Как образуется молния
Молния. Эта яркая вспышка всегда восхищала, завораживала и одновременно устрашала людей. В древности ей поклонялись. Но и мы недалеко ушли от своих предков. Единственное – мы прекрасно понимаем, что молния по своей сути — электрический разряд. Однако защищаться от нее человечество научилось где-то с десяток лет назад.
Итак, молния – как образуется и что она собой представляет? На эти вопросы мы постараемся ответить далее.
Несколько слов о грозовых тучах
Большинству людей еще с детства известно, что молния возникает в кучевых дождевых облаках, которые представляют собой ничто иное, как большое скопление водяного пара. Под воздействием воздушных потоков, которые идут с земли, паровые частички пребывают в постоянном движении, сталкиваясь друг с другом.
В результате этого, крупные льдинки получают положительный заряд, а мелкие, наоборот, отрицательный. Под действием этого, грозовая туча постепенно заряжается и сверху приобретает положительный заряд, а снизу – отрицательный.
Как образуется молния
В следствие описанного выше процесса, электрополе становится все более напряженным. А теперь представьте, что две такие тучи сталкиваются друг с другом. Естественно, между ними проскочат определенные частицы – электроны и ионы. Такая реакция создает подсвеченный плазменный канал, который становится проходом для всех остальных частиц. Собственно, так и возникает молния.
А что же с громом
Такая реакция выделяет колоссальную энергию, которая доходит до миллиарда джоулей. При этом температура зашкаливает за 10 тысяч Кельвинов. Именно в связи с этим и возникает яркая вспышка.
Среда под воздействием столь огромной температуры начинается расширяться, и при этом создает настоящую ударную волну. Именно так и возникает гром. Кстати, теперь вы знаете, почему вначале следует молния, а гром возникает потом.
А как об этом узнали ученые
Первым, кто вплотную занялся изучением этого вопроса, был Бенджамин Франклин. Он соорудил специального воздушного змея, на конце которого была проволока и несколько медных ключей.
Запуская его в непогоду, он сумел доказать, что молния представляет собой заряд электрический частиц, которые скапливаются в облаках. Как молния тогда не ударила в самого ученого – остается загадкой.
Одновременно с ним Ломоносов соорудил свою знаменитую громовую машину, представляющую собой высокий шест с отведенным от него проводом к конденсатору, который таким образом заряжался электричеством из атмосферы.
Приближая к устройству руки, ученый мог таким образом извлекать искры, что тоже было довольно опасным занятием. Именно такие опыты дали первый толчок к изучению природы молнии, перед тем, как человечество получило возможность использовать спутниковые технологии для этих целей.
Молния — все статьи и новости
Молния — атмосферное явление в виде мощного электрического искрового разряда, которое случается во время грозы и проявляется в виде яркой вспышки света. Возникает в результате электризации туч или земли: разряды молнии могут образовываться внутри облака, между соседними наэлектризованными облаками или между наэлектризованным облаком и землей.
Молнии образуются в кучево-дождевых (или грозовых), слоисто-дождевых облаках, при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях. Грозовое облако разделяется на нижнюю и верхнюю части, в каждой из которых содержатся отрицательный и положительный заряды. Внутри облака постоянно циркулируют различные воздушные потоки, сталкивающие между собой частицы, которые попадают в облако. В результате столкновения заряженных частиц облака с попавшими в него различными элементами происходит перераспределение зарядов: на полюсах одних частиц возникает положительный заряд, а на других — отрицательный. Отрицательно заряженная нижняя часть облака, находящаяся ближе к земле, отталкивает электроны к поверхности земли, что приводит к формированию под облаком положительно заряженной части земной поверхности. Вследствие соприкосновения противоположно заряженных зарядов между облаком и землей возникает искра, которая и является молнией. По различной траектории, чаще всего зигзагом, она устремляется к земле и находит там свой положительный заряд — протон.
