молния, куда бьет молния, и почему гремит гром. Прочитав статью, вы будете знать ответ на эти и многие другие вопросы.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Что такое молния

Молния – искровой электрический разряд в атмосфере.

Электрический разряд – это процесс протекания тока в среде, связанный с существенным увеличением ее электропроводности относительно нормального состояния. Существуют разные виды электрических разрядов в газе: искровой, дуговой, тлеющий.

Искровой разряд происходит при атмосферном давлении и сопровождается характерным треском искры. Искровой разряд представляет собой совокупность исчезающих и сменяющих друг друга нитевидных искровых каналов. Искровые каналы также называют стримерами. Искровые каналы заполнены ионизированным газом, то есть плазмой. Молния – гигантская искра, а гром – очень громкий треск. Но не все так просто.

Физическая природа молнии

Как объясняют происхождение молнии? Система туча-земля или туча-туча представляет собой своеобразный конденсатор. Воздух играет роль диэлектрика между облаками. Нижняя часть облака имеет отрицательный заряд. При достаточной разности потенциалов между тучей и землей возникают условия, в которых происходит образование молнии в природе.

Ступенчатый лидер

Перед основной вспышкой молнии можно наблюдать небольшое пятно, движущееся от тучи к земле. Это так называемый ступенчатый лидер. Электроны под действием разности потенциалов, начинают двигаться к земле. Двигаясь, они сталкиваются с молекулами воздуха, ионизируя их. От тучи к земле прокладывается как бы ионизированный канал. Из-за ионизации воздуха свободными электронами электропроводность в зоне траектории лидера существенно возрастает. Лидер как бы прокладывает путь для основного разряда, двигаясь от одного электрода (тучи) к другому (земле). Ионизация происходит неравномерно, поэтому лидер может разветвляться.

Обратная вспышка

В момент, когда лидер приближается к земле, напряженность на его конце растет. Из земли или из предметов, выступающих над поверхностью (деревья, крыши зданий) навстречу лидеру выбрасывается ответный стример (канал). Это свойство молний используется для защиты от них путем установки громоотвода. Почему молния бьет в человека или в дерево? На самом деле ей все равно, куда бить. Ведь молния ищет наиболее короткий путь между землей и небом. Именно поэтому во время грозы опасно находиться на равнине или на поверхности воды.

Когда лидер достигает земли, по проложенному каналу начинает течь ток. Именно в этот момент и наблюдается основная вспышка молнии, сопровождаемая резким ростом силы тока и выделением энергии. Здесь уместен вопрос, откуда идет молния? Интересно, что лидер распространяется от тучи к земле, а вот обратная яркая вспышка, которую мы и привыкли наблюдать, распространяется от земли к туче. Правильнее говорить, что молния идет не от неба к земле, а происходит между ними.

Почему молния гремит?

Гром возникает в результате ударной волны, порождаемой быстрым расширением ионизированных каналов. Почему сначала мы видим молнию а потом слышим гром? Все дело в разности скоростей звука (340,29 м/с) и света (299 792 458 м/с). Посчитав секунды между громом и молнией и умножив их на скорость звука, можно узнать, на каком расстоянии от Вас ударила молния.

Нужна работа по физике атмосферы? Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Виды молний и факты о молниях

Молния между небом и землей – не самая распространенная молния.

Чаще всего молнии возникают между облаками и не несут угрозы. Помимо наземных и внутриоблачных молний, существуют молнии, образующиеся в верхних слоях атмосферы. Какие есть разновидности молний в природе?

Наземные молнии;
Внутриоблачные молнии;
Шаровые молнии;
«Эльфы»;
Джеты;
Спрайты.

Последние три вида молний невозможно наблюдать без специальных приборов, так как они образуются на высоте от 40 километров и выше.

