От чего гром на небе. Откуда берутся гром и молния
II. Образование молнии и грома
1. Происхождение грозовых туч
Туман, поднявшийся высоко над землёй, состоит из частичек воды и образует облака. Более крупные и тяжёлые облака называются тучами. Одни тучи являются простыми — они молнии и грома не вызывают. Другие же называются грозовыми, так как именно они создают грозу, образуют молнию и гром. От простых дождевых туч грозовые тучи отличаются тем, что они заряжены электричеством: одни — положительным, другие — отрицательным.
Как же образуются грозовые тучи?
Всякий знает, какой сильный ветер бывает во время грозы. Но ещё более сильные воздушные вихри образуются выше над землёй, где движению воздуха не мешают леса и горы. Этот ветер, главным образом, и образует положительное и отрицательное электричество в облаках. Чтобы понять это, рассмотрим, как распределено электричество в каждой водяной капле. Такая капля изображена в увеличенном виде на рис. 8. В центре её находится положительное электричество, а равное ему отрицательное электричество располагается на поверхности капли.
Рис. 8. Так распределено электричество в дождевой капле. Положительное электричество внутри капли изображено одним (большим) знаком «+».
Чем сильнее ветер, тем скорее туча заряжается электричеством. Ветер затрачивает определенную работу, которая уходит на то, чтобы разделить положительное и отрицательное электричества.
Дождь, выпадающий из тучи, уносит часть электричества тучи на землю и, таким образом, между тучей и землёй создаётся электрическое притяжение.
На рис. 9 показано распределение электричества в туче и на поверхности земли. Если туча заряжена отрицательным электричеством, то, стремясь притянуться к нему, положительное электричество земли будет распределяться на поверхности всех возвышенных предметов, проводящих электрический ток.
Чем выше предмет, стоящий на земле, тем меньше расстояние между его верхом и низом тучи и тем меньше остающийся здесь слой воздуха, разделяющий разноимённые электричества. Очевидно, что в таких местах молнии легче пробиться к земле. Об этом мы расскажем ещё подробнее дальше.
Рис. 9. Распределение электричества в грозовой туче и наземных предметах.
Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора Кондрашов Анатолий Павлович
Из книги Запрещенный Тесла автора Горьковский Павел
Из книги История свечи автора Фарадей Майкл
ЛЕКЦИЯ II СВЕЧА. ЯРКОСТЬ ПЛАМЕНИ. ДЛЯ ГОРЕНИЯ НЕОБХОДИМ ВОЗДУХ. ОБРАЗОВАНИЕ ВОДЫ На прошлой лекции мы рассмотрели общие свойства и расположение жидкой части свечи, а также и то, каким образом эта жидкость попадает туда, где происходит горение. Вы убедились, что когда свеча
Из книги Молния и гром автора Стекольников И С
6.
Влияние молнии на работу электрических систем и радио
Очень часто молния ударяет в провода линий передач электрической энергии. При этом либо грозовой разряд поражает один из проводов линии и соединяет его с землёю, либо молния соединяет между собой два или даже три
Из книги Распространненость жизни и уникальность разума? автора Мосевицкий Марк Исаакович
IV. Защита от молнии 1. Молниеотвод О том, как защищаться от опасных действий молнии, много думали уже с давних времён, но настоящее научное изучение этого вопроса началось лишь с середины 18 века, после того как Франклин своими опытами доказал, что молния представляет собой
Из книги Мария Кюри. Радиоактивность и элементы [Самый сокровенный секрет материи] автора Паес Адела Муньос
4. Как человеку защититься от молнии?
Чтобы не быть поражённым ударом молнии, нужно избегать во время грозы подходить к молниеотводам или высоким одиночным предметам (столбам, деревьям) на расстояние меньшее 8–10 метров.
