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)
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
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
«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
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
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
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
9. Огни святого Эльма
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.
Текст: Flytothesky.ru
Поделитесь постом с друзьями!
flytothesky.ru
АТМОСФЕРНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ — Юнциклопедия
Оптические явления возникают при поглощении и рассеивании света в атмосфере, а также при искривлении направления движения светового луча (рефракции).
Радуга рождается на фоне дождевых облаков, в стороне, противоположной Солнцу, дает все цвета видимого солнечного спектра: в наружной дуге — красный, а затем соединенные тончайшими переходами оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Нередко возникает и дополнительная дуга, где цвета следуют в обратном порядке: от фиолетового к красному, и даже третья и четвертая дуги. Радугу можно наблюдать в брызгах водопада, морского прибоя. Она возникает от преломления, отражения и огибания световыми лучами (дифракция) крохотных водяных капель.
Гало—круги или дуги (части кругов) вокруг Солнца и Луны, светлые столбы или пятна около Луны, «ложные солнца» и др. Гало появляется при отражении или преломлении света кристалликами льда, образующими легкие перистые облака или туман (например, в горах). В прежние времена подобные явления считали предвестниками катастроф, несчастий.
Мираж — видимые мнимые изображения водной поверхности в пустыне, силуэтов городов, деревьев на горизонте, над или под отдаленным реальным предметом. Очертания мнимых предметов обычно искажены. Миражи вызваны рефракцией (искривлением световых лучей) при необычном распределении плотности слоев нагретого воздуха.
Электрические явления в атмосфере чаще всего проявляются в виде гроз с молниями и громом. Молнии—это сильные электрические разряды между грозовыми (кучево-дождевыми) облаками или между облаками и землей. Сопровождающий молнию грохот (гром) возникает от мгновенного расширения воздуха под действием высокой температуры при разряде (25 000—30 000°С) и его сжатия при охлаждении. Продолжительность молнии—десятые доли секунды. На всей Земле ежесекундно происходит множество гроз, преимущественно в тропиках, чаще над сушей. Вспышки вдали невидимых и неслышимых молний, освещающие изнутри облака, называются зарницами.
Иногда наблюдаются шаровые молнии — ослепительные, искристые, огненные шары. Они плывут над землей с потоками воздуха, и случается, втягиваются сквозняком в дома, взрываются внутри зданий. Природа их окончательно еще не выяснена.
До сих пор молнии приносят людям немало бед, особенно в сельской местности, горных районах. Чтобы уберечься от них, надо соблюдать в грозу некоторые меры безопасности. Главное правило: избегать возвышенностей или высоких предметов (построек), в особенности стоящих отдельно (деревьев, столбов, амбаров, будок, навесов и т. п.). Опасно находиться на лодках, открытых пляжах и спортивных площадках. Не следует находиться вблизи металлических труб и оград, в грозу ездить на велосипеде, открытой машине, лошади. В небольшом доме надо держаться подальше от окон, печи, не забираться на чердак, проверить надежность заземления радиоантенн и телевизионных антенн. В больших современных домах вы находитесь в безопасности.
Человеку, пострадавшему от молнии, необходимо сделать искусственное дыхание.
Полярные сияния — свечение воздуха в высоких слоях атмосферы (до 1000 км), главным образом в приполярных областях, чаще на Севере (северные сияния). По форме и окраске они очень различны—в виде переливающихся голубовато-белых, желтовато-зеленых, красноватых, фиолетовых лент, столбов и др. Вызываются сияния потоком космических заряженных частиц в магнитном поле Земли. Сияния длятся от нескольких десятков минут до нескольких суток.
Полярное сияние — чудесное украшение арктических ночей. Вот как описывал его Ф. Нансен: «Палуба была ярко освещена, и отражение света везде играло на льду. Все небо сверкало, особенно на юге, откуда массы света распространялись высоко кверху. Огненные массы разделились на блестящие разноцветные полосы, которые простирались по небу на юг и на север, переплетаясь между собой самым причудливым образом. Лучи сверкали, отливая необыкновенно чистыми цветами радуги. Это была бесконечная игра ярких красок, превосходящих все, что только можно себе вообразить».
yunc.org
Грозы. Что мы знаем о них?
18.08.2009 15:00
В теплое время года в атмосфере наряду с дождями наблюдается такое электрическое явление как гроза. Гроза — это комплексное явление, частью которого являются молнии — многократные электрические заряды между мощными кучево-дождевыми облаками или облаком и землей, сопровождающимися звуковым явлением — громом. При грозе вместе с сильными шквалистыми ветрами и ливневыми осадками может наблюдаться и град. Продолжительность грозы — не более 2 часов.
Давно установлено, что частицы осадков всех видов — дождь, снег, град и т.д. — несут на себе электрические заряды. Смесь капелек (снежинок) во время одного дождя (снегопада) может быть заряжена как положительно, отрицательно, так и быть совсем не заряжена. Различные по характеру осадки отличаются по своим электрическим характеристикам, причем более крупные капли несут и большие заряды. Особенно большие заряды приносят грозовые (ливневые) осадки и град. Обычно капли обложного дождя заряжены от 0,5 до 10 В, на каплях грозового ливня напряжение достигает от 40 до 300 В.