Приведем факты о молниях:

Протяженность самой длинной зафиксированной молнии на Земле составила 321 км. Эта молния была замечена в штате Оклахома, 2007 г.
Самая долгая молния длилась 7,74 секунды и была зафиксирована в Альпах.
Молнии образуются не только на Земле. Точно известно о молниях на Венере
, Юпитере, Сатурне и Уране. Молнии Сатурна в миллионы раз мощнее земных.
Сила тока в молнии может достигать сотен тысяч Ампер, а напряжение – миллиарда Вольт.
Температура канала молнии может достигать 30000 градусов Цельсия – это в 6 раз больше температуры поверхности Солнца.

Шаровая молния

Шаровая молния – отдельный вид молнии, природа которого остается загадкой. Такая молния представляет собой движущийся в воздухе светящийся объект в форме шара. По немногочисленным свидетельствам шаровая молния может двигаться по непредсказуемой траектории, разделяться на более мелкие молнии, может взорваться, а может просто неожиданно исчезнуть. Существует множество гипотез о происхождении шаровой молнии, но ни одна не может быть признана достоверной. Факт — никто не знает, как появляется шаровая молния. Часть гипотез сводят наблюдение этого явления к галлюцинациям. Шаровую молнию ни разу не удалось наблюдать в лабораторных условиях. Все, чем могут довольствоваться ученые – это свидетельства очевидцев.

Напоследок предлагаем Вам посмотреть видео и напоминаем: если курсовая или контрольная свалилась на голову как молния в солнечный день, не нужно отчаиваться. Специалиста студенческого сервиса выручают студентов с 2000 года. Обращайтесь за квалифицированной помощью в любое время. 24 часа в сутки, 7 дней в неделю мы готовы помочь вам.

Как образуется молния?boeffblog.ru | boeffblog.ru

Что такое гроза?

Гроза – это атмосферное явление, которое сопровождается светомузыкальными эффектами под названиями молния и гром. Еще при грозе частенько бушует ветер и льется дождь. В общем-то каждый и сам все видел и все это знает. С дождем и ветром более менее понятно, но возникает вопрос откуда берутся молния и гром? Обычно люди, которые знают, что электричество живет в розетке, делают серьезное лицо и выдают ответ: “Это облака сталкиваются, поэтому сверкает. ” Неплохой ответ конечно, но давайте ответим на этот вопрос с физической точки зрения.

Что такое молния?

Молния – это электрический разряд. Но откуда же он берется? А все начинается с облаков. С поверхности земли испаряется влага, которая поднимается вверх в виде капелек. “Стая” таких капелек собирается на определенной высоте и становится видна с земли в виде облака (в одном облаке просто невероятное количество капель). К облакам постоянно присоединяются новые капли, а старые могут отрываться от них. Если их присоединяется больше, чем отрывается, то облако растет. Размер облака по вертикали может достигать нескольких километров (расстояние от земли до нижней части облака примерно 0.5 – 2 км). В облаках температура может быть ниже нуля градусов по Цельсию, поэтому капельки замерзают и становятся льдинками. Эти льдинки находятся в постоянном движении, поэтому очень часто сталкиваются друг с другом. В результате этих столкновений одни капли/льдинки заряжаются положительно (они более легкие, поэтому поднимаются вверх), а другие отрицательно (они более тяжелые, поэтому скапливаются в нижней части облака).

При этом процессе нижняя часть облака заряжается отрицательно, а верхняя – положительно. При этом такое облако уже имеет большие размеры и становится грозовым. Нужно понимать, что не каждое облако становиться грозовым, так как этот процесс занимает длительное время, и нужно, чтобы сложились благоприятные условия (чтобы облако не распалось раньше, чем оно накопит достаточный заряд и наберет достаточную массу).

Теперь вернемся к молнии. Если два таких грозовых облака подходят на достаточно близкое расстояние (да еще одно подходит отрицательной стороной, а другое – положительной), заряженные частицы (электроны и ионы) начинают проскакивать через воздушную прослойку между двумя облаками (ведь плюс и минус, как мы знаем, должны притягиваться). Даже воздушная прослойка не может их остановить, настолько большие заряды у облаков!