Если человек застигнут грозой вдали от помещений, то
Из книги
автора
Образование и исчезновение пригодного для дыхания кислорода Кислород, которым мы дышим, – это O2: молекула из двух атомов кислорода, связанных парой электронов. На Земле немало кислорода и в других формах: в составе диоксида углерода, воды, минералов земной коры
Гроза – атмосферное явление пусть не такое уж и редкое, как, к примеру, северное сияние или огни святого Эльма, но от этого не менее яркое и впечатляющее своей неукротимой силой и первозданной мощью. Недаром ее так любят описывать в своих произведениях все поэты и прозаики романтического толка, а профессиональные революционеры видят в грозе символ народных волнений и серьезных социальных потрясений. С научной же точки зрения гроза это ливневый дождь, сопровождаемый шквалистым усилением ветра, молниями и раскатами грома. Но, если с ливнем и ветром вам, наверное, и так все понятно, то об остальных составляющих грозы стоит рассказать немного подробнее.
Что такое гром и молния
Молниями называют мощные электрические разряды в атмосфере, которые могут возникать как между отдельными кучевыми облаками, так и между дождевыми облаками и землей. Молния – это своего рода гигантская электрическая дуга, длина которой в среднем составляет 2,5 – 3 километра. О невероятной силе молний говорит тот факт, что ток в разряде достигает десятков тысяч ампер, а напряжение – нескольких миллионов вольт. С учетом того, что такая фантастическая мощность высвобождается в течении нескольких миллисекунд, разряд молнии вполне можно назвать своего рода электрическим взрывом невероятной силы. Понятно, что подобная детонация неизбежно вызывает появление ударной волны, которая затем вырождается в звуковую, и затухает по мере распространения в воздушной среде. Таким образом становиться очевидным, что такое гром.
Гром — это звуковые колебания, возникающие в атмосфере под влиянием ударной волны, вызванной мощным электрическим разрядом. С учетом того, что воздух в канале молнии мгновенно разогревается до температуры около 20 тысяч градусов, что превышает температуру поверхности Солнца, такой разряд неизбежно сопровождается оглушительным грохотом, как и любой другой очень мощный взрыв.
Но ведь молния длиться меньше секунды, а гром мы слышим длинными раскатами. Отчего же так происходит, почему гремит гром? У ученых, изучающих атмосферные явления, есть ответ и на этот вопрос.
Почему мы слышим раскаты грома
Раскаты грома возникают в атмосфере из-за того, что молния, как мы уже говорили, имеет весьма большую длину и поэтому звук от различных ее участков доходит до нашего уха не одновременно, хотя саму световую вспышку мы видим целиком в один момент. Кроме того, возникновению громовых раскатов способствует отражение звуковых волн от облаков и поверхности земли, а также их рефракция и рассеивание.
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.
Главная -> Энциклопедия ->
Почему и как происходит молния и гром?
Все очень просто — гром это звук от молнии.
Молния — это электрический разряд. Видела, как в розетке искры вспыхивают? То же самое.
Интересно, что очень просто рассчитать, как далеко от тебя «бабахнуло» — свет от молнии ты увидишь мгновенно (скорость света очень большая), а гром услышишь через несколько секунд (скорость звука в воздухе около 300 метров в секунду). Считай секунды между молнией и звуком и дели на 3. Получишь расстояние до сверкнувшей молнии в километрах. (Например, если между молнией и громом прошло 6 секунд, до она ударила в землю 6:3 — в 2 км от тебя).
А что бы молния не била куда попала, изобрели громотвод. Осталось только плащи с громоотводом изобрести, что бы и людям молния не была страшна:-)))
Есть еще шаровая молния, но с ней все сложнее — никто толком до сих пор не знает, что это такое и откуда берется…
А если тебе действительно хочется узнать точный ответ на свой вопрос — посмотри
Доклад
Гром и молния
Гром — звуковое явление в атмосфере, сопровождающее разряд молнии. Гром представляет собой колебания воздуха под влиянием очень быстрого повышения давления на пути молнии, вследствие нагревания приблизительно до 30 000 °С. Раскаты грома возникают из-за того, что молния имеет значительную длину и звук от разных её участков и доходит до уха наблюдателя не одновременно, кроме того возникновению раскатов способствует отражение звука от облаков, а также потому, что из-за рефракции звуковая волна распространяется по различным путям и приходит с различными запаздываниями, кроме того сам разряд происходит не мгновенно, а продолжается конечное время.
Громкость раскатов грома может достигать 120 децибел.