Причины электризации облачных частиц:
- Соударение облачных частиц и обмен зарядами между частицами разных размеров;
- Захват частичками осадков воздушных ионов;
- Разбрызгивание капель воды и разламывание ледяных кристаллов при их падение в воздухе;
- Разнообразные процессы электризации и разделение зарядов при изменениях агрегатного состояния воды в облаках (замерзание, таяние).
Молния — это видимый разряд между облаками или между облаком и земной поверхностью. Цвет молнии по большей части розово-фиолетовый. Наиболее частый вид молнии — линейная — искровой разряд с разветвлениями длиной в среднем до 2–3 км, иногда до 20 км. Диаметр молнии порядка десятки сантиметров. Разряд происходит при напряженности электрического поля атмосферы достигающей 25–30 кВ/м. Сила тока в молнии достигает десятки тысяч ампер. Разряд состоит из нескольких последовательных импульсов, увеличивающихся в протяженности и интенсивности, скорость молнии достигает 102–103 км/с. При сильных грозах число молний может достигать 40 в минуту.
Гром — это звуковое явление, сопровождающее электрические разряды при грозе. Он вызывается нагреванием воздуха вдоль пути молнии (взрывная волна). Раскатистость грома вызвана многократным отражением звука от облаков и земли, который приходит к наблюдателю не одновременно. Гром обычно слышен на расстояние 15–20 км.
В Приморском крае максимальное количество гроз приходится на июнь — это сезонное явление. Уже в июле их становится меньше, а к сентябрю термические грозы практически сходят на нет, но бывают и фронтальные грозы.
© Фото — Dreamstime.com
Поделитесь новостьюprimpogoda.ru
| Горбанева Л.В. Электрические явления в атмосфере Совокупность электрических явлений в атмосфере называют атмосферным электричеством (также называют и раздел физики атмосферы). При исследовании атмосферного электричества изучают электрическое поле в атмосфере, её ионизацию и электрическую проводимость, электрические токи в ней, объёмные заряды, заряды облаков и осадков, грозовые разряды и многое другое. Все проявления атмосферного электричества тесно связаны между собой и на их развитие сильно влияют локальные метеорологические факторы. К области атмосферного электричества обычно относят процессы, происходящие в тропосфере и стратосфере (гроза, зарница, полярное сияние). Начало изучению атмосферного электричества было положено в XVIII веке американским учёным Бенджамином Франклином, экспериментально установившим электрическую природу молнии, и русским учёным Михаилом Ломоносовым – автором первой гипотезы, объясняющей электризацию грозовых облаков. Наблюдаемые в атмосфере электрические явления связаны с наличием в воздухе электрически заряженных атомов и молекул газов, носящих название ионов. Ионы бывают как с отрицательным, так и с положительным зарядом. Ионизация атмосферы происходит под воздействием коротковолновой части солнечной радиации, космических лучей и излучения радиоактивных веществ, содержащихся в земной коре и в самой атмосфере. Сущность ионизации заключается в том, что указанные ионизаторы передают нейтральной молекуле или атому газа воздуха энергию, под действием которой удаляется один из наружных электронов из сферы действия ядра. В результате этого атом, лишенный одного электрона, становится положительным легким ионом. Удалившийся из данного атома электрон быстро присоединяется к нейтральному атому и таким путем создается отрицательный легкий ион. Легкие ионы, встречаясь с взвешенными частицами воздуха, отдают им свой заряд и образуют, таким образом, тяжелые ионы. Количество ионов в атмосфере с высотой увеличивается. В среднем на каждые 2 км высоты число их возрастает на тысячу ионов в одном кубическом сантиметре. В высоких слоях атмосферы максимальная концентрация ионов наблюдается на высотах около 100 и 250 км. Наличие в атмосфере ионов создает электропроводимость воздуха и электрическое поле в атмосфере. Проводимость атмосферы создается благодаря большой подвижности главным образом легких ионов. Тяжелые ионы играют в этом отношении небольшую роль. Чем выше в воздухе концентрация легких ионов, тем больше его проводимость. И так как с высотой увеличивается число легких ионов, то и проводимость атмосферы с высотой возрастает. Так, например, на высоте 7-8км проводимость, примерно, в 15-20 раз больше, чем у земной поверхности. На высоте около 100км проводимость очень большая. В чистом воздухе мало взвешенных частиц, поэтому в нем больше легких ионов и меньше тяжелых. В связи с этим проводимость чистого воздуха выше, чем проводимость запыленного. При ясной безоблачной погоде напряженность поля считается нормальной. По отношению к земной поверхности атмосфера заряжена положительно. Под влиянием электрического поля атмосферы и отрицательного поля земной поверхности устанавливается вертикальный ток положительных ионов от земной поверхности вверх, а отрицательных ионов из атмосферы вниз. Электрическое поле атмосферы вблизи земной