Гроза это электрическое явление или световое: Attention Required! | Cloudflare

Как возникает гроза

Любая гроза начинается с облака. Его формируют тёплые воздушные потоки, поднимающие с Земли водяной пар, который образуется вследствие испарения воды из рек, озёр, морей, океанов. Поднявшись над Землёй, пар охлаждается: чем выше, тем температура окружающей среды ниже. Сначала пар конденсируется в капельки жидкости, затем образуются кусочки льда, которые и выпадают в виде осадков.

Механизмы зарождения молнии в облаке изучены не до конца, однако есть общепринятая концепция электризации грозового облака. Заряд накапливается в центре облака, где воздух быстро устремляется вверх (восходящий поток). Из-за низких температур там образуется смесь капель воды, кусочков льда и мягкого града.

Восходящий поток воздуха поднимает капли воды и кусочки льда вверх, а более тяжёлые и плотные градины падают вниз. При столкновении более массивные градины забирают электрон с поверхности льдинок, в результате чего верхняя часть облака, куда стремятся кусочки льда, приобретает положительный заряд, а нижняя, куда падают градины, — отрицательный. Между разноимённо заряженными областями возникает напряжение, создавая электрическое поле. Это приводит к движению заряженных частиц и, как следствие, к появлению электрического тока. Ток может возникнуть как между разноимённо заряженными частями облаков, так и между облаком и объектом на поверхности Земли. Такой ток и называется молнией, яркую вспышку которой мы наблюдаем при грозе.

Грозовое облако площадью 100 км² и толщиной 5 км обладает энергией, сравнимой с энергией атомной бомбы. Она вырабатывается в результате превращения водяного пара в дождевые капли, конденсирующиеся в облако.

Ток нагревает воздух до 30 000°С — локальное давление повышается, расширяя и взрывая газ. Звук взрывающегося газа и есть гром. Наверное, вы замечали, что он всегда «отстаёт» от молнии. Происходит это потому, что скорость света выше скорости звука. Чем дальше гроза, тем больше разница во времени между молнией и раскатом грома.

Молния: больше вопросов, чем ответов

Константин Богданов,
доктор биологических наук, кандидат физико-математических наук
«Наука и жизнь» №2, 2007

Молния (изображение: «Наука и жизнь»)

В каждый момент времени в разных точках Земли сверкают молнии более 2000 гроз. В каждую секунду около 50 молний ударяются в поверхность земли, и в среднем каждый ее квадратный километр молния поражает шесть раз за год. Еще Бенджамин Франклин (1706–1790) показал, что молнии, бьющие по земле из грозовых облаков, — это электрические разряды, переносящие на нее отрицательный заряд величиной несколько десятков кулон, а амплитуда тока при ударе молнии составляет от 20 до 100 кА. Скоростная фотосъемка показала, что разряд молнии длится несколько десятых долей секунды и состоит из нескольких еще более коротких разрядов. Молнии издавна интересуют ученых, но и в наше время об их природе мы знаем лишь немного больше, чем 250 лет тому назад, хотя смогли их обнаружить даже на других планетах.

Молния — вечный источник подзарядки электрического поля Земли

В начале XX века с помощью атмосферных зондов измерили электрическое поле Земли. Его напряженность у поверхности оказалась равной примерно 100 В/м, что соответствует суммарному заряду планеты около 400 000 Кл. Переносчиком зарядов в атмосфере Земли служат ионы, концентрация которых увеличивается с высотой и достигает максимума на высоте 50 км, где под действием космического излучения образовался электропроводящий слой — ионосфера. Поэтому электрическое поле Земли — это поле сферического конденсатора с приложенным напряжением около 400 кВ. Под действием этого напряжения из верхних слоев в нижние всё время течет ток силой 2–4 кА, плотность которого составляет 1–2 × 10

–12 А/м2, и выделяется энергия до 1,5 ГВт. И это электрическое поле исчезло бы, если бы не было молний! Поэтому в хорошую погоду электрический конденсатор — Земля — разряжается, а при грозе заряжается.

Человек не чувствует электрического поля Земли, так как его тело — хороший проводник. Поэтому заряд Земли находится и на поверхности тела человека, локально искажая электрическое поле. Под грозовым облаком плотность наведенных на земле положительных зарядов может значительно возрастать, а напряженность электрического поля — превышать 100 кВ/м, в 1000 раз больше ее значения в хорошую погоду. В результате во столько же раз увеличивается положительный заряд каждого волоска на голове человека, стоящего под грозовой тучей, и они, отталкиваясь друг от друга, встают дыбом.

Электризация — удаление «заряженной» пыли
Способность электризации трением различных материалов. Материал из трущейся пары, находящийся выше в таблице, заряжается положительно, а ниже — отрицательно (изображение: «Наука и жизнь»)

Чтобы понять, как облако разделяет электрические заряды, вспомним, что такое электризация. Легче всего зарядить тело, потерев его о другое. Электризация трением — самый старый способ получения электрических зарядов. Само слово «электрон» в переводе с греческого на русский означает янтарь, так как янтарь всегда заряжался отрицательно при трении о шерсть или шелк. Величина заряда и его знак зависят от материалов трущихся тел.

Считается, что тело, до того как его стали тереть о другое, электронейтрально. Действительно, если оставить заряженное тело в воздухе, то к нему начнут прилипать противоположно заряженные частицы пыли и ионы. Таким образом, на поверхности любого тела находится слой «заряженной» пыли, нейтрализующий заряд тела. Поэтому электризация трением — это процесс частичного снятия «заряженной» пыли с обоих тел. При этом результат будет зависеть от того, на сколько лучше или хуже снимается «заряженная» пыль с трущихся тел.

Облако — фабрика по производству электрических зарядов

Трудно представить, что в облаке находится пара материалов из перечисленных в таблице. Однако на телах может оказаться различная «заряженная» пыль, даже если они сделаны из одного того же материала, — достаточно, чтобы микроструктура поверхности отличалась. Например, при трении гладкого тела о шероховатое оба будут электризоваться.

Грозовое облако — это огромное количество пара, часть которого конденсировалось в виде мельчайших капелек или льдинок. Верх грозового облака может находиться на высоте 6–7 км, а низ нависать над землей на высоте 0,5–1 км. Выше 3–4 км облака состоят из льдинок разного размера, так как температура там всегда ниже нуля. Эти льдинки находятся в постоянном движении, вызванном восходящими потоками теплого воздуха от нагретой поверхности земли. Мелкие льдинки легче, чем крупные, увлекаются восходящими потоками воздуха. Поэтому «шустрые» мелкие льдинки, двигаясь в верхнюю часть облака, всё время сталкиваются с крупными. При каждом таком столкновении происходит электризация, при которой крупные льдинки заряжаются отрицательно, а мелкие — положительно. Со временем положительно заряженные мелкие льдинки оказываются в верхней части облака, а отрицательно заряженные крупные — внизу. Другими словами, верхушка грозы заряжена положительно, а низ — отрицательно. Всё готово для разряда молнии, при котором происходит пробой воздуха и отрицательный заряд с нижней части грозовой тучи перетекает на Землю.

Молния — привет из космоса и источник рентгеновского излучения
Отрицательно заряженный низ облака поляризует поверхность Земли под собой так, что она заряжается положительно, и, когда появляются условия для электрического пробоя, возникает разряд молнии (изображение: «Наука и жизнь»)

Однако само облако не в состоянии так наэлектризовать себя, чтобы вызвать разряд между своей нижней частью и землей. Напряженность электрического поля в грозовом облаке никогда не превышает 400 кВ/м, а электрический пробой в воздухе происходит при напряженности больше 2500 кВ/м. Поэтому для возникновения молнии необходимо что-то еще кроме электрического поля. В 1992 году российский ученый Александр Викторович Гуревич из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) предположил, что своеобразным зажиганием для молнии могут быть космические лучи — частицы высоких энергий, обрушивающиеся на Землю из космоса с околосветовыми скоростями. Тысячи таких частиц каждую секунду бомбардируют каждый квадратный метр земной атмосферы.

Согласно теории Гуревича, частица космического излучения, сталкиваясь с молекулой воздуха, ионизирует ее, в результате чего образуется огромное число электронов, обладающих высокой энергией. Попав в электрическое поле между облаком и землей, электроны ускоряются до околосветовых скоростей, ионизируя путь своего движения и, таким образом, вызывая лавину электронов, движущихся вместе с ними к земле. Ионизированный канал, созданный этой лавиной электронов, используется молнией для разряда (см. «Наука и жизнь» №7, 1993 г.).

Каждый, кто видел молнию, заметил, что это не ярко светящаяся прямая, соединяющая облако и землю, а ломаная линия. Поэтому процесс образования проводящего канала для разряда молнии называют ее «ступенчатым лидером». Каждая из таких «ступенек» — это место, где разогнавшиеся до околосветовых скоростей электроны остановились из-за столкновений с молекулами воздуха и изменили направление движения. Доказательство для такой интерпретации ступенчатого характера молнии — вспышки рентгеновского излучения, совпадающие с моментами, когда молния, как бы спотыкаясь, изменяет свою траекторию. Недавние исследования показали, что молния служит довольно мощным источником рентгеновского излучения, интенсивность которого может составлять до 250 000 электронвольт, что примерно в два раза превышает ту, которую используют при рентгене грудной клетки.

Как вызвать разряд молнии?
Несколько разрядов молний, вызванных пуском ракеты в грозовую тучу. Левая вертикальная прямая — след ракеты (изображение: «Наука и жизнь»)

Изучать то, что произойдет непонятно где и когда, очень сложно. А именно так в течение долгих лет работали ученые, исследующие природу молний. Считается, что грозой на небе руководит Илья-пророк и нам не дано знать его планы. Однако ученые очень давно пытались заменить Илью-пророка, создавая проводящий канал между грозовой тучей и землей. Бенджамин Франклин для этого во время грозы запускал воздушный змей, оканчивающийся проволокой и связкой металлических ключей. Этим он вызывал слабые разряды, стекающие вниз по проволоке, и первым доказал, что молния — это отрицательный электрический разряд, стекающий с облаков на землю. Опыты Франклина были чрезвычайно опасными, и один из тех, кто их пытался повторить, — российский академик Георг Вильгельм Рихман — в 1753 году погиб от удара молнии.