Измеряя интервал времени прошедший между вспышкой молнии и ударом грома можно приблизительно определить расстояние, на котором находится гроза. Так как скорость света очень велика по сравнению со скоростью звука, то ею можно пренебречь, учитывая лишь скорость звука, которая составляет приблизительно 350 метров в секунду. (Но скорость звука очень изменчива, зависит от температуры воздуха, чем она ниже, тем меньше скорость.) Таким образом, умножив время между вспышкой молнии и ударом грома в секундах на эту величину, можно судить о близости грозы, а сопоставляя подобные измерения, можно судить о том, приближается ли гроза к наблюдателю (интервал между молнией и громом сокращается) или удаляется (интервал увеличивается). Как правило, гром слышен на расстоянии до 15-20 километров, таким образом, если наблюдатель видит молнию, но не слышит грома, то гроза находится на расстоянии не менее 20 километров.
Искровой разряд (искра электрическая) — нестационарная форма электрического разряда, происходящая в газах.
Такой разряд возникает обычно при давлениях порядка атмосферного и сопровождается характерным звуковым эффектом — «треском» искры. Температура в главном канале искрового разряда может достигать 10 000 К. В природе искровые разряды часто возникают в виде молний. Расстояние «пробиваемое» искрой в воздухе зависит от напряжения и считается равным 10 кВ на 1 сантиметр.
Иcкровой разряд обычно происходит, если мощность источника энергии недостаточна для поддержания стационарного дугового разряда или тлеющего разряда. В этом случае одновременно с резким возрастанием разрядного тока напряжение на разрядном промежутке в течение очень короткого времени (от несколько микросекунд до нескольких сотен микросекунд) падает ниже напряжения погасания искрового разряда, что приводит к прекращению разряда. Затем разность потенциалов между электродами вновь растет, достигает напряжения зажигания и процесс повторяется. В других случаях, когда мощность источника энергии достаточно велика, также наблюдается вся совокупность явлений, характерных для этого разряда, но они являются лишь переходным процессом, ведущим к установлению разряда другого типа — чаще всего дугового.
Если источник тока не способен поддерживать самостоятельный электрический разряд в течение длительного времени, то наблюдается форма самостоятельного разряда, называемая искровым разрядом.
Искровой разряд представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих или сменяющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвленных полосок — искровых каналов. Эти каналы заполнены плазмой, в состав которой в мощном искровом разряде входят не только ионы исходного газа, но и ионы вещества электродов, интенсивно испаряющегося под действием разряда. Механизм формирования искровых каналов (и, следовательно, возникновения искрового разряда) объясняется стримерной теорией электрического пробоя газов. Согласно этой теории, из электронных лавин, возникающих в электрическом поле разрядного промежутка, при определенных условиях образуются стримеры — тускло светящиеся тонкие разветвленные каналы, которые содержат ионизированные атомы газа и отщепленные от них свободные электроны. Среди них можно выделить т.
н. лидер — слабо светящийся разряд, «прокладывающий» путь для основного разряда. Он, двигаясь от одного электрода к другому, перекрывает разрядный промежуток и соединяет электроды непрерывным проводящим каналом. Затем в обратном направлении по проложенному пути проходит главный разряд, сопровождаемый резким возрастанием силы тока и количества энергии, выделяющегося в них. Каждый канал быстро расширяется, в результате чего на его границах возникает ударная волна. Совокупность ударных волн от расширяющихся искровых каналов порождает звук, воспринимаемый как «треск» искры (в случае молнии — гром).
Напряжение зажигания искрового разряда, как правило, достаточно велико. Напряженность электрического поля в искре понижается от нескольких десятков киловольт на сантиметр (кв/см) в момент пробоя до ~100 вольт на сантиметр (в/см) спустя несколько микросекунд. Максимальная сила тока в мощном искровом разряде может достигать значений порядка нескольких сотен тысяч ампер.
Особый вид искрового разряда — скользящий искровой разряд, возникающий вдоль поверхности раздела газа и твёрдого диэлектрика, помещенного между электродами, при условии превышения напряженностью поля пробивной прочности воздуха.