Обычно первые частицы являются “полководцами”, так как они прокладывают канал между облаками, по которому сразу же устремляются миллиарды других заряженных частиц.

В этот момент мы и видим молнию!

Часто случается такое, что молния бьет прямо в землю. В этом случае сама земля выступает в качестве скопления положительного заряда, а остальное происходит как описано выше.

Почему молния имеет изломы?

Когда заряженные частицы летят через воздушную прослойку между облаками, они могут сталкиваться с молекулами воздуха или каплями (льдинками) воды. От этих столкновений меняется направление движения заряженных частиц, но в целом они продолжают двигаться в сторону второго облака, чтобы замкнуться на нем.

Почему мы слышим гром?

Гром – это звуковое сопровождение молнии, без которого невозможно достигнуть необходимого порога страха. Именно грома человек боится больше, чем светящейся полоски на небе.

При прохождении электрического разряда (молнии) происходит резкое повышение температуры окружающего воздуха до нескольких тысяч или даже миллионов градусов. Этот температурный скачок приводит к локальному расширению нагретого воздуха (взрыв), которое вызывает ударную волну (раскат грома). Если молния имеет много изломов, то мы слышим несколько раскатов грома при каждой резкой смене направления возникает новый “взрыв“.

Так как скорость звука в воздухе меньше скорости света, мы слышим гром немного позже самой вспышки. По времени задержки грома можно примерно посчитать расстояние до того места, где появилась молния. Для этого нужно посчитать: через сколько секунд слышится гром после вспышки. Каждые 3 секунды примерно равны расстоянию в 1 километр.

То есть, если после вспышки прошло 9 секунд до того как прогремел гром, то молния сверкнула на расстоянии 3 км.

А Вы боитесь грозы??

Молния | Управление чрезвычайными ситуациями

ЧТО ТАКОЕ МОЛНИЯ?

Молния – это разряд электричества в атмосферу. Это может произойти в облаках, между облаками и даже из облаков в чистый воздух. Самая опасная молния — это молния, идущая от облака к земле, которая может поражать людей, животных, деревья, башни и здания. Молния образуется, когда электричество возникает между областями с противоположным электрическим зарядом. Когда притяжение между положительными и отрицательными зарядами становится достаточно сильным, чтобы преодолеть сопротивление воздуха, вспыхивает молния.

ПОЧЕМУ ОПАСНА МОЛНИЯ?

Проще говоря, человек может погибнуть или серьезно пострадать, если в него ударит молния или предмет, находящийся с ним в тесном контакте. Даже люди в помещении гибли от удара молнии по проводам и трубам. В среднем молния ежегодно убивает 27 человек в Соединенных Штатах и более 240 человек получает ранения. Флорида в среднем 7 смертельных случаев в год из-за молнии и часто лидирует в стране по количеству смертей от молнии.

КАКИЕ ТИПЫ УДАРОВ МОЛНИИ ЯВЛЯЮТСЯ?

Прямой удар : В вас прямо ударяет молния, несущая 30 000 ампер, 100 миллионов вольт и температурный потенциал 50 000 градусов по Фаренгейту.
Излишне говорить, что очень немногие выживают после прямого удара.

Боковая вспышка : Вы поражены вспышкой молнии, которая направляется к вам дугой от предмета, в который ударили, создавая путь наименьшего сопротивления.

Ступенчатое напряжение / ток заземления : Молния ударяет в пределах 100 футов от вас, и напряжение скачет по земле, мокрому тротуару, лужам воды или другим электрическим путям.

Контактное напряжение/проводимость : Вы касаетесь предмета, в который ударила молния. Примеры включают прямой контакт с поверхностями зданий, башнями, столбами, поверхностями транспортных средств, проводкой и сантехникой.

