Откуда гром берется: «Откуда берется гром и откуда берется молния?» — Яндекс Кью

Откуда берутся гром и молния? :: SYL.ru

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.

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??

Молниезащита: 10 мифов и факты

«Когда грянет гром, идите в помещение!» это трюизм, который на самом деле держится. Но многое из того, что мы думаем, что знаем о молнии, является выдумкой. Вот несколько распространенных мифов, а также факты, которые защитят вас и ваших близких во время шторма.

В любой момент времени на нашей планете Земля происходит 1800 гроз, а с ними приходят молнии. Имущественный ущерб от молнии покрывается стандартным страхованием домовладельцев для вашего дома и полной частью автополиса для вашего автомобиля, но телесные повреждения от молнии не так легко исправить.

Во время грозы лучше всего укрыться в доме, другом строении или полностью закрытом автомобиле с жестким верхом. Но поскольку один из этих вариантов может быть недоступен для вас, ваша безопасность и благополучие могут зависеть от понимания разницы между этими молниеносными мифами и фактами.

• Миф №2 – Молния поражает только самые высокие объекты.

• Факт: Молния неразборчива и может найти вас где угодно. Молния может ударить в землю вместо дерева, в автомобили вместо близлежащих телефонных столбов и в автостоянки вместо зданий.

• Миф №3. Если вы застряли во время грозы, лучше быть под деревом, чем вообще без укрытия.

• Факт: Прятаться под деревом — едва ли не худшее, что вы можете сделать. Если молния все-таки попадет в дерево, есть шанс, что «заряд земли» распространится от дерева во всех направлениях. Нахождение под деревом является второй по значимости причиной несчастных случаев с молнией.

• Миф № 4. Если вы не видите дождя или облаков, вы в безопасности.

• Факт: Молния часто бьет более чем в трех милях от грозы, далеко от дождя или даже грозовой тучи. Известно, что, хотя и нечасто, «молнии из ниоткуда» поражают районы, удаленные на 10 миль от источника грозы, где небо кажется ясным.

• Миф № 5. Резиновые шины автомобиля защитят вас от молнии

• Факт: Правда, нахождение в машине, скорее всего, защитит вас. Но большинство транспортных средств на самом деле безопасны, потому что металлическая крыша и боковые стороны отводят молнию вокруг вас, а резиновые шины не имеют ничего общего с вашей безопасностью. Кабриолеты, мотоциклы, велосипеды, автомобили для отдыха на открытом воздухе с открытым корпусом и автомобили с пластиковым или стеклопластиковым корпусом вообще не обеспечивают молниезащиты.

• Миф № 6. Если вы находитесь на улице во время шторма, лягте на землю.

• Факт: Лежание на земле делает вас более уязвимыми для поражения электрическим током, а не менее. Молния генерирует потенциально смертельные электрические токи вдоль земли во всех направлениях — ложась, вы предоставляете больше потенциальных точек на своем теле для удара.

• Миф № 7. Если вы прикоснетесь к жертве молнии, вас ударит током.

• Факт: Человеческое тело не хранит электричество. Совершенно безопасно прикасаться к пострадавшему от молнии, чтобы оказать ему первую помощь.

• Миф № 8. Ношение металла на теле притягивает молнии.

• Факт: Наличие металла очень мало влияет на определение места удара молнии. Высота, заостренная форма и изоляция являются доминирующими факторами в том, ударит ли молния в объект (включая вас). Однако прикасаться к металлическим предметам, таким как забор, или находиться рядом с ними может быть небезопасно, когда поблизости гроза. Если молния все-таки попадет в какую-то часть забора — даже на большом расстоянии — металл может провести электричество и убить вас электрическим током.

• Миф № 9. Дом всегда защитит вас от молнии.

• Факт: Хотя дом — самое безопасное место, где вы можете находиться во время шторма, просто зайти внутрь недостаточно. Вы должны избегать любых проводящих путей, ведущих наружу, таких как электроприборы, провода, телевизионные кабели, сантехника, металлические двери или металлические оконные рамы. Не стойте у окна, чтобы наблюдать за молнией. Внутренняя комната, как правило, безопасна, но дом, оборудованный профессионально установленной системой молниезащиты, является самым безопасным доступным убежищем.

• Миф №10. Ограничители перенапряжения могут защитить дом от молнии.

• Факт: Ограничители перенапряжения и ограничители перенапряжения являются важными компонентами полной системы молниезащиты, но они не могут защитить конструкцию от прямого удара молнии. Эти элементы должны быть установлены вместе с системой молниезащиты, чтобы обеспечить защиту всего дома.

 

Ссылки на следующие шаги: Узнайте больше о защите вашего дома от удара молнии.

Объяснение молнии — Science Learning Hub

Добавить в коллекцию

+ Создать новую коллекцию

Молния — это крупномасштабный естественный искровой разряд, возникающий в атмосфере или между атмосферой и поверхностью Земли. При разряде в воздухе создается плазменный канал с высокой электропроводностью, и когда в этом канале протекает ток, он быстро нагревает воздух примерно до 25 000°C. Канал молнии — пример земной плазмы в действии.

Видение молнии

Молния видна как вспышка сине-белого света. Генерируемые чрезвычайно высокие температуры нагревают молекулы воздуха до состояния накаливания (белого каления), так что они излучают яркий белый свет. В то же время газообразный азот (преобладающий газ в атмосфере) начинает люминесцировать, создавая ярко-бело-голубой свет. Сочетание света люминесценции и накала придает молнии характерный цвет.