Области скользящего искрового разряда, в которых преобладают заряды какого-либо одного знака, индуцируют на поверхности диэлектрика заряды другого знака, вследствие чего искровые каналы стелются по поверхности диэлектрика, образуя при этом так называемые фигуры Лихтенберга. Процессы, близкие к происходящим при искровом разряде, свойственны также кистевому разряду, который является переходной стадией между коронным и искровым.
Молния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно происходит во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Молнии также были зафиксированы на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране. Ток в разряде молнии достигает 10-20 тысяч ампер, поэтому мало кому из людей удается выжить после поражения их молнией.
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.
Средняя длина молнии 2,5 км, некоторые разряды простираются в атмосфере на расстояние до 20 км. Ток в разряде молнии достигает 10-20 тысяч ампер.
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 несколько 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 и световую.
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, разряд инициируют высокоэнергетические космические лучи, которые запускают процесс, получивший название пробоя на убегающих электронах. 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 25 000 °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.
Откуда берутся молнии? Отвечаем на детские вопросы
Источник: Боян Властелинов
Физику в белорусских школах начинают изучать с седьмого класса — проверить, насколько вы помните программу, можно здесь.
Но вопросы касательно природных явлений, окружающих нас, появляются у детей гораздо раньше. Мы собрали несколько таких, на первый взгляд, очевидных вопросов и пытаемся ответить на них простыми словами так, чтобы ответ оказался понятен не только учащемуся средней школы, но и ребенку помладше.
Отчего небо голубое?
«Небо выглядит голубым по той причине, что воздух рассеивает свет с короткой длиной волны сильнее длинноволнового излучения света. Длина волны, то есть фиолетовый участок видимого спектра, рассеивается приблизительно в 16 раз интенсивнее красного. Так как излучение синего цвета имеет более короткую длину волны, в конце видимого спектра, он больше рассеивается в атмосфере, чем красный. Благодаря этому участок неба вне направления на Солнце имеет голубой цвет», — вот какое объяснение предлагают в сети. Может быть сложновато и для взрослых, не говоря про детей.
Упрощенно можно объяснить так: солнечный свет состоит из семи цветов (красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового — прямо как в радуге), которые соединяются вместе.
Каждый луч проходит через слой воздуха, как через решето. Все цвета в этот момент как бы разбрызгиваются, и голубой становится виден больше всех, ведь он преобладает в цветовой гамме.
Откуда берется радуга?
В прошлом вопросе упоминалась радуга. Как она появляется? Простым способом объяснить, откуда они вообще берутся, легче всего на примере: можно набрать стакан с водой и разбрызгать ее на солнечном свету. Если поливать огород из шланга в солнечный день, выйдет такой же эффект: образуется радуга. Происходит это из-за того, что свет в каплях воды преломляется по-разному для разных цветов.
Другими словами, лучи Солнца проходят через капли дождя, и каждая такая капля работает как призма, то есть разлагает белый свет Солнца на его составляющие — как мы уже знаем, их семь (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый). Капли отклоняют свет от разных цветов, и в итоге белый цвет распадается на разноцветную полоску — получается радуга.
Почему Луна не падает на Землю?
Луна перемещается по стабильной орбите вокруг Земли, поэтому в ближайшее время она вряд ли окажется в опасной близости от нас.
Подробнее о том, какие катаклизмы могут случиться при сближении Луны с Землей и что для этого нужно, читайте здесь.
Для простого объяснения, почему этого не происходит, воспользуемся примером. Если в парке с аттракционами сесть на крутящуюся карусель, то подойти к ее центру не выйдет. Пока карусель находится в движении, человека будет отбрасывать в сторону от центра. Луна также вращается вокруг Земли, причем постоянно. Можно сказать, что она «отбрасывается» от планеты. По аналогичному принципу Земля вращается вокруг Солнца и не падает на него.
Еще один пример: если мяч толкать одновременно в две разные стороны, с места он не сдвинется. Силы, притягивающие (сила притяжения) и отталкивающие (центробежная сила) Луну, находятся в равновесии.
А Луна светится?
Если отвечать коротко, то нет. Она лишь отражает свет от Солнца. Один из понятных примеров: светит ли зеркало, когда в нем отражается свет от горящей лампы? Если лампу выключить, зеркало продолжит светиться самостоятельно? Ответ такой же: не будет.