Ленты: Ленты появляются по мере приближения к земле лидера, движущегося вниз. Как правило, только один из стримеров вступает в контакт с лидером по мере его приближения к земле и обеспечивает путь для яркого ответного удара; однако, когда основной канал разряжается, разряжаются и все остальные косы в этом районе.

КТО БОЛЬШЕ ПОРАЖАЕТ?

На основании данных, собранных Национальным советом по грозобезопасности за 2006–2019 годы.:

Почти все удары молнии происходят на открытых площадках.
Многих поражает, когда они прячутся под деревом во время бури.
Мужчины составляют большинство смертельных случаев от ударов молнии, из них 79% зарегистрированы.
Занятия на открытом воздухе, такие как рыбалка и походы на пляж, одинаково опасны.
В футболе самый большой процент наблюдателей ударов молнии и смертельных исходов, связанных с ударами.
Ходьба из дома и обратно, работа во дворе, а также движение к транспортному средству и обратно являются причиной большинства ударов молнией в отношении ежедневных/еженедельных рутинных действий.

НАСКОЛЬКО МОЛНИЯ ВО ФЛОРИДЕ?

Из 50 штатов США Флорида является столицей молний. География Флориды играет большую роль, особенно летом. Некоторые элементы, которые делают Флориду таким прекрасным местом для жизни, такие как солнечный свет и океан, играют важную роль в развитии гроз.

Знаете ли вы? Коридор от Тампа-Бей, штат Флорида, до Титусвилля, штат Флорида (также известный как «Аллея молний») ежегодно получает наибольшее количество молний в Соединенных Штатах

ЧТО МНЕ МОГУ СДЕЛАТЬ, ЧТОБЫ УМЕНЬШИТЬ ШАНСЫ?

Чтобы снизить вероятность поражения молнией, планируйте заранее, чтобы в случае угрозы грозы можно было быстро добраться до безопасного места. Если небо кажется угрожающим или если вы слышите гром, немедленно войдите внутрь или в безопасное место. Находясь внутри, избегайте контакта с электрооборудованием, сантехникой, окнами и дверями. Наконец, подождите 30 минут после последней молнии или грома, прежде чем вернуться на улицу.

ЧТО ЕСЛИ Я ЗАСТРЕЛ НА УЛИЦЕ?

Мало что можно сделать, чтобы существенно снизить риск поражения молнией, если вы застряли на улице во время грозы. Единственным полностью безопасным действием является проникновение внутрь безопасного здания или транспортного средства. Если вы абсолютно не можете добраться до безопасного места, вы можете уменьшить угрозу удара, воспользовавшись следующими советами:

Избегайте открытых мест. Не будьте самым высоким объектом в этом районе.

Держитесь подальше от высоких изолированных деревьев или других высоких объектов. Если вы находитесь в лесу, оставайтесь рядом с более низкими деревьями.
Если вы находитесь в группе людей, рассредоточьтесь. Хотя это на самом деле увеличивает вероятность того, что кто-то может быть ранен, это имеет тенденцию предотвращать многочисленные жертвы и увеличивает вероятность того, что кто-то может помочь, если кто-то поражен.
Держитесь подальше от воды, мокрых предметов и металлических предметов, таких как заборы и столбы. Вода и металл не притягивают свет, но являются отличным проводником электричества. Ток от вспышки молнии легко распространяется на большие расстояния.

НАСКОЛЬКО ДАЛЬШЕ МОЖЕТ ДОСТАТЬ МОЛНИЯ?

Молния может ударить на расстоянии до 10 миль, а в некоторых крайних случаях до 20 миль от места, где идет дождь. Это примерно то расстояние, на котором можно услышать гром. Если вы слышите гром, вы находитесь в пределах досягаемости. Немедленно ищите убежище. Это также означает, что вас может ударить молния, даже если небо вокруг вас совершенно синее и чистое.

Во время грозы на улице небезопасно!

КОГДА НАХОДИТСЯ СЕЗОН МОЛНИЙ?