поверхности чрезвычайно изменчиво и зависит от проводимости воздуха. Чем меньше проводимость атмосферы, тем больше напряженность электрического поля атмосферы. Проводимость же атмосферы в основном зависит от количества взвешенных в ней твердых и жидких частиц. Поэтому во время мглы, при осадках и тумане напряженность электрического поля атмосферы увеличивается и это нередко приводит к электрическим разрядам. ^ . Гроза – атмосферное явление, при котором внутри облаков или между облаком и земной поверхностью возникают электрические разряды – молнии, сопровождаемые громом. Как правило, гроза образуется в мощных кучево-дождевых облаках и связана с ливневым дождём, градом и шквальным усилением ветра. Раскаты грома слышны на расстоянии до двадцати километров. Уже в XVII веке высказывались предположения, что молния это гигантская искра, проскакивающая между разноименно заряженными грозовыми облаками или грозовым облаком и землей. Исследования проводились во многих странах, но наибольший вклад в создание теории атмосферного электричества внесли российские академики Михаил Васильевич Ломоносов, Георг Рихман. Летом 1752 году они построили «грозовую машину». Одна из «грозовых машин» была установлена на квартире Рихмана. При приближении грозы во время одного из опытов в 1753 году Рихман был убит шаровой молнией. Большой опасности подвергался и сам Ломоносов, который во время этой грозы проводил опыты с «грозовой машиной» у себя дома. Позже, вспоминая об этом, М.В. Ломоносов писал: «Внезапно гром чрезвычайно грянул в самое то время, как я руку держал у железа и искры трещали. Все от меня прочь бежали…». Через несколько минут Ломоносову сообщили, что Рихмана убила молния. Электрическая природа молнии была раскрыта в исследованиях американского физика Б. Франклина, по идее которого был проведён опыт по извлечению электричества из грозового облака. Широко известен опыт Франклина по выяснению электрической природы молнии. В 1750 году им опубликована работа, в которой описан эксперимент с использованием воздушного змея, запущенного в грозу. Электрические разряды во время грозы могут возникать межу облаками, внутри самих облаков, между облаками и поверхностью земли. Гроза бывает фронтальной при движении холодного или теплого фронта воздушных масс или внутримассовой. Внутримассовая гроза образуется при местном прогревании воздуха. Гроза является очень опасным природным явлением для человека. По количеству унесенных человеческих жизней гроза находится на втором месте после наводнений. Любопытные ученые определили, что одновременно на Земле происходит полторы тысячи гроз. Каждую секунду возникает сорок шесть молний. Только на полюсах и в полярных районах не бывает грозы. В результате сложных термических и динамических процессов в грозовых облаках происходит разделение электрических зарядов: обычно отрицательные заряды располагаются в нижней части облака, положительные в верхней. В связи с таким разделением объемных зарядов внутри облаков создаются сильные электрические поля как внутри облаков, так и между ними. Напряженность поля у земной поверхности при этом может достигать нескольких сотен киловольт на 1 м. Большая напряженность электрического поля приводит к тому, что в атмосфере возникают электрические разряды. Сильные искровые электрические разряды, которые происходят между грозовыми облаками или между облаками и земной поверхностью, называются молниями. Продолжительность вспышки молнии в среднем около 0,2 сек. Сила тока бывает очень большой; иногда она достигает 100-150 тыс. ампер, но в большинстве случаев не превышает 20 тыс. ампер. Большинство молний с отрицательным зарядом. По внешнему виду искровой вспышки молнии разделяют на линейные, плоские, шаровые и четочные. Наиболее часто наблюдаются линейные молнии, среди которых различают ряд разновидностей: зигзагообразные, разветвленные, ленточные, ракетовидные и др. Если линейная молния образуется между облаком и земной поверхностью, то ее средняя длина равна 2-3 км; молния между облаками может достигать 15-20 км. Разрядный канал молнии, который создается под влиянием ионизации воздуха и по которому происходит интенсивное встречное течение отрицательных зарядов, скопившихся в облаках, и положительных зарядов, скопившихся на земной поверхности, имеет диаметр от 3 до 60 см. Молнии нередко причиняют большой ущерб; они разрушают здания, вызывают пожары, расплавляют электрические провода, раскалывают деревья и поражают людей. Для защиты зданий, промышленных сооружений, мостов, электростанций, линий электропередач и других сооружений от прямых ударов молний применяют молниеотводы (обычно их называют громоотводами). Зарница это световое явление, при котором на короткое время освещаются молнией облака или горизонт. Сама молния не наблюдается. Причиной является далеко проходящая гроза (на расстоянии более двадцати километров). Гром при зарнице не слышен. Задачи для самостоятельного решения.