В 1990-е годы исследователи научились вызывать молнии, не подвергая опасности свою жизнь. Один из способов вызвать молнию — запустить с земли небольшую ракету прямо в грозовую тучу. Вдоль всей траектории ракета ионизирует воздух и создает таким образом проводящий канал между тучей и землей. И если отрицательный заряд низа тучи достаточно велик, то вдоль созданного канала происходит разряд молнии, все параметры которого регистрируют приборы, расположенные рядом со стартовой площадкой ракеты. Чтобы создать еще лучшие условия для разряда молнии, к ракете присоединяют металлический провод, соединяющий ее с землей.

Молния: подарившая жизнь и двигатель эволюции

В 1953 году биохимики Стэнли Миллер (Stanley Miller) и Гарольд Юри (Harold Urey) показали, что одни из «кирпичиков» жизни — аминокислоты — могут быть получены путем пропускания электрического разряда через воду, в которой растворены газы «первобытной» атмосферы Земли (метан, аммиак и водород). Спустя 50 лет другие исследователи повторили эти опыты и получили те же результаты. Таким образом, научная теория зарождения жизни на Земле отводит удару молнии основополагающую роль.

При пропускании коротких импульсов тока через бактерии в их оболочке (мембране) появляются поры, через которые внутрь могут проходить фрагменты ДНК других бактерий, запуская один из механизмов эволюции.

Почему зимой грозы очень редки?

Ф.И. Тютчев, написав «Люблю грозу в начале мая, когда весенний первый гром…», знал, что зимой гроз почти не бывает. Чтобы образовалось грозовое облако, необходимы восходящие потоки влажного воздуха. Концентрация насыщенных паров растет с повышением температуры и максимальна летом. Разница температур, от которой зависят восходящие потоки воздуха, тем больше, чем выше его температура у поверхности земли, так как на высоте нескольких километров его температура не зависит от времени года. Значит, интенсивность восходящих потоков максимальна тоже летом. Поэтому и грозы у нас чаще всего летом, а на севере, где и летом холодно, грозы довольно редки.

Почему грозы чаще над сушей, чем над морем?

Чтобы облако разрядилось, в воздухе под ним должно быть достаточное число ионов. Воздух, состоящий только из молекул азота и кислорода, не содержит ионов, и его очень тяжело ионизировать даже в электрическом поле. А вот если в воздухе много инородных частиц, например пыли, то и ионов тоже много. Ионы образуются при движении частиц в воздухе аналогично тому, как электризуются при трении друг о друга различные материалы.

Распределение частоты гроз по поверхности суши и океанов. Самые темные места на карте соответствуют частотам не более 0,1 грозы в год на квадратный километр, а самые светлые — более 50 (изображение: «Наука и жизнь»)

Очевидно, что пыли в воздухе гораздо больше над сушей, чем над океанами. Поэтому-то грозы и гремят над сушей чаще. Замечено также, что прежде всего молнии бьют по тем местам, где в воздухе особенно велика концентрация аэрозолей — дымов и выбросов предприятий нефтеперерабатывающей промышленности.

Как Франклин отклонил молнию
Зонт с громоотводом. Модель продавалась в XIX веке и пользовалась спросом (изображение: «Наука и жизнь»)

К счастью, большинство разрядов молнии происходят между облаками и поэтому угрозы не представляют. Однако считается, что каждый год молнии убивают более тысячи людей по всему миру. По крайней мере, в США, где ведется такая статистика, каждый год от удара молнии страдают около 1000 человек и более ста из них погибают. Ученые давно пытались защитить людей от этой «кары божьей». Например, изобретатель первого электрического конденсатора (лейденской банки) Питер ван Мушенбрук (1692–1761) в статье об электричестве, написанной для знаменитой французской Энциклопедии, защищал традиционные способы предотвращения молнии — колокольный звон и стрельбу из пушек, которые, как он считал, оказываются довольно эффективными.

Бенджамин Франклин, пытаясь защитить Капитолий столицы штата Мериленд, в 1775 году прикрепил к зданию толстый железный стержень, который возвышался над куполом на несколько метров и был соединен с землей. Ученый отказался патентовать свое изобретение, желая, чтобы оно как можно скорее начало служить людям.

Весть о громоотводе Франклина быстро разнеслась по Европе, и его выбрали во все академии, включая и Российскую. Однако в некоторых странах набожное население встретило это изобретение с возмущением. Сама мысль, что человек так легко и просто может укротить главное оружие «божьего гнева», казалась кощунственной. Поэтому в разных местах люди из благочестивых соображений ломали громоотводы. Любопытный случай произошел в 1780 году в небольшом городке Сент-Омер на севере Франции, где горожане потребовали снести железную мачту громоотвода, и дело дошло до судебного разбирательства. Молодой адвокат, защищавший громоотвод от нападок мракобесов, построил защиту на том, что и разум человека, и его способность покорять силы природы имеют божественное происхождение. Всё, что помогает спасти жизнь, во благо — доказывал молодой адвокат. Он выиграл процесс и снискал большую известность. Адвоката звали Максимилиан Робеспьер. Ну а сейчас портрет изобретателя громоотвода — самая желанная репродукция в мире, ведь она украшает известную всем стодолларовую купюру.

Как можно защититься от молнии с помощью водяной струи и лазера
Выстрел жидкостью или лазером по грозовой туче, нависшей над стадионом, уводит разряд молнии в сторону (изображение «Наука и жизнь»)

Недавно был предложен принципиально новый способ борьбы с молниями. Громоотвод создадут из… струи жидкости, которой будут стрелять с земли непосредственно в грозовые облака. Громоотводная жидкость представляет собой солевой раствор, в который добавлены жидкие полимеры: соль предназначена для увеличения электропроводности, а полимер препятствует «распаду» струи на отдельные капельки. Диаметр струи составит около сантиметра, а максимальная высота – 300 метров. Когда жидкий громоотвод доработают, им оснастят спортивные и детские площадки, где фонтан включится автоматически, когда напряженность электрического поля станет достаточно высокой, а вероятность удара молнии — максимальной. По струе жидкости с грозового облака будет стекать заряд, делая молнию безопасной для окружающих. Аналогичную защиту от разряда молнии можно сделать и с помощью лазера, луч которого, ионизируя воздух, создаст канал для электрического разряда вдали от скопления людей.

Может ли молния сбить нас с пути?

Да, если вы пользуетесь компасом. В известном романе Германа Мелвила «Моби Дик» описан именно такой случай, когда разряд молнии, создавший сильное магнитное поле, перемагнитил стрелку компаса. Однако капитан судна взял швейную иглу, ударил по ней, чтобы намагнитить, и поставил ее вместо испорченной стрелки компаса.

Может ли вас поразить молния внутри дома или самолета?

К сожалению, да! Ток грозового разряда может войти в дом по телефонному проводу от рядом стоящего столба. Поэтому при грозе старайтесь не пользоваться обычным телефоном. Считается, что говорить по радиотелефону или по мобильному безопасней. Не следует во время грозы касаться труб центрального отопления и водопровода, которые соединяют дом с землей. Из этих же соображений специалисты советуют при грозе выключать все электрические приборы, в том числе компьютеры и телевизоры.

Что касается самолетов, то, вообще говоря, они стараются облетать районы с грозовой активностью. И всё-таки в среднем раз в год в один из самолетов попадает молния. Ее ток поразить пассажиров не может, он стекает по внешней поверхности самолета, но способен вывести из строя радиосвязь, навигационное оборудование и электронику.

Фульгурит — окаменевшая молния

При разряде молнии выделяется 109–1010 джоулей энергии. Большая ее часть тратится на создание ударной волны (гром), нагрев воздуха, световую вспышку и другие электромагнитные волны, и только маленькая часть выделяется в том месте, где молния входит в землю. Однако и этой «маленькой» части вполне достаточно, чтобы вызвать пожар, убить человека и разрушить здание. Молния может разогреть канал, по которому она движется, до 30 000°С, в пять раз выше температуры на поверхности Солнца. Температура внутри молнии гораздо больше температуры плавления песка (1600–2000°C), но расплавится песок или нет, зависит еще и от длительности молнии, которая может составлять от десятков микросекунд до десятых долей секунды. Амплитуда импульса тока молнии обычно равна нескольким десяткам килоампер, но иногда может превышать и 100 кА. Самые мощные молнии и вызывают рождение фульгуритов — полых цилиндров из оплавленного песка.

Слово «фульгурит» происходит от латинского fulgur, что означает молния. Самые длинные из раскопанных фульгуритов уходили под землю на глубину более пяти метров. Фульгуритами также называют оплавленности твердых горных пород, образованные ударом молнии; они иногда в большом количестве встречаются на скалистых вершинах гор. Фульгуриты, состоящие из переплавленного кремнезема, обыкновенно представляют собой конусообразные трубочки толщиной с карандаш или с палец. Их внутренняя поверхность гладкая и оплавленная, а наружная образована приставшими к оплавленной массе песчинками. Цвет фульгуритов зависит от примесей минералов в песчаной почве. Большинство из них имеют рыжевато-коричневый, серый или черный цвет, однако встречаются зеленоватые, белые или даже полупрозрачные фульгуриты.