Зеркало тут выступает отражателем света, это же можно сказать и о Луне.
Почему дует ветер?
Без объяснения того, что представляет собой атмосфера, обойтись будет сложно. Если коротко, мы все дышим, и для этого нужен воздух. А еще мы не отлетаем от Земли (вспоминаем про силу притяжения). То есть Земля как бы «притягивает» к себе воздух. Вокруг планеты создается невидимая воздушная оболочка, которая постоянно ощущается, — это атмосфера.
В атмосфере также создается давление. Пример: если нагреть большую кастрюлю с водой, от нее во все стороны будет идти пар. Вывод такой: кастрюля нагревается, и давление повышается. С ветрами происходит примерно то же. Область повышенного давления образуется над горячей сушей, и из-за этого воздух распространяется в разные стороны.
Другими словами, еще немного упрощая: если нагревать воздух, то он становится легче, а если охладить — тяжелее. Ветер — это тот же воздух. В теплых краях воздух стремится вверх, и его место стремится занять холодный.
Такое перемещение — это и есть ветер.
Откуда берутся молнии и почему гром мы слышим только после них?
В сети дается такое определение: «Молния — электрический искровой разряд в атмосфере, который происходит во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим ее громом». Упрощенно: облака с воздухом соприкасаются между собой. Облака поднимаются и опускаются, между ними возникает искра — примерно как когда мы снимаем с себя свитер. Объекты больше, и искра больше — получается молния.
А теперь чуть сложнее. Внутри тучи происходит активное движение. Частицы пара превращаются в капли, а затем в льдинки. Они сталкиваются на большой скорости, попутно заряжаясь энергией. Маленькие льдинки идут вверх, заряжаясь положительным зарядом, большие опускаются под собственной тяжестью — они уже отрицательно заряжены. Столкновения этих зарядов и вызывают вспышки, молнии.
При ударах окружающий воздух нагревается и как бы взрывается с оглушающим звуком — это гром.
Почему он слышен позже, чем видна молния? Звук медленнее, чем свет. Пример: едущий издалека поезд мы сначала видим, а только потом слышим. С молниями и громом работает аналогично.
Почему листья желтеют и начинают опадать?
Чуть более сложный ответ звучит так: зеленый цвет листве на деревьях придает специальный пигмент — хлорофилл. При его участии происходит фотосинтез. То есть происходит процесс, при котором растения поглощают углекислый газ и воду, синтезируют органические вещества и выделяют кислород. Но когда солнечный день осенью становится короче, то света становится недостаточно для воспроизведения хлорофилла, и в листьях начинают преобладать прочие пигменты — каротиноиды — оранжевого, желтого и красного цветов. Из-за этого и меняется их окрас.
Если вдаваться в подробности про фотосинтез еще рановато, этот аспект можно опустить и ограничится рассказом про разные цветные пигменты (компоненты), содержащиеся в листьях: оранжевый, желтый, зеленый и красный. Весной и летом много солнечного света, поэтому листва зеленая.
Осенью света становится меньше, и листья сначала желтеют, а потом уже краснеют и опадают.
Onlíner рекомендует
Телевизор Samsung UE32T5300AU
19 отзывов
32″ 1920×1080 (Full HD), частота матрицы 60 Гц, индекс динамичных сцен 1000, Smart TV (Samsung Tizen), Wi-Fi
Купить
Выбор покупателей
Телевизор Xiaomi MI TV P1 32″ (международная версия)
31 отзыв
32″ 1366×768 (HD), частота матрицы 60 Гц, Smart TV (Android TV), Wi-Fi
Купить
Onlíner рекомендует
Телевизор LG 43UP75006LF
13 отзывов
43″ 3840×2160 (4K UHD), матрица IPS, частота матрицы 60 Гц, Smart TV (LG webOS), HDR, Wi-Fi
Купить
Onlíner рекомендует
OLED телевизор LG OLED55C1RLA
28 отзывов
55″ 3840×2160 (4K UHD), матрица OLED, частота матрицы 120 Гц, Smart TV (LG webOS), HDR, Wi-Fi
Купить
Все телевизоры в Каталоге
Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!
Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот.
Это анонимно и быстро
Перепечатка текста и фотографий Onlíner без разрешения редакции запрещена. [email protected]
2019-02 — Любопытные дети: как работает гром? И почему так громко?
— Эстель Тренгов
Беседа Любопытные дети Африки — это серия для детей, в которой мы просим экспертов ответить на вопросы детей.
Как работает гром и почему он такой громкий? (Саваар, 6, Йоханнесбург)
Гром — это звук молнии. Поэтому, прежде чем я смогу объяснить, как работает гром, я должен объяснить, как работает молния, а также облака — все они идут вместе.
Грозовые тучи
Не каждое облако может произвести гром и молнию. Грозовые тучи очень высокие — конечно, с земли не всегда можно сказать, какой высоты облако, потому что вы видите только дно. Но над этим он простирается высоко в небо.
Облака состоят из мельчайших капелек воды.
Высоко в небе так холодно, что внутри облаков начинают образовываться кристаллы льда. Затем кристаллы льда перемещаются к вершине облака, а капли воды остаются у нижней части облака. Когда они движутся мимо друг друга и трутся друг о друга, они создают статическое электричество.
Вы можете получить статическое электричество, потирая воздушный шар о волосы, и тогда статическое электричество заставляет ваши волосы вставать дыбом. Иногда, если вы в носках и третесь ногами о ковер, то это вызывает небольшой шок, когда вы прикасаетесь к кому-то еще. Это тоже статическое электричество.
Статическое электричество в облаке делает кристаллы льда положительно заряженными, а капли воды — отрицательно заряженными. Если вы когда-нибудь играли с магнитами, вы знаете, что положительная сторона магнита притягивается к отрицательной стороне другого магнита, но отталкивает положительную сторону другого магнита. Противоположности притягиваются друг к другу: те, у кого одинаковый заряд (то есть положительный или отрицательный), отталкивают друг друга.
То же самое происходит с отрицательно заряженными каплями воды у основания грозового облака.
Все отрицательные биты, которые собираются у основания облака, называются электронами. Положительные биты, известные как частицы, начинают собираться под грозовым облаком, потому что их притягивают электроны у основания облака.
Притяжение положительных и отрицательных битов сильно, поэтому электроны в облаке начинают делать зазубренные пальцы, тянущиеся к земле. Как только отрицательные биты из облака соединяются с положительными битами из земли, огромный ток, состоящий из всех этих электронов, течет на землю — и вы видите вспышку молнии.
Вспышка молнии так быстро нагревает воздух вокруг себя, что воздух очень быстро расширяется. Когда вы что-то нагреваете, оно становится больше — расширяется. Воздух вокруг вспышки молнии расширяется так быстро, что создает в воздухе ударную волну. Эта ударная волна — это гром, который вы слышите.
Большой шум
Почему гром такой громкий? Это потому, что количество электрической энергии, которая течет от облака к земле, настолько огромно: это похоже на очень большой водопад электричества.
Чем громче звук, который вы слышите, тем ближе вы к молнии. Свет распространяется по воздуху намного быстрее звука. Вот почему иногда вы сначала видите вспышку молнии, а через несколько секунд слышите гром. Если вы видите молнию и сразу же слышите гром, то молния находится очень близко от вас.
Молния очень опасна.
Итак, запомните этот важный урок: когда гремит гром, идите в помещение. Вы можете слушать, как гром становится громче по мере приближения и тише по мере удаления — и вы будете в безопасности от молнии внутри вашего дома.
Здравствуйте, любознательные малыши! У вас есть вопрос, на который вы хотели бы получить ответ от эксперта? Попросите взрослого отправить ваш вопрос по адресу [email protected]. Пожалуйста, сообщите нам ваше имя, возраст и город, в котором вы живете. Мы не сможем ответить на все вопросы, но постараемся.
Эстель Тренгов, доцент кафедры электротехники, занимающаяся исследованиями в области молниезащиты, Университет Витватерсранда.
Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.
Поделиться
ТвитнутьThundersnow: зимние грозы | Поговорим о науке
Во многих местах летом часто бывают грозы. Но могут ли они случиться и зимой? Да, они могут!