Партнер Молнии

Температура в узком канале молнии достигает около 25 000°C. Окружающий воздух быстро нагревается, заставляя его сильно расширяться со скоростью, превышающей скорость звука, подобно звуковому удару. Примерно в 10 м от канала он становится обычной звуковой волной, называемой громом.

Гром эффективно взрывает воздух, и когда его слышно рядом с каналом молнии, он состоит из одного большого удара. На расстоянии около 1 км слышен гул с несколькими громкими хлопками. Отдаленный гром имеет характерный низкий грохочущий звук. Однако за пределами 16 км гром слышен редко.

Условия, необходимые для возникновения молнии

Образование и разделение положительных и отрицательных электрических зарядов в атмосфере создает высокоинтенсивное электрическое поле, необходимое для поддержания этого естественного искрового разряда, которым является молния.

Образование электрических зарядов в атмосфере происходит главным образом за счет ионизации молекул воздуха космическими лучами. Космические лучи — это частицы высокой энергии, такие как протоны, которые исходят из-за пределов Солнечной системы. При столкновении с молекулами воздуха они образуют поток более легких частиц, некоторые из которых заряжены.

В грозовом облаке быстрое движение капель воды и кристаллов льда вверх и вниз может разделять и концентрировать эти заряды. Отрицательные заряды накапливаются в нижней части облака, а положительные — вверху.

Производство молнии

По мере того как область отрицательного заряда у основания грозовой тучи увеличивается, она вызывает образование области положительного заряда на земле под ней. В результате этого в промежутке между облаком и землей создается разность потенциалов или напряжение. Как только напряжение достигает определенной силы, воздух между основанием облака и землей приобретает электрическую проводимость. Сначала формируется канал, известный как ступенчатый лидер. Хотя это невидимо невооруженным глазом, это позволяет электронам перемещаться из облака на землю.

Он называется ступенчатым лидером, потому что он перемещается по участкам от 50 до 100 м с небольшой паузой между ними до земли. Когда он приближается к земле, положительно заряженный стример выстреливает вверх от земли, чтобы соединиться с ним. Стримеры чаще всего запускаются с высоких предметов на земле.

После подключения электроны из облака могут течь на землю, а положительные заряды могут течь от земли к облаку. Именно этот поток заряда и есть видимый удар молнии.

После первого разряда в канале может образоваться еще один лидер. Снова виден видимый разряд молнии. Это может произойти 3-4 раза подряд. Все это происходит во временном интервале около 200 миллисекунд.

Мониторинг молний

Всемирная сеть определения местоположения молний (WWLLN, произносится как «шерстяной») была основана в Новой Зеландии в 2003 году. Работая в сотрудничестве с учеными со всего мира, сеть наносит на карту места грозовых разрядов через несколько секунд после их возникновения.

Во всем мире происходит около 45 вспышек молнии в секунду. Помимо генерации характерного сине-белого света, также производятся импульсы радиоволн, известные как сферики. Частые потрескивания, слышимые при настройке на АМ-радиостанцию ​​во время грозы, — это сферики от грозовых разрядов.

Эти сферики зарегистрированы на 60 приемных станциях WWLLN по всему миру и предоставляют набор информационных данных практически в реальном времени. Эта информация предоставляется ученым через высокоскоростное интернет-соединение, предоставляемое REANNZ (Research and Education Advanced Network New Zealand).

Красные спрайты

Высоко над грозовыми облаками на высоте 50–90 км могут возникать крупномасштабные электрические разряды. Они вызваны молниеносной активностью грозового облака на землю. Они проявляются в виде мимолетных светящихся красно-оранжевых вспышек и принимают самые разные формы. В отличие от молний с «горячей плазмой», они представляют собой формы холодной плазмы, чем-то похожие на разряды, возникающие в люминесцентных лампах.

Именно из-за их мимолетной природы, длящейся в основном всего лишь миллисекунды, и призрачного вида был использован термин «спрайт».

Природа науки

История 100-летней охоты на красных духов — это история о том, как работает наука. Это история, иллюстрирующая, что наука, вместо того, чтобы знать все, что нужно знать, едва стоит на пороге многих новых открытий о нашей сложной и увлекательной Вселенной. Им доверяли немногим больше, чем наблюдениям НЛО, до 1989 года, когда университетские исследователи случайно засняли красный спрайт на видеокамеру при слабом освещении.

Огонь Святого Эльма

В области между грозовым облаком и землей может возникнуть очень сильное электрическое поле. Существует огромная разность потенциалов (напряжение), установленная между отрицательным основанием облака и положительной землей. Когда эта разность потенциалов достигает определенного значения, заостренные наземные объекты светятся, часто с шипящим звуком.

Поскольку это связанное с погодой явление иногда появлялось на кораблях в море во время грозы, оно получило название «огонь святого Эльма». Святой Эльмо ​​является покровителем моряков, и в прошлом моряки расценивали такое событие как предзнаменование невезения и штормовой погоды.

Огонь Святого Эльма представляет собой ярко-синее или фиолетовое свечение из-за образования светящейся плазмы. В некоторых случаях это выглядит как огонь, исходящий от остроконечных предметов, таких как мачты, шпили, громоотводы и даже от крыльев самолетов.

Сопутствующее содержимое

Изучите основы статического электричества и электрического заряда, электронов, изоляторов и проводников.

Помогите своим учащимся лучше понять молнию с помощью просмотра и мониторинга активности молнии.

Полезные ссылки

Веб-сайт NASA SciJinks, посвященный молнии, с удобной для чтения информацией и хорошей анимацией.

Статья о молниях с веб-сайта New World Encyclopedia, которая включает информацию об истории исследований молний, ​​включая теорию, называемую неуправляемым пробоем, гипотезу о том, что космические лучи запускают процесс.