Крупный «ветвистый» фульгурит весом 7,3 кг, найденный автором на окраине Москвы (слева вверху), и его полые цилиндрические фрагменты, образованные из оплавленного песка; справа — белый фульгурит из Техаса (изображение: «Наука и жизнь»)

По-видимому, первое описание фульгуритов и их связи с ударами молнии было сделано в 1706 году пастором Д. Германом (David Hermann). Впоследствии многие находили фульгуриты вблизи людей, пораженных разрядом молнии. Чарльз Дарвин во время кругосветного путешествия на корабле «Бигль» обнаружил на песчаном берегу вблизи Мальдонадо (Уругвай) несколько стеклянных трубочек, уходящих в песок вертикально вниз более чем на метр. Он описал их размеры и связал их образование с разрядами молний. Известный американский физик Роберт Вуд получил «автограф» молнии, которая чуть не убила его:

«Прошла сильная гроза, и небо над нами уже прояснилось. Я пошел через поле, которое отделяет наш дом от дома моей свояченицы. Я прошел ярдов десять по тропинке, как вдруг меня позвала моя дочь Маргарет. Я остановился секунд на десять и едва лишь двинулся дальше, как вдруг небо прорезала яркая голубая линия, с грохотом двенадцатидюймового орудия ударив в тропинку в двадцати шагах передо мной и подняв огромный столб пара. Я пошел дальше, чтобы посмотреть, какой след оставила молния. В том месте, где ударила молния, было пятно обожженного клевера дюймов в пять диаметром, с дырой посередине в полдюйма…. Я возвратился в лабораторию, расплавил восемь фунтов олова и залил в отверстие… То, что я выкопал, когда олово затвердело, было похоже на огромный, слегка изогнутый собачий арапник, тяжелый, как и полагается, в рукоятке и постепенно сходящийся к концу. Он был немного длиннее трех футов» (цитируется по В. Сибрук. Роберт Вуд. — М.: Наука, 1985, с. 285).

Появление стеклянной трубочки в песке при разряде молнии связано с тем, что между песчинками всегда находятся воздух и влага. Электрический ток молнии за доли секунд раскаляет воздух и водяные пары до огромных температур, вызывая взрывообразный рост давления воздуха между песчинками и его расширение, что слышал и видел Вуд, чудом не ставший жертвой молнии. Расширяющийся воздух образует цилиндрическую полость внутри расплавленного песка. Последующее быстрое охлаждение фиксирует фульгурит — стеклянную трубочку в песке.

Часто аккуратно выкопанный из песка фульгурит по форме напоминает корень дерева или ветвь с многочисленными отростками. Такие ветвистые фульгуриты образуются, когда разряд молнии попадает во влажный песок, который, как известно, имеет бo’льшую электропроводность, чем сухой. В этих случаях ток молнии, входя в почву, сразу начинает растекаться в стороны, образуя структуру, похожую на корень дерева, а рождающийся при этом фульгурит лишь повторяет эту форму. Фульгурит очень хрупок, и попытки очистить от прилипшего песка нередко приводят к его разрушению. Особенно это относится к ветвистым фульгуритам, образовавшимся во влажном песке.

Атмосферное электричество. Виды и особенности. Явления

В атмосфере Земли возникают различные акустические, оптические и электрические явления. Атмосферное электричество это совокупность электрических явлений в атмосфере, а также раздел физики атмосферы, изучающий эти явления. Однозначной картины того, чем является атмосферное электричество, до настоящего времени нет. Существующие модели объясняют часть явлений, обладая своими плюсами и минусами каждая.

Изучаются существующее в атмосфере электрическое поле, ионизация атмосферы и ее электрическая проводимость, атмосферные электрические токи, объемные заряды, заряды облаков и осадков, грозовые разряды и другое. К атмосферному электричеству относятся тропосферные и стратосферные процессы. Тропосфера (нижний слой атмосферы) простирается до высоты 8-18 км, в зависимости от географической широты местности; выше, до высот порядка 50 км, простирается стратосфера, еще выше лежит ионосфера.

История изучения

Атмосферное электричество было доказано одним из отцов-основателей Соединенных Штатов Бенджамином Франклином, соавтором Декларации независимости и Конституции страны, чей портрет украшает 100-долларовую купюру. Будучи ученым-самоучкой, Франклин интересовался множеством физических проблем, в т.ч. и исследованиями электричества. Франклин изобрел плоский конденсатор и молниеотвод, что внесло вклад в изучение и объяснение процессов в атмосфере.

К заслугам Франклина следует отнести то, что он в 1752 году показал, что атмосферное электричество, получаемое посредством запуска воздушных змеев, способно заряжать лейденскую банку (цилиндрический конденсатор с металлическими обкладками и стеклянным диэлектриком) не хуже «земного» электричества, добываемого трением. Им же была установлена электрическая природа молнии. Для доказательства того что в воздухе присутствует атмосферное электричество Франклин использовал бумажный змей с проволокой на нем. Эти заслуги были высоко оценены его российским коллегой М.В. Ломоносовым.

В России 18 века заметный вклад в изучение атмосферных электрических явлений был внесен академиками М.В. Ломоносовым и Г.В. Рихманом. В 1745 году Рихман разработал «Электрический указатель», представлявший собой электроскоп с разделенной на градусы шкалой. Этим указателем Ломоносов с Рихманом воспользовались при создании «громовой машины» — установки для изучения интенсивности атмосферных электрических разрядов. «Громовая машина», в отличие от «электрического змея» Франклина, непрерывно фиксировала изменения атмосферного электричества, вне зависимости от погоды, и позволила ученым установить, что в атмосфере электричество разлито и в отсутствие грозы. Также им удалось доказать, что молния является электрическим разрядом в атмосфере. Особо зрелищной явилась пальба при стечении народа из батареи пушек в небо, с целью показать, что «гром не показывает электрической силы», поскольку при этом «электрический указатель ничего не показывал».

В 1753 году Рихман, во время очередного эксперимента, был убит шаровой молнией, вышедшей из «электрического указателя» во время грозы. В том же году Ломоносов выступил с докладом о разработанной им материалистической теории «Атмосферное электричество», соответствующей в принципиальных основах современным представлениям.

Ломоносов полагал, что причиной атмосферного электричества является трение пылинок воздуха о капельки воды, все это на фоне восходящих и нисходящих потоков воздуха. Северные сияния также имеют, по мнению Ломоносова, электрическую природу, он проводил опыты по воспроизведению северных сияний на моделях. Также Ломоносов рекомендовал повсеместную установку громоотводов.

Интересен опыт, произведенный в 1868 году американским дантистом Малоном Лумисом. Лумис в присутствии членов Конгресса США устанавливал беспроводную связь между двумя пунктами посредством поднятых над землей на высоту 190 м двух электропроводов, служащими передающей и приемной антенной. На расстояние 30 км при замыкании передающей антенны ключом на землю передавался сигнал, регистрируемый включенным в цепь приемной антенны гальванометром. Поскольку в цепь антенны никакие источники электропитания не подключались, придется признать, что без атмосферного электричества и здесь не обошлось.

В дальнейшем Лумис вместо воздушных змеев соорудил высокие металлизированные деревянные мачты. Особого интереса к его опытам современники не проявляли – в это время А.С. Попов еще учился в школе, а Г. Маркони еще не успел родиться. Будущее радиосвязи было связано с мощными источниками электропитания на передающей стороне с преобразованием их энергии в энергию электромагнитных волн.

По завершению 19 века наблюдается уменьшение интереса к изучению гроз и молний. Больше внимания ученые уделяляли изучению электрического поля при хорошей погоде.

Исходя из того, что человечество на Земле живет между обкладками заряженного конденсатора, неоднократно возникала мысль воспользоваться этой бесплатной энергией. Одним из первых такие мысли высказывал ученый сербского происхождения Никола Тесла, и даже проводил практические опыты в этом направлении – построил 47-метровую вышку для получения «атмосферного электричества».

Модели

Самой распространенной моделью, предоставляющей хорошую аналогию атмосферным процессам, и теоретические возможности их рассмотрения, является конденсаторная модель.

В этой модели Земля с окружающей атмосферой представлена огромным сферическим конденсатором, и, как и любой конденсатор, способна сохранять электрическую энергию. Обкладками этого конденсатора служат поверхность земли и ионосфера. Диэлектриком конденсатора служит воздух, обладающий низкой электропроводимостью. Обкладки этого «конденсатора» разнополярно заряжены – отрицательно поверхность Земли и положительно ионосфера, и между ними формируется электрическое поле.

Однако, в отличие от идеального конденсатора, где поле между обкладками однородное, поле «земного» конденсатора неоднородно, его напряженность максимальна у поверхности земли и уменьшается с высотой. Неравномерность атмосферного электрического поля объясняется электрическими явлениями в облаках, создающими объемные заряды в слоях атмосферы и обусловливающими большую напряженность электрического поля у поверхности Земли. Если у земной поверхности напряженность составляет 130 В/м, то уже на километровой высоте она падает до 40 В/м, а на высоте 12 км составляет всего 2,5 В/м.  Атмосферное электричество и его конденсаторная модель называется теорией Вильсона, по имени шотландского физика. По теории Ч. Вильсона, обкладки земного конденсатора заряжаются грозовыми облаками, обладающими зарядом в 10-20 Кл, иногда доходящими до 300 Кл.

Имеется также гипотеза советского ученого Я.И. Френкеля, в которой электрическое поле формируется путем взаимодействия и поляризации поверхности Земли и облаков, ионосфере при этом особая роль в создании электрического поля не отводит

Следствия конденсаторной модели

Из конденсаторной модели вытекает наличие токов утечки, в обычном конденсаторе снижающих его эффективность как хранителя электрического заряда, и в итоге приводящих к разряду конденсатора. Аналогом токов утечки конденсатора в «земном» конденсаторе являются конвективные токи грозовых и ураганных областей, достигающие десятков тысяч ампер. Но, в отличие от физического конденсатора, разность потенциалов между ионосферой и земной поверхностью не изменяется, т.е. земной конденсатор не разряжается, а напряженность электрического поля в атмосфере не спадает. Подобное возможно только, если дополнительный генератор будет постоянно подпитывать зарядами обкладки конденсатора. Источником энергии, подпитывающим конденсатор, является магнитное поле земли. Вращение Земли в потоке исходящего от Солнца излучения приводит к выработке электрического напряжения, создающего разность потенциалов между ионосферой и земной поверхностью.