Молнии во Флориде случаются круглый год, но чаще весной, летом и осенью. Весенние и осенние грозы обычно связаны с прохождением атмосферных фронтов. Их легко предвидеть, и дается достаточное предупреждение. Тем не менее, летние грозы часто называют «попкорновыми» бурями, поскольку они могут формироваться прямо на вас практически без предупреждения. Первая вспышка молнии во время грозы может стать убийцей.

ИМЕЕТ ЛИ В СССР СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ МОЛНИЙ?

Определенно! Теперь вы делаете.

В партнерстве с WeatherSTEM вы можете создать бесплатный логин на веб-сайте любой станции WeatherSTEM, чтобы получить доступ к их Zap Map и настроить личные уведомления, когда молния близка. Они также предоставляют удобные инструменты для оценки того, в какое время можно безопасно возобновить нормальную деятельность. Посетите нашу страницу Текущая погода и нажмите на свою любимую станцию WeatherSTEM, чтобы узнать подробности.

КОГДА МОЖНО ИСКАТЬ ПРИЮТА?

При первых признаках молнии или звука грома следует немедленно отправиться внутрь закрытого помещения и держаться подальше от окон. Национальная метеорологическая служба продвигает лозунг «Когда грянет гром, идите в помещение!» Если вы слышите гром, вы находитесь достаточно близко, чтобы вас ударила молния. Даже находясь внутри, важно держаться подальше от окон и не пользоваться подключенными к сети электроприборами или проточной водой из кранов. Если вы не можете попасть внутрь, когда приближается гроза, самое опасное место — это открытая местность.

Столь же опасно быть пойманным над открытой водой озера или океана, когда в этом районе бушует гроза. Это связано с тем, что молния имеет тенденцию поражать самый высокий объект в этом районе. По этой же причине очень опасно стоять под высокими деревьями. Когда вы не можете добраться до закрытого здания, ваш следующий лучший способ действий — сесть в автомобиль с жесткой крышей. Университет штата Флорида использует 8-мильный буфер безопасности при принятии решений по безопасности от молнии для большинства мероприятий на открытом воздухе. Если молния ударит в радиусе 8 миль от бывшего Советского Союза, вам следует искать убежище.

НА СКОЛЬКО ДОЛГО НАМ НУЖНО УБЕЖИВАТЬ?

Для обеспечения вашей безопасности лучше всего подождать не менее 30 минут с момента последнего удара молнии в пределах 8-10 миль от вашего местоположения. Для каждого нового удара молнии в пределах 8-10 миль нужно перезапускать время ожидания.

ВЫПУСКАЕТСЯ ЛИ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ О LIGHTNING?

Нет, мы не выдаем аварийные сообщения FSU ALERT для большинства случаев молнии. Молнии случаются во Флориде так часто, особенно летом, что большинство людей теряют чувствительность к повторяющимся предупреждениям. Однако уведомления требуются для зрителей, посещающих футбольные матчи на стадионе Доак Кэмпбелл. ( См. правила NCAA ниже ) Сообщения FSU ALERT всегда выдаются, если гроза достигает жестких ограничений: скорость ветра превышает 60 миль в час или град диаметром более 1 дюйма.

НОРМЫ NCAA:

NCAA установило Руководство 1E (ниже) для грозовой безопасности. Основываясь на этих рекомендациях, FSU Athletics использует службу обнаружения молнии для спортивных мероприятий на открытом воздухе. Если в радиусе 15 миль от спортивного сооружения обнаруживается молния, идущая от облака к земле, выдается предупреждение о молниях. Персонал оповещается, и предпринимаются первоначальные меры по обеспечению готовности. Если система обнаруживает молнию в радиусе 8 миль от объекта, все игры или тренировки приостанавливаются, и всем лицам (игрокам, тренерам, официальным лицам и болельщикам) предлагается искать убежище. Спортивные мероприятия не возобновляются, по крайней мере, через 30 минут после того, как в радиусе 15 миль будет обнаружена последняя молния, падающая на землю.