Зимние грозы имеют другое название. Их зовут грозовой снег . И в грозе, и в снежной грозе есть гром и молния. Отличие заключается в основной форме осадков . В грозу идет дождь. В грозу идет снег.
Давайте узнаем больше о грозовом снегопаде. Но сначала давайте убедимся, что мы понимаем обычные грозы.
Грозы известны темными облаками, проливным дождем и молниями. И, конечно же, гром!
Что вызывает молнию?
Молния очень интересно смотреть! Многие ученые считают, что это вызвано накоплением электрического заряда в кучево-дождевых облаках .
Вид с небольшого самолета на кучево-дождевые облака (Источник: Шон из Эйрдри, Канада [CC BY-SA 2.
0] через Wikimedia Commons).Внутри этих облаков ветер толкает капли воды снизу вверх. Там капли воды превращаются в кристаллы льда. Это потому, что верхняя часть облака холоднее, чем нижняя. Более крупные кристаллы льда превращаются в градины. Когда они становятся слишком тяжелыми, они падают обратно на дно облака.
Когда градины падают, они передают электроны кристаллам льда, движущимся в другом направлении. Градины, падающие вниз, приобретают отрицательный заряд. Поднимающиеся вверх кристаллы льда приобретают положительный заряд.
Как думаете все это влияет на заряд в облаке? Облако оказывается с большим количеством положительно заряженных частиц наверху. И больше отрицательно заряженных частиц внизу. Это создает электрическое поле, подобное тому, что вокруг батареи .
Отрицательно заряженные частицы притягиваются к положительно заряженным частицам. Помните, что в нижней части облака больше отрицательно заряженных частиц.
А в верхней части облака больше положительно заряженных частиц. Но на земле есть и положительно заряженные частицы.
Эти различия в электронах создают статическое электричество . Заряд накапливается между положительно и отрицательно заряженными поверхностями. В конце концов, он становится достаточно большим, чтобы произошла разрядка.
Что происходит, когда нижняя часть облака выбрасывает отрицательно заряженные частицы? Частицы покидают облако импульсами, называемыми ступенчатыми лидерами . Они направляются к ближайшим положительно заряженным частицам на земле. Обычно это высокие деревья или здания.
Процесс невероятного удара молнии (2013) Макса Олсона Чейзинга (0:46 мин.).
А как насчет положительно заряженных частиц на земле? Они движутся вверх, чтобы встретиться с отрицательно заряженными частицами.
Когда они наконец встречаются, они вызывают очень быструю вторичную вспышку. Он уравновешивает заряд между частицами и создает молнию, которую вы видите во время грозы!
Что такое гром?
Так что же вызывает звук грома? Молния очень горячая! Она может достигать около 30 000 градусов по Цельсию. Это создает горячий воздух, который расширяет . Когда воздух охлаждается, он снова сжимается . Это все происходит очень быстро.
Быстрое расширение и сжатие воздуха создают громкий треск. Вы слышите это как гром. Вы когда-нибудь слышали грохочущий звук после первого удара грома? Это звук вибрации воздуха при охлаждении!
Знаете ли вы?
Свет распространяется быстрее звука. Вот почему вы обычно видите молнию раньше, чем слышите гром. Чем короче время между молнией и громом, тем ближе вы к грозе!
Что такое грозовой снег?
Когда гром и молния случаются при низких температурах, это называется грозовой снег .
Грозовой снег встречается довольно редко. В июне 2019 года некоторые из них были в западной части Британской Колумбии. Иногда это происходит в центральной и западной части Соединенных Штатов. Об этом время от времени сообщалось в Финляндии, Великобритании, Норвегии, Китае и Японии.
Почему снег с грозой бывает так редко? Обычно кучево-дождевые облака образуются только в теплую летнюю погоду. Эти облака создают молнии, потому что их вершины достигают более холодного воздуха, где образуются кристаллы льда.
Все начинается, когда солнце нагревает поверхность Земли. Это заставляет теплый влажный воздух подниматься в атмосферу. Влажный воздух выделяет тепло, конденсируясь в капли воды. Это еще больше нагревает воздух. В конце концов, начинает формироваться очень высокое облако.