|
refdt.ru
явление грозы
Комплексное атмосферное явление, необходимой частью которого являются многократные электрические заряды между облаками или между облаком и землей (молнии)сопровождающиеся звуковым явлением — громом. Г. связана с развитием мощных кучево-дождевых облаков, следовательно, с сильной неустойчивостью стратификации воздуха при высоком влагосодержании.[ …]
Гроза — это атмосферное явление, при котором между мощными кучево-дождевыми облаками и землей возникают сильные электрические разряды — молнии. Такие разряды достигают напряжения в миллионы вольт, а общая мощность «грозовой машины» Земли составляет 2 млн киловатт (при одной грозе расходуется столько энергии, что ее было бы достаточно для обеспечения потребностей небольшого города в электроэнергии в течение года). Скорость разряда достигает 100 тыс. км/с, а сила тока — 180 тыс. ампер. Температура в канале молнии — из-за протекающего там огромного тока — в 6 раз выше, чем на поверхности Солнца, поэтому почти каждый предмет, пронизанный молнией, сгорает. Ширина разрядного канала молнии достигает 70 см. Из-за быстрого расширения воздуха, нагревающегося в канале, слышны раскаты грома.[ …]
Грозы — частые и опасные климатические явления. Обычно сопровождаются ударами молний, интенсивными ливнями, иногда с градом и шквалистыми ветрами. Грозы бывают причиной пожаров и гибели людей от прямого попадания молний.[ …]
Гроза принадлежит к тем явлениям природы, которые замечает самый ненаблюдательный человек. Ее опасные воздействия широко известны. Об ее полезных последствиях знают меньше, хотя они играют существенную роль. Прогноз грозы — одна из основных задач метеорологии; уже поставлен вопрос об управлении грозами. Необходимо знать, как изменяется грозовая активность в результате человеческой деятельности.[ …]
ГРОЗА — атмосферное явление, при котором в мощных кучево-дождевых облаках, между облаками и землей возникают многократные электрические разряды — молнии, сопровождающиеся громом. Г. обычно сопутствуют шквалистые ветры, ливневые осадки, нередко с градом. См. Неблагоприятные и опасные природные явления (НОЯ).[ …]
В этих явлениях мы имеем скорость движения, превышающую скорость звука, и мы увидим, что такие явления не могут существовать для нормальных, миллионы лет длящихся, природных процессов. Только скоро преходящие, мгновенно существующие разрушительные природные процессы могут достигать в тропосфере такой мощности. Таковы некоторые грозы, смерчи, бури.[ …]
БЛИЗКАЯ ГРОЗА. Гроза с явлениями молнии и грома, причем промежуток времени между молнией и следующим за ней громом не превышает 10 с, что соответствует расстоянию грозового разряда от станции не более 3 км.[ …]
К атмосферным явлениям относят: осадки, облака, туман, грозу, гололед, пыльную (песчаную) бурю, шквал, метель, изморозь, росу, иней, обледенение, полярное сияние и др.[ …]
С точки зрения явления шаровой молнии вулканическая деятельность и извержения вулканов интересуют нас как физические явления, сопровождающиеся электрическими и оптическими процессами. Во время извержения выбрасываемая пыль может заряжаться в результате естественных процессов — движения, дробления и т. д. В результате выпадания заряженных частиц могут возникнуть области одного заряда, что приведет к тем же явлениям, что и при обычной грозе. Вот как Плиний Младший [100] описывает извержение Везувия 79 г. н. э., в результате которого погибла Помпея.[ …]
Звуковое явление, сопровождающее электрические разряды (молнии) при грозе. Вызывается нагреванием и, следовательно, быстрым расширением воздуха вдоль пути молнии (взрывная волна). Так как звук от различных точек пути молнии приходит к наблюдателю неодновременно и многократно отражается от облаков и поверхности земли, Г. имеет характер длительных раскатов. Г. обычно слышен на расстоянии не более 15—20 км.[ …]
ШАРОВАЯ МОЛНИЯ. Явление, наблюдающееся иногда при грозе; представляет собой ярко светящийся шар различной окраски и величины (у земной поверхности обычно порядка десятков сантиметров). Ш. М. появляется после разряда линейной молнии; перемещается в воздухе медленно и бесшумно, может проникать внутрь зданий через щели, дымоходы, трубы, иногда разрывается с оглушительным треском. Явление может длиться от нескольких секунд до полминуты. Это еще мало изученный физико-химический процесс в воздухе, сопровождающийся электрическим разрядом.[ …]
К антропогенным явлениям относятся грозы, ливни, град, ураганы, засухи — разрушительные явления на земной поверхности. Они также могут отрицательно влиять на природную среду.[ …]
Световые явления на горизонте при отдаленной грозе: молний не видно и грома не слышно; различается лишь освещение молниями облаков.[ …]
При электрометеорологических явлениях (грозы) в воздухе образуется аллотропная форма кислорода — озон, легко различимый обонянием (ощущение «свежести» водуха). Образуется озон также и при распаде радиоактивных веществ в почве, но в крайне ничтожных количествах. Существует превратное представление о том, что концентрация озона и число аэроионов в единице объема воздуха связаны некоторым соотношением. Еще никем не установлена зависимость между числом аэроионов в единице объема атмосферного воздуха и концентрацией озона, хотя возможно такая связь и возникает временно при грозовых явлениях. В обычных условиях такая связь, как известно, никем не обнаружена даже на электрокурортах, где концентрация аэроионов в 1 см3 доходит до 104—105. В естественной обстановке наружного воздуха озон образуется благодаря ряду химических реакций, постоянно протекающих в природных условиях и хорошо известных еще со времен Шейнбейна (начало XIX века). В хвойных лесах озон возникает под влиянием окисления смолистых веществ. Озон получается при аутоксидации фосфора и т. д. При этих реакциях не выделяется ни отрицательных, ни положительных электрических частиц.[ …]