Из конденсаторной модели вытекают следующие характеристики системы: общий заряд Земли 6·105 Кл, разность потенциалов между обкладками 300 кВ, полное сопротивление атмосферы 230 Ом. Земной конденсатор постоянно разряжается суммарными токами порядка сотен ампер, и в отсутствие источников постоянного подзаряда конденсатора он бы разрядился полностью примерно за 10 минут. Природа подзаряда конденсатора окончательно не выяснена, но известно, что в областях с грозовыми облаками текут токи заряда, а в свободных от облаков областях текут токи разряда.

Атмосферные явления
Гроза и молнии

Гроза сопровождается искровыми разрядами – молниями, сопровождающимися световыми вспышками и громом. С точки зрения конденсаторной модели все это – паразитные явления. Для наземных объектов (и летящих самолетов) молнии представляют огромную опасность, вследствие своего электрического, теплового и ударного воздействия.

Атмосферное электричество как молнии бывают не только на земле, но и на других планетах Солнечной системы. Сила тока линейной земной молнии доходит до полумиллиона ампер при напряжении до миллиарда вольт и типичном значении в десятки миллионов вольт. Длительность молний достигает нескольких секунд, а длина доходит до сотен километров, при том, что молний короче нескольких сотен метров тоже не бывает.

В верхних слоях атмосферы за последние десятилетия открыты и совершенно особые виды молний – эльфы, спрайты и джеты.

Зарницы

Зарницы – вспышки света на горизонте при удаленной грозе. Вследствие удаленности раскаты грома не слышны, но видны вспышки молний. Иногда зарницы видны при совершенно ясном небе. Появляются они обычно в жаркое время года.

Огни Святого Эльма

Помимо молний (искрового разряда) в атмосфере наблюдается и коронный разряд, называемый огнями Святого Эльма. Коронный разряд возникает в газе в резко неоднородном электрическом поле вблизи электродов с большой кривизной поверхности (острие, провода). К появлению огней Святого Эльма ведет повышение напряженности электрического поля в окружающей среде, во время грозы или ее приближении, метели, шторма и пр.

В зонах вблизи острия нейтральные частицы газа ионизируются и возбуждаются в результате соударения с электронами, в результате вокруг электродов возникает «корона» – светящийся ореол. В атмосфере коронный разряд выглядит как наблюдающиеся в темноте светящиеся кисти на острых концах высоких предметов (башен, корабельных мачт).

Шаровые молнии

Шаровая молния – это газовый разряд сферической формы, выглядит как плавающее в воздухе светящееся образование, перемещающееся по непредсказуемой траектории. Очевидцы свидетельствуют, что шаровая молния появляется в грозовую погоду, иногда наряду с обычными молниями. При этом она выходит из проводника или даже предмета (столба, дерева). Попытки сфотографировать шаровую молнию или произвести видеосъемку обычно оказывались неудачными ввиду низкого качества отснятого материала.

Шаровая молния – настолько редкое и уникальное природное явление, что до сих пор не существует признанного всеми теоретического обоснования этого феномена, а до 2012 года даже не существовало подтверждения их реальности. Есть и теории, считающие наблюдения шаровой молнии следствием расстройств психики. Получить устойчивую шаровую молнию в лабораторных условиях также еще не удалось.

Похожие темы:

Электрические явления в атмосфере. Грозовые разряды и молнии. Полярные сияния.

Гроза́ — атмосферное явление, при котором внутри облаков или между облаком и земной поверхностью возникаютэлектрические разряды — молнии, сопровождаемые громом. Как правило, гроза образуется в мощных кучево-дождевых облаках и связана с ливневым дождём, градом и шквальным усилением ветра.

Гроза относится к одним из самых опасных для человека природных явлений: по количеству зарегистрированных смертных случаев только наводнения приводят к бо́льшим людским потерям[1].

Одно время грозы классифицировались в соответствии с тем, где они наблюдались, — например, локальные, фронтальные или орографические. В настоящее время более принято классифицировать грозы в соответствии с характеристиками самих гроз, и эти характеристики в основном зависят от метеорологического окружения, в котором развивается гроза.
Основным необходимым условием для образования грозовых облаков является состояние неустойчивости атмосферы, формирующее восходящие потоки. В зависимости от величины и мощности таких потоков формируются грозовые облака различных типов.

Скорость и движение грозового облака зависит от направления земли, прежде всего, взаимодействием восходящего и нисходящего потоков облака с несущими воздушными потоками в средних слоях атмосферы, в которых развивается гроза. Скорость перемещения изолированной грозы обычно порядка 20 км/час, но некоторые грозы двигаются гораздо быстрее. В экстремальных ситуациях грозовое облако может двигаться со скоростями 65—80 км/час — во время прохождения активных холодных фронтов. В большинстве гроз по мере рассеивания старых грозовых ячеек последовательно возникают новые грозовые ячейки. При слабом ветре отдельная ячейка за время своей жизни может пройти совсем небольшой путь, меньше двух километров; однако в более крупных грозах новые ячейки запускаются нисходящим потоком, вытекающим из зрелой ячейки, что создаёт впечатление быстрого движения, не всегда совпадающего с направлением ветра. В больших многоячейковых грозах существует закономерность, когда новая ячейка формируется справа по направлению несущего воздушного потока в северном полушарии и слева от направления несущего потока в Южном полушарии.


Наблюдать полярные стратосферные облака можно либо вечером сразу после захода солнца, либо незадолго до появления солнца, но появляются они очень редко. Дело в том, что в стратосфере концентрация водяного пара в несколько тысяч раз меньше, чем в нижней части атмосферы (тропосфере).


Мо́лния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Молнии также были зафиксированы наВенере, Юпитере, Сатурне, Уране и др. Сила тока в разряде молнии достигает 10-300 тысяч ампер, напряжение — от десятков миллионов до миллиарда вольт. Мощность разряда — от 1 до 1000 ГВт. Количество электричества, расходуемого молнией при разряде — от 2 до 10 кулон.

Обычно наблюдаются линейные молнии, которые относятся к так называемымбезэлектродным 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 нескольких 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 1989 году был обнаружен особый вид молний — эльфы, молнии в верхней атмосфере[3]. В 1995 году был открыт другой вид молний в верхней атмосфере —джеты[3].

Полярное сияние (северное сияние) — свечение (люминесценция) верхних слоёв атмосфер планет, обладающихмагнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.

В очень ограниченном участке верхней атмосферы сияния могут быть вызваны низкоэнергичными заряженными частицами солнечного ветра, попадающими в полярную ионосферу через северный и южный полярные каспы. В северном полушарии каспенные сияния можно наблюдать над Шпицбергеном в околополуденные часы.

При столкновении энергичных частиц плазменного слоя с верхней атмосферой происходит возбуждение атомов и молекул газов, входящих в её состав. Излучение возбуждённых атомов в видимом диапазоне и наблюдается как полярное сияние. Спектры полярных сияний зависят от состава атмосфер планет: так, например, если для Земли наиболее яркими являются линии излучения возбуждённых кислорода и азота в видимом диапазоне, то дляЮпитера — линии излучения водорода в ультрафиолете.

Поскольку ионизация заряженными частицами происходит наиболее эффективно в конце пути частицы и плотность атмосферы падает с увеличением высоты в соответствии с барометрической формулой, то высота появлений полярных сияний достаточно сильно зависит от параметров атмосферы планеты, так, для Земли с её достаточно сложным составом атмосферы красное свечение кислорода наблюдается на высотах 200—400 км, а совместное свечение азота и кислорода — на высоте ~110 км. Кроме того, эти факторы обусловливают и форму полярных сияний — размытая верхняя и достаточно резкая нижняя границы.

Молния как физическое явление

Механизм образования молнии

Механизм образования молнии

Для формирования молнии необходимо возникновение и разделение положительных и отрицательных зарядов в грозовом облаке. При движении воздуха за счет конвекции различные воздушные потоки и облака в результате соприкосновения электризуются. Положительно заряженные капли воды и льдинки поднимаются, заряжая верхнюю часть грозового облака, а отрицательно заряженные оказываются внизу того же облака. Между двумя облаками, а также между облаками и землей возникает мощное электрическое поле. Рассмотрим последний случай.

Молния между облаком и землей

Молния между облаком и землей

Молния — это электрический разряд в атмосфере, сопровождающийся вспышкой света и последующим громом. Светящийся канал разряда напоминает разветвляющуюся реку или дерево. Ее возникновению предшествует образование проводящего канала для разряда молнии в виде ломаной линии, так называемого ступенчатого лидера. Длина каждой такой «ступеньки» — около 50 м. На таком отрезке электроны под действием сильного электрического поля между тучей и землей разгоняются до скоростей порядка 50 000 км/с! Ионизировав огромное количество атомов, первичные электроны теряют энергию и тормозятся. Зато вновь образовавшиеся электроны быстро разгоняются до столь же высоких скоростей, и возникает следующее звено лидера. И так продолжается до тех пор, пока он не достигнет земли.

Облако и земля оказываются соединенными проводящим каналом, содержащим громадное количество носителей заряда. Иными словами, это проводник электрического тока. Теперь электроны нижней части тучи могут свободно сигануть вниз, на землю. Происходит как бы короткое замыкание между тучей и поверхностью земли — мощный электрический разряд, то есть бьет молния. Когда весь отрицательный заряд этой части тучи сбегает по такому каналу вниз, молния исчезает. Вспышка длится десятые доли секунды. Но бывают случаи, когда после первой молнии по тому же каналу бежит новый лидер — происходят второй разряд и вспышка молнии. Интервалы между последовательными импульсами очень коротки, от 1/100 до 1/10 с. Число таких повторных вспышек может доходить до 40.

Молния между облаками

Молния между облаками

Готовим молнию

Мы и сами можем смоделировать молнию, пусть и миниатюрную. Опыт следует проводить в темном помещении, иначе ничего не будет видно. Нам потребуется два продолговатых воздушных шарика. Надуем их и завяжем. Затем, следя, чтобы шарики не соприкасались, одновременно натрем их шерстяной тряпочкой. Воздух, наполняющий их, наэлектризуется. Если шарики сблизить, оставив между ними минимальный зазор, то от одного к другому через тонкий слой воздуха начнут проскакивать искры, создавая световые вспышки. Одновременно мы услышим слабое потрескивание — миниатюрную копию грома при грозе.