Молнии делят на линейные, шаровые и чёточные. Длина линейной молнии равняется в среднем 2-3 км, сила тока примерно 10 тыс. ампер. Формирование линейной молнии сопровождается звуками грома. Шаровая молния образуется при разряде линейных молний, имеет сферическую или грушевидную форму и подсвечивается красным цветом. Чёточная молния (называемая также жемчужной, цепной, ожерельчатой и капельной) представляет собой последовательность светящихся, устойчивых и относительно небольших сферических образований, которая часто рассматривается как след от прохождения разряда обычной линейной молнии
Впервые причину и процесс возникновения молнии описал Бенджамин Франклин. Изучив природу электричества, в середине XVIII века ученый предложил теорию, согласно которой молния является электрической искрой. В дальнейшем это позволило Франклину изобрести молниеотвод.
Фото: Sethink/Pixabay
Молния: больше вопросов, чем ответов
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 Б. Франклин 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.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Способность электризации трением различных материалов. Материал из трущейся пары, находящийся выше в таблице, заряжается положительно, а ниже — отрицательно.
Отрицательно заряженный низ облака поляризует поверхность Земли под собой так, что она заряжается положительно, и, кода появляются условия для электрического пробоя, возникает разряд молнии.
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.
Зонт с громоотводом. Модель продавалась в XIX веке и пользовалась спросом.
Выстрел жидкостью или лазером по грозовой туче, нависшей над стадионом, уводит разряд молнии в сторону.
Несколько разрядов молний, вызванных пуском ракеты в грозовую тучу. Левая вертикальная прямая — след ракеты.
Крупный «ветвистый» фульгурит весом 7,3 кг, найденный автором на окраине Москвы.
Полые цилиндрические фрагменты фульгурита, образованные из оплавленного песка.
Белый фульгурит из Техаса.
‹
›
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 все 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. 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 электризовываться.
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, все 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. Все 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. 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 А. 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? 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. Б. 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 Г. В. Рихман — в 1753 году погиб от удара молнии.
В 1990-х годах 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 С. Миллер (Stanley Miller) и Г. 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. 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. 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. Все, 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. 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 Г. 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 все-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.
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.
Гром и молния: природа грозового электричества — Энергетика и промышленность России — № 10 (198) май 2012 года — WWW.EPRUSSIA.RU
Газета «Энергетика и промышленность России» | № 10 (198) май 2012 года
Но не все так просто: для формирования молнии необходимо разделение положительных и отрицательных зарядов в облаке. Механизм возникновения зарядов полностью не изучен, но, однажды образовавшись, заряды разносятся электрическим полем Земли.
Положительно заряженные капли и льдинки поднимаются вверх, заряжая верхнюю часть грозового облака, а отрицательно заряженные оказываются внизу. После накопления достаточно больших зарядов происходит искровой разряд. В большинстве случаев разряд проходит между облаками, но нередко происходит разряд между облаком и поверхностью Земли.
Из прошлого
На первобытного человека гроза производила сильное впечатление. В страхе перед грозой люди обожествляли ее или считали орудием богов. Восточные славяне в древности чтили бога Перуна, «творца» молнии и грома. Позже наши предки гром и молнию приписывали «деятельности» Ильи-пророка, который, «катаясь на колеснице по небу, пускает огненные стрелы».
Боги грома и молнии известны религиозных представлениях и других народов. Во все времена церковь стремилась насаждать и поддерживать веру народных масс, что молния – это «небесная кара». Уже в древности жрецы использовали электричество атмосферы для получения «небесного огня» во время приношения жертв.
С этой целью в египетских храмах строили высокие деревянные мачты, обитые медными листами. Специальное устройство собирало электрический заряд, достаточный для того, чтобы убить искрой человека или животное, приносимое в жертву.
По-научному
Совсем недавно по историческим меркам было открыто электрическое поле Земли и ионные токи, протекающие через земную атмосферу. Также было установлено, что Земля с ее верхними проводящими слоями атмосферы – ионосферой – представляет собой заряженный электрический конденсатор. А ионные токи, протекающие через земную атмосферу, это – токи разряда заряженного конденсатора Земля – ионосферы.