Шаровая молния и другие световые явления обсуждались в работах [401, 1863], в которых также имеются ссылки на более ранние сообщения о подобных явлениях во время торнадо. В работах [1863, 1865] рассмотрена физика электрической активности, сопровождающей торнадо, и высказано предположение о том, что гроза и электрическая активность могут привести к образованию торнадо. Позже в экспериментах с дугами с вихревой стабилизацией было установлено, что энергетический вклад электрической активности в общую энергию торнадо недостаточен для того, чтобы ее можно было считать существенным источником энергии [1892].[ …]
В Советском Союзе больше всего дней с грозами наблюдается на Кавказе (до 60 дней в году), в центральных областях Украины (до 35), на Южном Урале (до 30 дней в году) Много гроз на юге Сибири, Приморского края, а также в Казахстане и на Алтае. Грозовые явления чаще бывают во второй половине дня, между 15 и 18 ч.[ …]
Синоним: газовые примеси. АТМОСФЕРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. В практике метеорологических наблюдений — обозначение тех атмосферных явлений, которые визуально наблюдаются на метеорологической станции и в ее окрестностях. Это осадки и туманы различных видов; метели; электрические явления — гроза, зарница, полярное сияние; шквал, пыльная буря, пыльный поземок, вихрь, смерч, ледяные иглы, мгла, снежная мгла, гололедица, смежный покров.[ …]
В примечании (графа 14) отмечаются особые явления, наблюдающиеся в период сбора осадков: пыльные бури, метель, дым, мгла, ливни, грозы и др.[ …]
В истории знания не так уж часто какое-то явление и отражающее его понятие расплываются до глобальных масштабов, охватывая все стороны жизни человека, физический и духовный мир его обитания. Пожалуй, таковой в средние века была теология. В наши дни глобально понимание культуры, но оно все же прилагается к человеку, а не ко всему универсуму земной природы. А понятие «экология» сейчас приобретает именно глобальный масштаб. Соответствующему термину совсем неуютно в прокрустовом ложе расширяющегося представления об этой науке. Языковый Прокруст со взрывной силой тянет понятие «экология» в разные стороны и грозит разорвать его на части. Но терминологический взрыв не происходит. Вместо него возникла путаница слов, понятий и самого понимания что есть что. Казалось бы, должен проявиться эффект Вавилонской башни. Однако серьезного неудобства при этом не ощущается. Каждый вкладывает в термин свой объем понятия, индивидуальные его оттенки. Ситуация приблизительно такова: «моя» экология—это не «твоя» экология, но все же что-то сходное, только, пожалуйста, отдай назад «мое» слово «экология».[ …]
ТЕКУЩАЯ ПОГОДА. Условное наименование сведений о явлениях: погоды, шифруемых в метеорологических телеграммах под рубрикой кода у у. Это преимущественно» осадки различных видов и градаций, туманы, грозы, метели и пр. в срок наблюдений или за последний час.[ …]
ГРОЗОВОЕ ОБЛАКО. Облако, с развитием которого связана гроза. Термин употребляется как синоним кучево-дождевого облака, хотя последнее не обязательно сопровождается грозовыми явлениями.[ …]
Поскольку шаровая молния чаще всего связана с молнией и грозами, для ранних исследователей было естественным попытаться использовать в лабораторных экспериментах атмосферную молнию. В работах [577, 617, 1058, 1212, 1443, 1444] первое научно зафиксированное исследование явления, похожего на шаровую молнию, связывается с именем профессора Рихмана из Петербурга. Считается, что разряд, похожий на шаровую молнию, случайно образовался во время грозы. Этот случай получил широкую известность в кругу исследователей явлений, связанных с линейной и шаровой молнией. Такая известность обусловлена не столько результатами самого эксперимента, сколько тем фактом, что шаровая молния, как сообщалось, ударила Рихмана в лоб, в результате чего он 6 августа 1753 г. скончался.[ …]
Территориям, которые были лишены защищающих их деревьев, грозят запустение и возникновение карста (явления, приводящего к смыву горных пород под воздействием поверхностных и подземных вод). Подсчитано, что естественного восстановления равнинных тропических лесов не произойдет в течение 100 лет. На высокогорных пространствах, покрытых в прошлом лесами, после искусственно вызванной гибели деревьев произошел смыв практически всего почвенного слоя. Вследствие этого восстановление растительности в этих районах даже искусственным путем практически невозможно.[ …]
Особняком от упомянутых стихийных бедствий стоит такое природное явление, как гроза, достаточно часто приводящее к пожарам, а иногда и к жертвам.[ …]