Мы проводники!

Человеческое тело является хорошим проводником. Его мускулы и кровеносные сосуды в значительной степени состоят из воды, а нервы способны переносить электрические сигналы. Интересно, что 86% жертв молний — мужчины. То ли у них физиология особенная, то ли они бывают на свежем воздухе чаще женщин, проводящих большую часть жизни дома.

Человек имеет значительные шансы выжить при ударе молнии в него. Конечно, температура во время разряда очень высока, но длится он обычно недолго и не всегда приводит к серьезным ожогам. Основной ток молнии часто проходит по поверхности тела, поэтому большинство пораженных молнией людей не умирают.

Интересные факты о молниях

  • Средняя длина молнии — 2,5 км. Некоторые разряды простираются в атмосфере на расстояние до 20 км.
  • Молнии также были зафиксированы на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране. Молнии Сатурна в 1 млн раз сильнее земных.
  • Воздух в зоне канала молнии практически мгновенно разогревается до температуры 25 000—30 000°С.
  • От удара молнии в мире в среднем погибает около 3000 человек ежегодно.
  • Из деревьев молнией чаще всего поражаются тополя (27%), груши (20%), липы (12%), ели (8%), а кедровые составляют только 0,5%.

Поделиться ссылкой

Природное явление зарница — Сайт по биологии

Природное явление зарница

Многим жителям Подмосковья нередко приходилось видеть странные сполохи в вечернем небе|нёбе, на линии горизонта.Порой|Порой они бывают яркими, занимая большую|большую часть небосвода, а иногда лишь слегка подсвечивают заревом|заревом самый краешек горизонта. Как правило, их можно видеть летом, в период частых гроз. Вспышки напоминают сверкание молнии, однако никаких громоподобных звуков при этом не слышно. Старики называют их зарницами.

Что такое зарница?

Летние зарницы – красивое и необычное зрелище, которое нередко можно наблюдать на вечернем или ночном небосклоне. Многих удивляет то обстоятельство, что небо|нёбо во время зарницы остаётся чистым и безоблачным, и не слышно никаких раскатов грома. Что это за атмосферное явление, и может ли оно быть опасным?

Хотя зарница и не является молнией, но имеет к ней самое непосредственное отношение. Как правило, это отражение на нижней поверхности облаков тех молний, которые сверкают на очень далёком расстоянии от наблюдателя, как правило, за линией горизонта. Большая|Большая удалённость не даёт возможности услышать звук, но отражённый от облачного слоя свет беспрепятственно достигает глаз наблюдателей. Чаще всего зарницы можно наблюдать во второй половине лета, перед началом или во время сбора урожая.

В наших широтах сполохи зарниц обычно появляются на линии горизонта и всегда остаются на самом|самом краю|краю небосвода. В тропических странах это явление порой|порой охватывают значительную часть неба|нёба, достигая зенита.Это не самостоятельное явление, а лишь отражение могучего атмосферного эффекта – разряда молнии.

Что собой представляет молния?

Как известно, молния – это мощный электрический разряд, который возникает между грозовой тучей и землёй. Его электрическое напряжение может достигать сотен и даже тысяч гигаватт, а сила тока|тока – сотен миллионов ампер. Мощность, за долю секунды расходуемую одной-двумя молниями, вырабатывают всё|все атомные станции мира в течение года. Это невероятная сила, которая без всякой цели изливается в пространство, сопровождаемая ярчайшей вспышкой и сильнейшим звуковым эффектом.

Чаще всего, энергия молнии уходит в землю, не причинив никому вреда, но иногда из-за попадания заряда в дерево или здание начинаются пожары, особенно если перед грозой долгое время стояла сухая и жаркая погода. В любом случае, свет, излучаемый разрядом молнии, оказывается таким ярким, что его можно видеть за десятки километров.

Почему мы можем видеть зарницы?

Вспышки зарниц становятся доступными для наблюдения, когда:

— в загоризонтном слое атмосферы присутствует «кисейная» облачность, т.е. очень лёгкие, практически невидимые с поверхности облака|облака, которые, тем не менее, отлично отражают свет молнии;

— между молнией и наблюдателем находятся высокие кучево-дождевые облака|облака, нижняя часть которых служит отражателем, передающим отражение вспышки, но глушащим звуковую волну;

— грозовые разряды происходят на большой высоте в сухом прозрачном воздухе (так называемая сухая гроза), поэтому звук не долетает до поверхности земли|земли.Наиболее часто зарницы можно наблюдать в июле, когда происходит сбор урожая пшеницы, поэтому в старину зарницы носили ещё одно название – хлебозары. Если вспышки продолжались в течение всей ночи, её называли воробьиной ночью.

Видео по теме : Природное явление зарница

Природное явление зарница

Значение слова|слова «зарница» интересно многим. Что же это такое? Данное слово имеет не одно значение.

Природное явление

В природе зарница – это очень короткая световая вспышка, которую можно наблюдать в ночном небе|нёбе около линии горизонта. Данная вспышка является не молнией, которая сверкнула на очень далёком расстоянии, а отражением этой молнии, которое происходит из-за облаков. Именно по этой причине зарница, синонимом которой может быть отблеск или всполох, кажется очень далёкой.

При возникновении этого явления не слышно громовых|громовых раскатов из-за большого расстояния, но зато видно вспышки молний, свет которых отражают вершины дождевых облаков. Всё|Все это можно увидеть в тёмное время суток, особенно в последний месяц лета, когда приходит время собирать урожай. Как раз поэтому в народе зарница приурочивалась к началу сбора.

Военно-спортивная игра «Зарница»

Многим это слово известно именно по такому празднику, которого в школах дети ждут с большим|большим нетерпением. Игра вызывает массу положительных эмоций и позволяет ребятам проявить свои индивидуальные навыки в военной подготовке, представить ход настоящих боевых действий, а также совершенствует спортивную и военно-патриотическую работу в школе.

Ход игры|игры таков: ученики разделяются на команды и участвуют в соревнованиях по различным видам спорта, имеющим военно-прикладной характер. Учащиеся 11 класса могут помогать преподавателям в организации и проведении мероприятия. Игра даёт возможность проявить себя как мальчикам, так и девочкам, которые смогут ощутить себя сплочённой командой, научиться принимать решения в сложных ситуациях, а также обрести навыки оказания первой помощи пострадавшим людям.

Правила

Всё|Все участники делятся на несколько команд, в которых равное количество играющих. Обычно в одну команду входят ученики разных классов. Одиннадцатиклассники ответственны за проведение игры|игры, а учителя|учителя являются начальниками гарнизонных служб. Каждая команда подбирает себе название, рисует эмблему и выбирает командира. В начале проходит линейка, на которой звучит гимн и выносится|выносится знамя. Командиры команд сдают рапорт|рапорт, а игроки их приветствуют. Затем военрук объявляет военное положение и ставит перед командами задачу, а командиры получают листы с изображением маршрута. Участники приглашаются на старт.

Этапы игры|игры

На первом этапе, как уже было сказано, каждая команда представляет себя, показывает эмблему и приветствует своих соперников. Приветствие должно быть приготовлено заранее и желательно в форме стихотворения.

На втором этапе команды проходят полосу|полосу препятствий. Каждый ученик пробегает|пробегает её на время, а суммарное время влияет на итоговый результат. «Зарница» – это хороший способ приобщить детей к физкультуре.

Следующий этап – это оказание медицинской помощи человеку, у которого есть переломы, ранения, ожоги и кровотечение. Команде даются теоретический и практический вопросы. Затем участники приступают к оказанию помощи пострадавшему, а жюри оценивает правильность выполнения действий.

Этап четвёртый – переноска пострадавшего. После оказания помощи его необходимо на носилках перенести в определённое место. Сначала ученики раскладывают носилки, затем правильно укладывают пострадавшего и переносят его. Организаторы же подсчитывают время.

Пятый этап – строевая подготовка. По сигналу командира вся команда показывает свои навыки построения, поворотов и движения строевым шагом. При этом нужны речёвка и строевая песня. Оценки ставятся за правильность выполнения всех действий. «Зарница» — это игра, позволяющая сплотить ребят.

Шестой этап очень любим|любим многими учениками. Это сборка автомата. Здесь ребята должны на время быстро и правильно собрать оружие.

Следующий этап – надевание противогаза. По команде дети должны быстро и правильно надеть средство индивидуальной защиты. Время считается по последнему справившемуся с задачей.

Установка палатки – восьмой этап конкурса. Здесь команды выделяют несколько человек, которые должны быстро и слаженно правильно поставить палатку и натянуть её.

Далее, укладка рюкзака, которая производится на время одним участником, заранее выбранным командой.

Ещё одним интересным конкурсом является разжигание костра и кипячение воды|воды. Здесь всё|все делается также на скорость. «Зарница» — это не только спорт, но и навыки, необходимые в жизни.

Этап одиннадцатый – ориентировка при помощи компаса|компаса. Каждая команда получает координаты запасов соперника. Необходимо ориентироваться по компасу|компасу и найти эти запасы.

Последним конкурсом может выступать инсценировка песни. Каждой командой заранее подготавливается военная песня, которая должна быть каким-то образом представлена. Здесь можно судить по множеству критериев: костюмы, оригинальность, оформление, исполнение.

Результаты игры|игры

Победитель игры|игры определяется путём подсчёта баллов за всё|все конкурсы суммарно. Также можно подсчитывать штрафные очки, которые будут влиять на итоговый результат.

Военно-спортивная игра «Зарница» — это замечательное мероприятие как для ребят, так и для учителей|учителей.

10 необычных электрических явлений, существующих в природе

Электричество, которым человечество научилось управлять сравнительно недавно, можно наблюдать в природе, причём в самых разнообразных и удивительных формах.