СПЕЦИАЛЬНОЕ СООБРАЖЕНИЕ — СКОРОСТЬ ГРОЗЫ: Правило NCAA о 8-мильном и 15-мильном диапазоне основано на путешествующих грозах, таких как те, которые связаны с фронтальными проходами. Эти штормы более предсказуемы и их легче отслеживать. Время прибытия можно оценить по поступательному движению шторма. Убедитесь, что у вас достаточно времени для выполнения логистических требований по расчистке игрового поля и мест для зрителей. Чем больше толпа, тем больше времени нужно для эвакуации.

СПЕЦИАЛЬНОЕ СООБРАЖЕНИЕ — ЛЕТНЯЯ ГРОЗА «ПОПКОРН»: Правило NCAA относительно дальности действия 8 и 15 миль основано на перемещающихся грозах, таких как те, которые связаны с фронтальными проходами. Летом во Флориде наши грозы, как правило, формируются прямо над нами. Таким образом, у нас очень мало времени, чтобы обнаружить и предупредить о ударе молнии, пока он уже не произошел. Мы не можем видеть их приближение на радаре, так как они формируются прямо над нами. Эти штормы, как правило, мало путешествуют и выпадают дождем в той же области, где они образовались. Однако будьте осторожны, потому что новый шторм может сформироваться поблизости или в том же месте чуть позже в тот же день.

Для получения дополнительной информации:
Национальная метеорологическая служба — молниезащита / Пять способов ударить молнией по людям
Отдел по чрезвычайным ситуациям Флориды — молниезащита
Руководство NCAA 1E: Молниезащита

Как возникают гром и молния?

••• Изображение молнии Джастина Пиртла с сайта Fotolia.com

Автор Нэнси Вагнер

Гроза и грозы возникают, когда теплый влажный воздух быстро поднимается вверх, образуя кучево-дождевые облака. Воздух и вода в этих облаках начинают тереться друг о друга. Это создает электричество между облаком и землей, что в конечном итоге приводит к вспышке молнии.

Причина

Гром возникает, когда энергия молнии нагревает и быстро расширяет воздух. В результате звуковая волна воспринимается как гром. В то время как молния и гром происходят примерно в одно и то же время, молния распространяется со скоростью света или со скоростью 186 000 миль в секунду, а гром распространяется со скоростью звука, эквивалентной одной пятой мили за одну секунду. Люди видят молнию задолго до того, как слышат гром.

Измерение расстояния

Чтобы определить близость грозы, посчитайте секунды между вспышкой молнии и громом, затем разделите число на пять. Полученное число равно расстоянию в милях от удара молнии. Молния, ударяющая близко, вызывает громкий короткий раскат грома, а молния, находящаяся вдалеке, вызывает долгие, тихие раскаты грома.

Молния

Молнии возникают во время гроз и ураганов, извержений вулканов и даже во время сильных метелей. Молния также проявляется в чрезвычайно интенсивных лесных пожарах и поверхностных ядерных взрывах. Вспышка молнии нагревает воздух до температуры от 15 000 до 60 000 градусов по Фаренгейту за долю секунды, что в четыре раза превышает температуру поверхности Солнца. Каждая вилка молнии состоит из двух ударов. Первый болт направляется вниз, замыкая цепь между облаком и землей. Второй болт появляется на долю секунды позже, возвращаясь по тому же пути.

Наземные вспышки

Наземные вспышки возникают естественным образом из-за обычной электризации в окружающей среде или искусственно, например, при ударах о высокие здания, самолеты и ракеты. Искусственная молния идет от земли к облаку. Естественная молния идет в обратном направлении, от облака к земле.

Вспышки облаков

Вспышки облаков включают молнии, которые не ударяют в землю. Вместо этого молния остается встроенной в облако и проявляется как листовая молния или тепловая молния. При тепловой молнии облако остается слишком далеко, чтобы услышать связанный с ним гром, но гром происходит точно так же, как и любое другое явление молнии.