В начале этой главы мы упоминали, что шаровая молния появляется во время грозы. И снова это необычное явление ставит перед нами еще один нерешенный вопрос. Дело в том, что она может появляться и без грозы. Обратимся к фактам. На рис. 1.6 представлено распределение числа событий по месяцам, составленное по данным нашего опроса и содержащее 884 случая. Эта гистограмма довольно хорошо повторяет распределение грозовой активности в течение года. Мы видим отчетливый максимум в июле, на который приходится почти 40 % всех случаев наблюдения шаровой молнии. На три летние месяца падает 83 %, а если включить май и сентябрь, в течение которых также нередко случаются грозы, особенно в южных районах Советского Союза, то на этот период приходится 93 % общего числа событий. Сходная картина наблюдается и в США. Согласно [7] находим, что из 98 наблюдений, для которых был указан месяц, на июль приходится 35 (т. е. около 35%), на июнь и август — 28 и 18; таким образом, три летних месяца дают 83 %. В мае наблюдалось 7 случаев, а в сентябре— 4, т. е. период с мая по сентябрь включительно охватывает 94 % всех событий. Кроме того, наблюдалось два случая в октябре, один — в ноябре и три — в апреле.[ …]
Случай 5. В работе Уитмана [1937] описан еще один случай наблюдения шаровой молнии во время грозы с сильным дождем вблизи г. Кобург (ФРГ). Круглый ярко светящийся шар желтоватого цвета появился перед наблюдателем на расстоянии примерно 24 м, на высоте около 16 м над землей. Шар имел диаметр 50-100 см и опускался вниз со скоростью около 4 м/с. Полет молнии закончился на вершине расположенного вблизи дерева. Там она распалась на 8-12 небольших шаров диаметром 12-15 см каждый, которые светились таким же желтоватым цветом. Затем маленькие шары продолжали падать вниз и бесшумно исчезали после контакта с землей. Появление первоначального шара не сопровождалось вспышкой молнии, так что нельзя говорить об остаточном изображении на сетчатке глаза. Явление повторно наблюдалось спустя несколько минут и протекало вполне аналогично первому. Можно заметить, что последовательность событий при данном наблюдении шаровой молнии противоположна зарегистрированной Скоттом [1610]. Последний отметил, что множество небольших, как бы развешанных на дереве и светящихся зеленым цветом шариков поднялось вверх и слилось в один большой шар, который затем свободно поплыл в воздухе.[ …]
Кажется, уже достаточно примеров стихов, в которых наши великие поэты отразили черты процессов и явлений, нашедших своё физическое истолкование только в следующем XX столетии. Во многих стихах есть поэтические описания природных процессов, которые для ученых могут служить примерами точности, краткости и красоты предлагаемых картин времён года. Описание весны в первых трёх строфах 7-й главы Евгения Онегина, «Осень», 1833г., у Тютчева: «Весенняя гроза», «Весна», «Весенние воды», «Нет, моего к тебе пристрастья я скрыть не в силах, мать-Земля», у Фета «Всю ночь гремел овраг соседний».[ …]
По оценкам специалистов, территория России подвержена воздействию всего спектра опасных природных явлений и процессов геологического, гидрологического и метеорологического происхождения. Для населения и окружающей среды России наибольшую опасность представляют землетрясения, наводнения, оползни и обвалы, смерчи, лавины, сели, цунами. Другие виды стихийных бедствий, имеющие экологические последствия, — подтопления, шквалы, ураганы, тайфуны, град, продолжительные ливни и снегопады, грозы, метели, ландшафтные пожары, подъем воды Каспийского моря.[ …]
ШТОРМОВОЕ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. 1. В авиационной службе погоды — предупреждение об ожидаемых или имеющихся явлениях погоды, усложняющих или исключающих полет, напр.: видимость менее 2000 м, нижняя граница облаков 100 м и ниже, гроза, шквал, гололед, обледенение.[ …]
Связь с молнией. Появление шаровой молнии связывается, как правило, с обычными разрядами молний во время гроз, торнадо (смерчей), землетрясений и других необычных явлений природы. Эти наблюдения служат основой гипотезы, согласно которой шаровая молния связана с разрядом обычной молнии и представляет собой некоторое электрическое явление. Такая связь подтверждается сообщениями, в которых описывается появление шаровой молнии одновременно с произошедшим поблизости разрядом обычной молнии, сразу после него или непосредственно перед ним. Около 90% сообщений связано с наблюдением шаровой молнии во время грозы. Этот процент совпадений подтверждается и данными других обзоров [300, 919, 413, 1564].[ …]
Метеорологическими объектами, изучаемыми методами Р., являются прежде всего области выпадения осадков и связанные с ними явления (грозы, облака). Исследование тропических циклонов значительно продвинулось вперед в связи с применением Р. Кроме того, Р. широко применяется для определения скорости и направления ветра за облаками и при любых условиях видимости посредством радиолокационного наблюдения за летящим свободно радиопилотом.[ …]
Процесс этот начался раньше двадцати тысяч лет тому назад и в XX столетии достиг максимума, временно за последнее двадцатилетие разрушаемого безумными войнами и убийствами. Мы как раз сейчас переживаем такой момент разрушительной мировой войны. Но эти, в сущности, по сравнению с грандиозностью биосферы, мелкие явления не могут остановить процесс, который подготовлялся миллиардами лет (§ 114). В бурях и в грозе зарождается ноосфера.[ …]
ru-ecology.info
это природное явление. Развитие, классификация, активность грозы
Гроза — что это? Откуда берутся рассекающие все небо молнии и грозные раскаты грома? Гроза — это природное явление. Молнии, называемые электрическими разрядами, могут образовываться внутри туч (кучево-дождевых), либо между земной поверхностью и облаками. Они, как правило, сопровождаются громом. Молнии связаны с ливневыми дождями, шквальным ветром, а нередко и с градом.
Активность
Гроза — это одно из опаснейших природных явлений. Люди, пораженные молнией, выживают лишь в единичных случаях.