1. Вистлеры (свистовые волны)

1

Вистлеры ещё называют свистящими атмосфериками или электромагнитным хором рассвета за то, что звуки, которые они производят, напоминают пение птиц ранним утром. Это почти неземные звуки, образующиеся в верхних слоях атмосферы при разрядах молний, причём их можно записать даже на простейшем радиооборудовании. Существует даже такое понятие как «охотники за вистлерами», обозначающее радиолюбителей, путешествующих на дальние расстояния в районы с минимальным наличием линий электропередач и других электромагнитных помех для того, чтобы сделать чистые звуковые записи.

2. Молнии Кататумбо

2

Молнии Кататумбо являются самым длительным грозовым явлением на Земле. Они зафиксированы в устье реки Кататумбо (Венесуэла), а их многочасовое свечение породило немало легенд и мифов среди коренного населения. Пары метана из местных болот в сочетании с ветром со стороны Анд поднимаются в атмосферу и фактически провоцируют непрерывные удары молний. Интенсивный гром с молниями начинается сразу после наступления сумерек и продолжается около 10 часов. Сами молнии красно-оранжевого цвета можно увидеть в ясные ночи из многих стран Карибского бассейна. Это явление настолько уникально, что его собираются включить в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.

3. Грязные грозы

3

«Грязная гроза» – это мощное электрическое грозовое явление, формирующееся в шлейфе вулканического извержения. Что именно порождает эти массивные электрические разряды пока неизвестно, учёные предполагают, что частицы льда и пыли трутся друг о друга и вырабатывают статическое электричество, что и вызывает эти удивительные молнии необычного цвета. В течение 2011 года массовые грязные грозы наблюдались в Чили. Температура и плотность фонтанов пепла без присутствия воды, которая могла бы объяснить формирование молнии, по-прежнему делает это явление неразгаданной природной тайной.

4. Визуальный феномен космических лучей

4

Космические лучи зарождаются в глубоком космосе, они путешествуют в течение миллионов лет и, в конце концов, попадают на нашу планету. Эти лучи поглощаются нашей атмосферой, потому для нас они невидимы. Зато космонавты видят их даже с закрытыми глазами. Лучи воздействует иначе, чем земной свет. Космонавты миссии «Аполлон 11» описывали их как пятна и полосы, возникающие каждые три минуты. Хотя этот визуальный феномен полностью не изучен учёными, уже известно, что космические лучи движутся на высоких скоростях и проходят через космические корабли и через сетчатку глаз космонавтов.

5. Триболюминесценция

Триболюминесценции – световое явление, излучаемое из кристаллического вещества при его разрушении. На сегодняшний день считается, что через это вещество проходит электрический ток и заставляет молекулы газа, находящиеся внутри кристалла, светиться. Практическое современное использование триболюминесценции включает в себя обнаружение трещин внутри зданий, а также внутри космических аппаратов, плотин и мостов. Когда наши предки обнаружили этот источник, они приписали ему божественное происхождение. Индейские шаманы наполняли церемониальные трещотки кварцевыми кристаллами, которые светились при тряске, что придавало особую атмосферу проводимым ритуалам. Кстати, вы можете пронаблюдать этот свет в домашних условиях. Положите кусочки сахара на ровную поверхность в темном помещении и раздавите их стеклянным стаканом, чтобы увидеть синеватые вспышки света.

6. Сонолюминесценция

5

Сонолюминесценция, то есть выработка света звуковыми волнами, была обнаружена в 1930-е годы. Ученые впервые столкнулись с загадочными огнями, исследуя морские гидролокаторы. Когда звуковые волны проходили через воду, появлялось синее мерцание и вспышки света. Мелкие пузырьки в воде расширялись и быстро сжимались, возникало высокое давление и температура, хлопок, выработка энергии, а затем излучение света. Иными словами, звук превращался в свет. Кстати, механизм этого явления по сей день не является полностью изученным.

7. Спрайты

6

Спрайты – это мощные, яркие вспышки обычно красного цвета, возникающие высоко в атмосфере, выше грозовых туч, на высоте от 80 км. В диаметре они могут быть от 50 км и более. Ранее считалось, что спрайты – это разновидность молнии, но впоследствии было установлено, что это скорее определённый тип плазмы. Спрайты напоминают большую красную медузу с длинными синими щупальцами. Их сложно сфотографировать с земли, но есть много снимков, сделанных с самолетов.

8. Шаровая молния

7

Оказывается, что шаровые молнии как явление стали восприниматься всерьез только в 60-х годах, хотя их появление фиксировалось постоянно в течение многих столетий. Эти странные шары могут различаться по размерам: от горошины до небольшого автобуса. Трещащие, шипящие, яркие шары возникают во время грозы, в некоторых случаях они могут спонтанно и громко взрываться. Одна из самых странных тайн шаровой молнии – это её «разумное» поведение. Она влетает в здания через дверные проемы или окна и путешествует по комнатам, огибая столы, стулья и прочие предметы. Происхождение шаровых молний до сих пор тщательно изучается, но к единому мнению учёные так ещё и не пришли.

9. Огни святого Эльма

8

Еще во времена Колумба Огни святого Эльма считались сверхъестественным явлением. Моряки часто рассказывали о ярко-синем или фиолетовом свечении вокруг корабля. Свечение напоминало мерцающие на ветру языки пламени вокруг мачт. Внезапное появление Огней святого Эльма считалось добрым предзнаменованием, поскольку странный пучкообразный свет возникал перед окончанием мощных штормов. Наука имеет своё объяснение этому странному свечению. Разница в напряжении между воздушной атмосферой и морем вызывает ионизацию газов, которые начинают светиться. Кстати, Огни святого Эльма были также замечены на церковных шпилях, крыльях самолетов и даже рогах крупного скота.

10. Северное сияние

Полярные (северные) сияния – это изумительные световые явления, возникающие в ночном небе. Аврора Бореалис в северном полушарии и Аврора Австралис в южном полушарии получили свои имена от римской богини рассвета. Они выглядят как волнистая, светящаяся завеса зелёного цвета, хотя были также зафиксированы сияния красного, розового, желтого и изредка синего цветов. Причина земных Аврор заключается в том, что заряжённые частицы, высвобождаемые из атмосферы Солнца, сталкиваются с частицами газа в атмосфере Земли, и в результате мы становимся свидетелями впечатляющего природного светового шоу.Flytothesky.ru

Текст: Flytothesky.ru

‎30 явлений природы, в существование которых сложно поверить

Поделитесь постом с друзьями!

Знакомство с грозами | Смитсоновский научно-образовательный центр

Гроза — это нарушение атмосферы, для которого характерны молнии и гром. Молния — это электрический разряд в воздухе, создаваемый заряженными частицами в движущихся воздушных массах. Поскольку молния — это явление движущихся заряженных частиц, а не дождя, мы видим молнии при сильных лесных пожарах и вулканах, а также во время гроз. Гром — это звук, производимый ударной волной, которую производит молния.Воздух непосредственно вокруг молнии внезапно нагревается до высоких температур — до 30 000 ° C (54 000 ° F) — и подвергается воздействию высокого давления; он быстро расширяется.

Image of cumulonimbus clouds Вы можете распознать эти облака как кучево-дождевые облака, которые часто можно увидеть во время грозы. Фото: Ральф Ф. Кресдж / NOAA

Грозы могут сопровождаться порывистыми ветрами, сильным дождем, мокрым снегом, снегом или градом или отсутствием осадков. Сильная гроза также может вызвать внезапные наводнения и торнадо.Грозы обычно движутся в направлении воздушного ветра или в направлении влажных нестабильных условий. Некоторые другие ключевые особенности гроз включают следующее:

  • Грозы могут быть в любом месте, но обычно в средних широтах. На юго-востоке Соединенных Штатов грозы чаще всего происходят вдоль побережья Мексиканского залива, особенно во Флориде, где летом регулярно бывают послеобеденные грозы.
  • Большинство гроз происходит в весенние и летние месяцы в самое теплое время дня, когда наиболее вероятно движение теплого воздуха.Другие грозы, например, на Центральных равнинах, могут происходить ночью.
  • Хорошо развитая гроза может охватывать территорию размером до 8–16 квадратных километров (5–10 квадратных миль). Вы, вероятно, узнаете эти облака как грозовые или кучево-дождевые облака, которые часто можно увидеть во время грозы.
  • Если температура в части грозового облака падает ниже нуля и дует сильный ветер, капли дождя во время шторма могут превратиться в град. Хотя это бывает редко, зимой может случиться гроза и выпадать снег.Этот шторм называют «грозовым снегом».
  • За доли секунды типичная молния может разрядить столько энергии, сколько ядерный реактор среднего размера может за такое же время с токами до 160 000 ампер. (Электрические цепи в большинстве зданий выдерживают около 20 ампер.)
  • По оценкам, в любой момент времени на Земле случаются 1 500–2 000 гроз. Эти штормы могут вызывать 6000 и более вспышек молний в минуту.
  • Звук от грозы распространяется намного медленнее, чем вспышка молнии, которую она производит: 340 метров в секунду (1115 футов в секунду) для звука на уровне моря по сравнению с примерно 3.0 × 108 м / с (около 186 000 миль / с) для света. Следовательно, наблюдатель увидит вспышку молнии задолго до того, как услышит гром. Разницу во времени между вспышкой молнии и звуком грома можно использовать вместе со скоростью звука для расчета расстояния до бури.

Это отрывок из раздела «Погода и климатические системы» нашей линейки учебных программ «Концепции науки и технологий TM (STC)».Посетите нашего издателя, Carolina Biological, чтобы узнать больше.

,

Опытный метеоролог отвечает на ваши вопросы о грозе и молнии

Что такое гроза?

Проще говоря, гроза — это гроза или большое кучево-дождевое облако, сопровождающееся громом и молнией. Гром — это звук, производимый электрическим разрядом молнии, когда воздух разрывается электричеством, а затем сжимается после того, как электрический ток прошел.

Кучево-дождевые облака очень большие и могут иметь огромную вертикальную протяженность, что означает, что некоторые из них могут достигать высоты более 60 000 футов.Они настолько велики, что всего один шторм может затопить район или вызвать выход ручьев из-за дождя, в то время как молния и ветер могут вывести из строя тысячи людей.

Что вызывает грозу?

Заглянув внутрь грозы, можно увидеть очень сложную структуру, живущую и растущую на контрастах температур, которые вызывают невероятно мощные восходящие и нисходящие потоки. Эти порывы ветра выбрасывают воздух в атмосферу, где водяной пар и капли замерзают.Эти замороженные капли затем выталкиваются вниз, где они тают. Эти движения вверх и вниз вызывают трение, создавая электрические заряды, которые создают молнии.

Как и почему образуются и разрастаются грозы, хорошо понимают метеорологи, но точно знать, где и когда они будут образовываться, всегда было трудным вопросом. Благодаря достижениям в области спутниковых и компьютерных технологий и знанию того, что грозы случаются примерно каждый час по всему миру, прогнозы гроз становятся все более точными.

Как метеорологи прогнозируют грозы?

Грозе необходимы два основных ингредиента: тепло (точнее, сильный температурный контраст, который приводит к атмосферной нестабильности) и влажность. Если вам удастся найти место с высокой температурой, влажностью и причиной, по которой воздух поднимается вверх, значит, вы на пути к предсказанию грозы.

Однако следующая часть становится немного сложнее. Метеорологи также должны анализировать и измерять эти ингредиенты. Достаточно ли тепла и влаги, чтобы вызвать бурю? Если да, то будет ли это небольшой шторм или много сильных? Достаточно ли этого для широкой полосы гроз, чтобы пройти через весь штат, или штормы будут длиться всего пару часов и затронуть только небольшую территорию? Сколько возможен дождь? Будет град или смерч? Будут ли бури двигаться быстро или медленно? В какое время они начнутся и в какое время закончатся? Все эти вопросы учитываются при создании прогноза грозы.

Могут ли грозы происходить без молний?

Гром — это звук, издаваемый молнией, поэтому невозможно получить один без другого. Если вы слышите гром, но не видите молнию, это может быть скрыто за ближайшим горным хребтом или облаками. Иногда в дневное время может происходить молния, что затрудняет просмотр.

Насколько опасна молния?

Эвкалипт, разлетевшийся на части в результате удара молнии в Австралии.

Молния убивает сотни людей по всему миру каждый год, но тысячи людей погибают или получают ранения из-за косвенного воздействия шторма.Молния не только очень сильна как по своему электрическому заряду (до 100 миллионов вольт), так и по теплоемкости (более 35000 градусов по Фаренгейту), но также было замечено, что она проходит более 10 миль от своего исходного облака. Вырабатываемое количество электричества может привести к тому, что большое дерево разлетится на щепки, а тепло может расплавить металл и превратить песок в стекло. Важно помнить, что молния может двигаться быстро, поэтому, несмотря на то, что вы находитесь на приличном расстоянии от места, где была гроза, вы все равно можете подвергнуться риску удара молнии.

Что такое град и как он образуется во время грозы?

Град — это лед, состоящий из замерзших капель дождя, которые подверглись повторяющемуся процессу замерзания / таяния. Во время грозы довольно сильна — молекулы воды сталкиваются друг с другом, быстро перемещаются вверх и вниз, замерзают, тают и снова замерзают. По мере того, как капли движутся вверх, они сталкиваются и объединяются с другими каплями и в конечном итоге замерзают. Иногда, достигнув нижней части столба воздуха, они выпадают из облака в виде дождя.В других случаях капли могут многократно перемещаться вверх и вниз, замерзая, таяя и становясь больше с каждым движением сверху вниз. В конце концов, восходящий поток не сможет их поддержать, и град упадет на землю — их размер и вес зависят от силы шторма и того, как долго они оставались в воздухе. Иногда особенно сильный восходящий поток может выбрасывать град из верхней части облака, заставляя его падать за много миль от того места, где он возник. Если разрезать градину пополам, будут обнаружены кольца, обозначающие несколько циклов замораживания / плавления.

Сколько дождя может выпасть во время грозы?

До тех пор, пока сохраняется динамика, поддерживающая грозу, и не перекрывается источник влаги, грозы могут продолжаться непрерывно. Термин «тренировка» используется для описания нескольких гроз, движущихся по одной и той же области, сменяя друг друга и создавая видимость бесконечного дождя.

Что вызывает ветер, который иногда сопровождает грозы? Что такое нисходящие и микропорывы?

Вы можете помнить, что в грозовых облаках есть мощные восходящие и нисходящие потоки.Когда нарастает гроза, восходящих потоков больше, чем нисходящих, что означает, что вверх движется больше воздуха, чем вниз. За считанные минуты эти восходящие потоки могут превратить небольшое кучевое облако в мощное кучево-дождевое облако высотой более 10 миль. Когда гроза начинает разваливаться, нисходящие потоки вступают во владение. Весь этот воздух с высоты 10 миль теперь устремляется вниз к земле, разносясь во всех направлениях сильным ветром, который может достигать скорости 150 миль в час. Этот ветер может опрокидывать деревья и опоры, разбивать самолеты, повредить дома и опрокинуть лодки.

Нисходящий всплеск и микропорыв — это, по сути, одно и то же, микровзрыв — лишь небольшой пример нисходящего всплеска. Как упоминалось ранее, грозы образуются с восходящими и нисходящими потоками. Когда быстро движущийся вниз поток воздуха вырывается из нижней части грозы и достигает земли, это называется нисходящим потоком. Когда область, на которую распространяется нисходящий взрыв, составляет 2,5 мили в диаметре или меньше, это называется микровзрывом; более 2,5 миль в диаметре — это макровзрыв.

Прорывы звучат очень опасно. Есть ли способ их предсказать без метеорологического оборудования?

Да, если вы находитесь на улице, например, на концерте или спортивном мероприятии, или даже на воде, помните следующее простое практическое правило: если вы стоите и встречаетесь с грозой, будет ли ветер вам в лицо или за твоей спиной? Поскольку грозы либо развиваются, либо разваливаются, воздух либо всасывается в грозу, либо выходит из нее наружу. Если ветер дует вам в спину, гроза втягивает воздух в облако и находится в стадии развития.В это время возможны сильные ветры, но маловероятны нисходящие порывы. Если ветер дует вам в лицо, воздух покидает грозу, когда нисходящие потоки обгоняют восходящие потоки. Это означает, что шторм сейчас разваливается и возможен нисходящий порыв. В зависимости от вашего местоположения во время шторма вы можете испытать что угодно: от прохладного бриза до сильного или разрушительного ветра.

Когда поблизости гроза, всегда помните о возможности сильной или суровой погоды. Даже невидимые штормы могут создавать порывы ветра, способные нанести ущерб на многие мили.Грозы возникают и разваливаются в разное время, а это значит, что ветер может менять направление и силу в течение нескольких часов.

Иногда кажется, что молния освещает облако изнутри, а иногда молния достигает земли. В чем причина этих различий?

Lightning within a cloud

Молния, перемещающаяся из облака в облако

Есть много типов молний, ​​таких как облако-облако, облако-воздух и облако-земля. Только удары облака в землю достигают поверхности земли, тогда как удары облака в облако могут проявляться только как «молнии внутри грозы».Однако это объяснение лишь поверхностно описывает типы молний и то, как они движутся. Благодаря сверхскоростным камерам удары молнии можно анализировать на протяжении всей их жизни, постоянно обнаруживая новые детали.

Есть ли еще один тип молнии, называемый «тепловой молнией»?

Вопреки распространенному мнению, тепловая молния — это не тип спонтанной безоблачной молнии, возникающей жарким летним вечером. Тепловая молния — это просто молния, находящаяся достаточно далеко, чтобы не было слышно сопровождающего ее грома.С научной точки зрения тепловая молния ничем не отличается от любой другой молнии.

Есть ли разные типы гроз, связанные с тем, как они возникают?

Основным ингредиентом в развитии грозы является тепло. Иногда гроза образуется после полуденного солнца, но затем ослабевает и умирает, когда солнце садится. Эти штормы чаще всего случаются между весной и осенью, и метеорологи в средствах массовой информации часто называют их грозами «садового разнообразия». Трудно точно определить, когда и где будут формироваться эти штормы, поскольку они зависят от меняющихся условий.

Другие типы штормов возникают не из-за жары, а из-за сложной структуры верхних слоев атмосферы. Когда эти модели перемещаются по местности, грозы будут формироваться независимо от времени суток. Эти штормы относительно легко предсказать — прохождение верхних черт позволяет шторму развиваться. Чем сильнее верхние элементы, тем сильнее гроза. Штормы, связанные с сильными объектами верхнего уровня, могут вызывать торнадо и другие типы суровой погоды.

Верно ли, что для оценки расстояния до грозы можно считать секунды между молнией и громом?

Да.Поскольку свет распространяется намного быстрее звука, визуальный эффект молнии для наблюдателя наступает гораздо раньше, чем звук грома. Поскольку скорость звука равна примерно пяти секундам на милю, можно рассчитать время между молнией и громом, посчитав, а затем разделив это число на пять. Итак, если разница между просмотром молнии и громом составляет пять секунд, мы знаем, что гроза находится на расстоянии около одной мили.

Что такое «наковальня»?

anvil cloud

Наковальня или кучево-дождевые наковальни

Многие сильные грозы, кажется, срезаются сверху, некоторые даже с небольшим выступом, напоминающим наковальню.Это происходит, когда нарастание грозы затрудняется из-за сильных ветров в верхних слоях атмосферы, таких как реактивное течение. Воздух, движущийся вверх во время грозы, не может конкурировать с реактивной струей, которая может двигаться горизонтально со скоростью более 100 миль в час. Сильный ветер струи не только остановит поднимающийся воздушный поток, но и «подтолкнет» верхнюю часть облака в том направлении, в котором оно движется. Это создает «выступ», создающий вид наковальни. Тот же струйный поток также может способствовать усилению грозы, но это тема для другого раза.