Одновременно на планете действует примерно 1500 гроз. Интенсивность разрядов оценивают в сотню молний в секунду.
Распределение гроз на Земле неравномерное. К примеру, над континентами их в 10 раз больше, чем над океаном. Большая часть (78%) молниевых разрядов сосредоточена в экваториальной и тропической зонах. Особенно часто фиксируется гроза в Центральной Африке. А вот полярные районы (Антарктика, Арктика) и полюсы молний практически не видят. Интенсивность грозы, оказывается, связана с небесным светилом. В средних широтах пик ее приходится на послеполуденные (дневные) часы, на лето. А вот минимум зарегистрирован перед восходом. Важны и географические особенности. Наиболее мощные грозовые центры находятся в Кордильерах и Гималаях (горные районы). Различно годовое количество «грозовых дней» и в России. В Мурманске, например, их всего лишь четыре, в Архангельске — пятнадцать, Калининграде — восемнадцать, Питере — 16, в Москве — 24, Брянске — 28, Воронеже — 26, Ростове — 31, Сочи — 50, Самаре — 25, Казани и Екатеринбурге — 28, Уфе — 31, Новосибирске — 20, Барнауле — 32, Чите — 27, Иркутске и Якутске — 12, Благовещенске — 28, Владивостоке — 13, Хабаровске — 25, Южно-Сахалинске — 7, Петропавловске-Камчатском — 1.
Развитие грозы
Как оно проходит? Грозовое облако образуется только при определенных условиях. Обязательно наличие восходящих потоков влаги, при этом должно быть наличие структуры, где одна доля частиц находится в ледяном состоянии, другая — в жидком. Конвекция, которая приведет к развитию грозы, возникнет в нескольких случаях.
Неравномерное нагревание приземных слоев. К примеру, над водой при существенной разнице температур. Над большими городами грозовая интенсивность будет несколько сильнее, чем в окрестностях.
При вытеснении холодным воздухом теплого. Фронтальная конвенция часто развивается одновременно с обложными и слоисто-дождевыми тучами (облаками).
При подъемах воздуха в горных массивах. Даже малые возвышенности могут привести к усилению образований облаков. Это вынужденная конвекция.
Любое грозовое облако, независимо от его типа, обязательно проходит три стадии: кучевую, зрелости, стадию распада.
Классификация
Грозы какое-то время классифицировались только в месте наблюдения. Они разделялись, например, на орфографические, локальные, фронтальные. Сейчас грозы классифицируют по характеристикам, зависящим от тех метеорологических окружений, в которых они развиваются. Восходящие потоки формируются из-за неустойчивости атмосферы. Для создания грозовых облаков это является основным условием. Очень важны характеристики таких потоков. В зависимости от их мощности и величины формируются, соответственно, различные типы грозовых облаков. Как они подразделяются?
1. Кучево-дождевые одноячейковые, (локальные или внутримассовые). Имеют градовую или грозовую активность. Поперечные размеры от 5 до 20 км, вертикальные — от 8 до 12 км. «Живет» такое облако до часа. После грозы погода практически не меняется.
2. Многоячейковые кластерные. Здесь масштабы более внушительны — до 1000 км. Многоячейковый кластер охватывает группу грозовых ячеек, находящихся на различных стадиях формирования и развития и в то же время составляющих одно целое. Как они устроены? Зрелые грозовые ячейки располагаются в центре, распадающиеся — с подветренной стороны. Поперечные их размеры могут достигать 40 км. Кластерные многоячейковые грозы «дают» порывы ветра (шквальные, но не сильные), ливень, град. Существование одной зрелой ячейки ограничивается получасом, а вот сам кластер может «жить» несколько часов.
3. Линии шквалов. Это также многоячейковые грозы. Их называют еще линейными. Они могут быть как сплошными, так и с брешами. Порывы ветра здесь более продолжительны (на переднем фронте). Многоячейковая линия при приближении кажется темной стеной облаков. Число потоков (как восходящих, так и нисходящих) здесь довольно велико. Именно поэтому такой комплекс гроз классифицируется, как многоячеечный, хотя грозовая структура иная. Линия шквала способна дать интенсивный ливень и крупный град, однако чаще «ограничивается» сильными снисходящими потоками. Зачастую она проходит перед холодным фронтом. На снимках такая система имеет форму изогнутого лука.
4. Суперячейковые грозы. Встречаются такие грозы редко. Они особенно опасны для имущества и жизни человека. Облако этой системы схоже с одноячейковым, поскольку оба отличаются одной зоной восходящего потока. Зато размеры у них разные. Суперячейковое облако — огромно — близко 50 км в радиусе, высота — до 15 км. Границы его могут находиться в стратосфере. Форма напоминает единую полукруглую наковальню. Скорость восходящих потоков гораздо выше (до 60 м/с). Характерная особенность — наличие вращения. Именно оно создает опасные, экстремальные явления (крупный град (боле 5 см), разрушительные смерчи). Основным фактором для образования такого облака являются окружающие условия. Речь идет об очень сильной конвенции с температурой от +27 и ветре с переменным направлением. Такие условия возникают при сдвигах ветра в тропосфере. Образующиеся в восходящих потоках, осадки переносятся в зону нисходящих, что обеспечивает длительную жизнь облаку. Осадки распределяются неравномерно. Ливни идут близ восходящего потока, а град — ближе к северо-востоку. Задняя часть грозы может сместиться. Тогда наиболее опасной зоной будет рядом с основным восходящим потоком.