Что нас ждет в будущем в области прогнозирования гроз?

Постоянное улучшение общего прогноза погоды улучшает наше понимание и прогнозирование гроз — в частности, способность измерять и анализировать атмосферу. Каждый шаг вперед в разработке компьютеров означает возможность получать больше данных и быстрее их обрабатывать. Когда облако превращается из безобидного кучевого облака в мощное кучево-дождевое облако за считанные минуты, легко увидеть, как на счету каждая секунда.

Огромный шаг вперед был сделан недавно с запуском двух новых метеорологических спутников: GOES 16 (запущен в 2016 году) и GOES 17 (запущен в 2018 году). Эти два спутника контролируют атмосферу Земли в разрешении HD, сканируя земной шар в пять раз быстрее и предоставляя в три раза больше данных, чем предыдущие спутники. Эти возможности позволяют им отслеживать молнии в режиме реального времени с помощью расширенного мониторинга солнечной и космической активности.

,

Гроза | метеорология | Британника

Гроза , сильное, кратковременное погодное нарушение, которое почти всегда связано с молнией, громом, плотными облаками, проливным дождем или градом и сильными порывистыми ветрами. Грозы возникают, когда слои теплого влажного воздуха поднимаются большим быстрым восходящим потоком к более прохладным областям атмосферы. Там влага, содержащаяся в восходящем потоке, конденсируется, образуя высокие кучево-дождевые облака и, в конечном итоге, осадки. Столбы охлажденного воздуха затем опускаются к земле, ударяясь о землю сильными нисходящими потоками и горизонтальными ветрами.В то же время электрические заряды накапливаются на частицах облаков (каплях воды и льда). Разряды молнии возникают, когда накопленный электрический заряд становится достаточно большим. Молния нагревает воздух, через который проходит, так интенсивно и быстро, что возникают ударные волны; эти ударные волны слышны как раскаты и раскаты грома. Иногда сильные грозы сопровождаются закрученными воздушными вихрями, которые становятся достаточно концентрированными и мощными, чтобы образовывать торнадо.

Британская викторина

Молния: факт или вымысел?

Кристаллы льда помогают производить молнии.

  • карта мира: плотность вспышек молний в типичный год плотность вспышек молний во всем мире в типичный год Как показано на анимации, грозовая активность круглый год является самой высокой над континентальными зонами в тропиках, особенно в Южной Америке и Африке и Австралазия. Удары молний в высоких широтах усиливаются в весенние и летние месяцы (май – сентябрь в северном полушарии и ноябрь – март в южном полушарии). Адаптировано из NASA См. Все видеоролики к этой статье

Известно, что грозы случаются почти во всех регионах мира, хотя они редки в полярных регионах и нечасты на широтах выше 50 ° северной широты и 50 ° южной широты. Поэтому умеренные и тропические регионы мира наиболее подвержены грозам. В США областями максимальной грозовой активности являются полуостров Флорида (более 90 грозовых дней в году), побережье Мексиканского залива (70–80 дней в году) и горы Нью-Мексико (50–60 дней в году). ,В Центральной Европе и Азии в среднем от 20 до 60 грозовых дней в году. Было подсчитано, что в любой момент в мире происходит около 1800 гроз.

В этой статье рассматриваются два основных аспекта гроз: их метеорология (то есть их формирование, структура и распространение) и их электризация (то есть генерация молний и грома). Для отдельного освещения связанных явлений, не описанных в этой статье, см. Торнадо , шаровые молнии, бусовые молнии, а также красные спрайты и синие струи.

Грозовое образование и строение

Вертикальное атмосферное движение

Самые короткие, но сильные возмущения в ветровых системах Земли затрагивают большие области восходящего и нисходящего воздуха. Грозы не являются исключением из этого правила. Говоря техническим языком, считается, что гроза возникает, когда атмосфера становится «нестабильной к вертикальному движению». Такая нестабильность может возникнуть, когда относительно теплый легкий воздух перекрывается более прохладным и тяжелым воздухом. В таких условиях более холодный воздух имеет тенденцию опускаться, вытесняя более теплый воздух вверх.Если поднимается достаточно большой объем воздуха, образуется восходящий поток (сильный поток поднимающегося воздуха). Если восходящий поток влажный, вода будет конденсироваться и образовывать облака; конденсация, в свою очередь, высвобождает скрытую тепловую энергию, дополнительно подпитывая восходящее движение воздуха и увеличивая нестабильность.

Структура грозы Когда атмосфера становится достаточно нестабильной, чтобы сформировать большие мощные восходящие и нисходящие потоки (как показано красными и синими стрелками), образуется возвышающееся грозовое облако. Иногда восходящие потоки бывают достаточно сильными, чтобы расширить верхнюю часть облака в тропопаузу, границу между тропосферой (или нижним слоем атмосферы) и стратосферой.Щелкните значки в левой части рисунка, чтобы просмотреть иллюстрации других явлений, связанных с грозами. Encyclopædia Britannica, Inc. Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня

Когда в нестабильной атмосфере инициируются восходящие движения воздуха, поднимающиеся частицы теплого воздуха ускоряются по мере того, как они поднимаются через более прохладную окружающую среду, потому что они имеют меньшую плотность и большую плавучесть. Это движение может создать модель конвекции, при которой тепло и влага транспортируются вверх, а более холодный и сухой воздух транспортируется вниз.Области атмосферы, где вертикальное движение относительно велико, называются ячейками, а когда они переносят воздух в верхнюю тропосферу (самый нижний слой атмосферы), они называются глубокими ячейками. Грозы возникают, когда глубокие ячейки влажной конвекции организуются и сливаются, а затем производят осадки и, в конечном итоге, молнии и гром.

Восходящие движения могут быть инициированы в атмосфере разными способами. Распространенным механизмом является нагревание поверхности земли и прилегающих слоев воздуха солнечным светом.Если поверхностного нагрева достаточно, температура нижних слоев воздуха будет расти быстрее, чем верхних слоев, и воздух станет нестабильным. Способность земли быстро нагреваться — вот почему большинство гроз формируется над сушей, а не над океанами. Неустойчивость также может возникать, когда слои холодного воздуха нагреваются снизу после того, как они перемещаются по теплой поверхности океана или по слоям теплого воздуха. Горы также могут вызывать восходящее движение атмосферы, действуя как топографические барьеры, заставляющие подниматься ветры.Горы также действуют как высокоуровневые источники тепла и нестабильности, когда их поверхность нагревается Солнцем.

Мировые закономерности повторяемости гроз Грозы чаще всего происходят в тропических широтах над сушей, где воздух, скорее всего, быстро нагреется и образует сильные восходящие потоки. Encyclopædia Britannica, Inc.

Огромные облака, связанные с грозами, обычно начинаются как изолированные кучевые облака (облака, образованные конвекцией, как описано выше), которые вертикально развиваются в купола и башни.Если имеется достаточная нестабильность и влажность, а фоновый ветер благоприятен, тепло, выделяемое при конденсации, еще больше усилит плавучесть поднимающейся воздушной массы. Кучевые облака будут расти и сливаться с другими ячейками, образуя огромное кучевое облако, простирающееся еще выше в атмосферу (6000 метров [20 000 футов] или более над поверхностью). В конечном итоге образуется кучево-дождевое облако с его характерной верхней частью в форме наковальни, вздымающимися сторонами и темным основанием. Кучево-дождевые облака обычно производят большое количество осадков.

,

Грозы 101

В любой момент во всем мире происходит около 2000 гроз. Узнайте, как образуются грозы, что вызывает молнии и гром, и как эти жестокие явления помогают сбалансировать энергию и электричество планеты.

Они грохочут на горизонте. Катаясь по земле, они затемняют небо, затем зажигают огонь в темноте, издавая безошибочный рев.

Грозы — это ливневые дожди, сопровождающиеся молнией и громом.

Несмотря на то, что эти погодные явления носят жестокий характер, они являются обычным явлением: около 2 000 из них происходят в любой момент во всем мире.

Существует четыре основных типа гроз: одноклеточные, которые представляют собой небольшие, слабые и изолированные грозы; Multi-Cell, распространенный тип шторма, который включает группу гроз; Линия Шквала, совокупность штормов, которые могут образовывать линию длиной в сотни миль; и Суперячейки, самый сильный шторм, способный вызывать торнадо.

Все грозы образуются, когда теплый воздух в нижних слоях атмосферы поднимается.Этот воздух, называемый «восходящим потоком», вызывает испарение воды с поверхности Земли и уносит влагу вверх, образуя облака.

Затем облака накапливаются и растут — иногда до 10 миль в высоту. Облака темнеют по мере заполнения и становятся тяжелыми от воды.

Холодный, сухой воздух из верхних слоев атмосферы (известный как «нисходящий поток») затем вытягивает эту влагу вниз, вызывая ее выпадение в виде дождя, поддерживающего жизнь.

Помимо поддержания жизни, грозы также помогают поддерживать баланс энергии и электричества на планете.

Когда энергия, особенно в форме тепла, вызывает испарение воды, тепло уносится вверх вместе с водяным паром.

Когда пар конденсируется и образует капли воды, он выделяет тепло в более высокие слои атмосферы и охлаждает поверхность Земли.

Грозы также помогают регулировать электрический баланс между атмосферой и планетой.

По мере развития облаков во время грозы в них образуются избыточные положительные и отрицательные заряды.В определенный момент это накопление противоположных зарядов приводит к передаче электронов в виде молнии.

Эта передача электричества происходит так быстро, что преодолевает звуковой барьер — явление, вызывающее гром.

Хотя грозы необходимы для поддержания равновесия в атмосфере, они также могут быть опасными.

Удары молнии … вызывают пожары, чрезмерные осадки … могут вызвать внезапные наводнения и высокоскоростной ветер от торнадо., может разрушить дома.

Метеорологи изучают погодные системы, пытаясь предсказать возникновение гроз и помочь обеспечить безопасность бесчисленных сообществ.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.