Существует еще понятие «сухая гроза». Это явление довольно редкое, характерное для муссонов. При такой грозе отсутствуют осадки (просто не долетают, испаряясь в результате воздействия высокой температуры).
Скорость передвижения
У изолированной грозы она составляет примерно 20 км/ч, иногда быстрее. Если холодные фронты активны, скорость может составлять 80 км/ч. У многих гроз старые грозовые ячейки заменяются новыми. Каждая из них проходит относительно небольшой путь (порядка двух километров), однако в совокупности расстояние увеличивается.
Механизм электризации
Откуда берутся сами молнии? Электрические заряды вокруг облаков и внутри них постоянно движутся. Процесс этот довольно сложен. Проще всего представить картину работы электрических зарядов в зрелых облаках. Доминирует в них дипольная положительная структура. Как она распределяется? Положительный заряд размещается вверху, а отрицательный — под ним, внутри облака. Согласно основной гипотезы (эту область науки можно пока считать малоизведанной), более тяжелые и крупные частички заряжаются отрицательно, а мелкие и легкие имеют положительный заряд. Первые падают быстрее, чем вторые. Это становится причиной пространственного разделения объемных зарядов. Такой механизм подтверждается лабораторными экспериментами. Обладать сильной передачей заряда могут частички ледяной крупы или града. Величина и знак будут зависеть от водности облака, температуры воздуха (окружающего), скорости столкновения (основные факторы). Не исключается воздействие других механизмов. Разряды происходят между землей и облаком (или нейтральной атмосферой, или ионосферой). Именно в этот момент мы наблюдаем рассекающие небо вспышки. Или молнии. Процесс этот сопровождается громкими раскатами (громом).
Гроза — это сложный процесс. На его изучение могут уйти долгие десятилетия, а возможно, даже столетия.
fb.ru
Гроза как электрическое явление — Рефераты по физике
Итак, согласно кластерной гипотезе шаровая молния представляет собой самостоятельно существующее тело (без непрерывного подвода энергии от внешних источников), состоящих из тяжелых положительных и отрицательных ионов, рекомбинация которых сильно заторможена вследствие гидратации ионов.
В отличие от многих других гипотез, данная выдерживает сравнение с результатами нескольких тысяч известных сейчас наблюдений и удовлетворительно объясняет многие из них.
В 2000 году журнал «Nature» представил работу новозеландских химиков Джона Абрахамсона и Джеймса Динниса. Они показали, что при ударе молнии в почву, содержащую силикаты и органический углерод, образуется клубок волокон кремния и карбида кремния. Эти волокна медленно окисляются и начинают светиться — вспыхивает огненный шар, разогретый до 1200-1400°С. Обычно шаровые молнии бесшумно тают, но бывает, что и взрываются. По мнению Абрахамсона и Динниса, такое случается, если начальная температура клубка чересчур высока. Тогда окислительные процессы протекают ускоренно, что и приводит к взрыву. Впрочем, эта гипотеза не может описать все случаи наблюдения шаровых молний.
В 2004 году российские исследователи А.И. Егоров, С.И. Степанов и Г.Д. Шабанов описали схему установки, на которой им удавалось получать шаровые разряды, названные ими «плазмоидами» и напоминавшие шаровую молнию. Опыты вполне можно было воспроизвести, вот только существовали плазмоиды не более секунды.
В феврале 2006 года пришло сообщение из Тель-Авивского университета. Физики Владимир Дихтярь и Эли Йерби наблюдали в лаборатории светящиеся газовые шары, во многом напоминающие те странные молнии. Генерируя их, Дихтярь и Йерби разогревали в микроволновом поле мощностью 600 ватт кремниевый субстрат, пока тот не испарялся. В воздухе возникал желтовато-красный шар диаметром около 3 сантиметров, состоявший из ионизованного газа (как видите, заметно меньше шаровой молнии). Он медленно плавал в воздухе, сохраняя свою форму до тех пор, пока установку, создававшую поле, не отключали. Температура поверхности шара достигала 1700°С. Подобно обычной молнии, он притягивался к металлическим предметам и скользил вдоль них, а вот проникнуть сквозь оконное стекло не мог. В опытах Дихтяря и Йерби стекло лопалось, соприкоснувшись с огненным шаром.
Очевидно, в природе шаровые молнии порождены не микроволновыми полями, а электрическими разрядами. В любом случае израильские ученые продемонстрировали, что исследование подобных молний допустимо в лабораторных условиях и что результаты экспериментов можно использовать при создании новых технологий обработки материалов, в частности, для нанесения сверхтонких пленок.
Число различных гипотез о природе шаровой молнии значительно превосходит сотню, но мы разобрали только несколько. Ни одна из существующих в настоящее время гипотез не является совершенной, каждая имеет множество недостатков.
Поэтому, хотя принципиальные закономерности природы шаровой молнии проняты, данную проблему нельзя считать решенной — осталось множество тайн и загадок, а также нет кон
referat.yabotanik.ru