Суммарный ток разряда по всей планете, по некоторым скромным подсчетам, составляет около 1800 А. Несмотря на столь значительный ток разряда, разность потенциалов на обкладках конденсатора не изменяется. Отсюда был сделан совершенно правильный вывод: в природе существует какой‑то генератор электричества, который постоянно подзаряжает наш глобальный конденсатор, компенсируя ток разряда.
Тогда и начался поиск этого генератора.
В 1922 году известный физик, лауреат Нобелевской премии Чарльз Вильсон высказал очень смелое, но совершенно никак не обоснованное предположение, что таким генератором являются грозы, которые заряжают Землю отрицательным зарядом, а ионосферу – положительным. По идее Вильсона, в грозовом облаке находится высоковольтный генератор, который разделяет заряды и направляет отрицательные вниз к земной поверхности, а положительные – вверх к ионосфере. На выходе генератора разность потенциалов достигает нескольких миллионов вольт. По утверждению Вильсона, именно эта разность потенциалов и поддерживает заряд глобального конденсатора неизменным. Идея показалась правдоподобной. Действительно, все грозовые молнии переносят из облаков на Землю отрицательный заряд. Правда, никто никогда не наблюдал, каким образом грозы заряжают ионосферу положительным зарядом. Возникла задача найти этот генератор в указанном месте – в грозовом облаке. И поиски начались.
Другой всемирно известный физик, лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман поддержал идею Чарльза Вильсона. В середине прошлого века в своих широко известных «Фейнмановских лекциях по физике» он пишет следующее: «Теперь нужно ответить на вопрос об источнике больших отрицательных токов, которые должны течь от «верха» к земной поверхности, чтобы поддержать ее отрицательный заряд. Где же те батареи, которые это делают? Это гроза или, вернее, молнии. Оказывается, вспышки молний не «разряжают» той разности потенциалов, о которой мы говорили (и как могло бы на первый взгляд показаться). Молнии снабжают Землю отрицательным зарядом. Если мы увидели молнию, то можно поспорить на десять против одного, что она привела на Землю большое количество отрицательных зарядов. Именно грозы заряжают Землю в среднем током в 1800 А электричества, которое затем разряжается в районах с хорошей погодой».
Как видно из приведенной выше цитаты, Фейнман подтвердил идею Вильсона и выдал ее как истину в последней инстанции.
Мало кто решится возразить такому авторитету в физике, как Р. Фейнман. И поиски продолжаются по сей день, и все так же безрезультатно.
Генератор молний
Нагретый и увлажненный слой воздуха у земной поверхности становится легче воздуха в вышерасположенных слоях и стремится подняться вверх. В каком‑либо месте он пробивает себе путь наверх и устремляется в это окно. Как только окно появилось, весь нагретый и увлажненный воздух с большой площади земной поверхности уходит через это окно вверх, образуя облако вертикального развития, или грозовое облако.
Но вместе с этим воздухом в грозовое облако поднимаются и все отрицательные заряды, прикрепленные к молекулам водяного пара. Образуется огромный пузырь из теплого и влажного воздуха, заряженного отрицательным электричеством. Именно этот заряженный воздушный пузырь является тем высоковольтным генератором электричества, который питает молнии. Остается невыясненным вопрос: где же тот генератор, который постоянно заряжает электричеством глобальный конденсатор? По-видимому, таким генератором является магнитное поле Земли, которое вращается вместе с Землей в потоке солнечного ветра.
Солнечный ветер – это в основном поток заряженных частиц высоких энергий – электронов и ионов водорода. Скорость таких частиц лежит в пределах от 300 км/сек до 1300 км/сек. Магнитное поле Земли каким‑то образом разделяет эти заряженные частицы подобно тому, как разделяются заряды в МГД-генереторе.
В результате вращения Земли восточная часть магнитного поля всегда движется навстречу солнечному ветру, а западная – убегает от него. Эта разность в скорости составляет около 1 км/сек. Следовательно, силы Лоренца, действующие на движущиеся заряды, будут различными на восточной и западной стороне магнитосферы. Очень похоже, что эта разница в силе Лоренца как раз и является генератором атмосферного потенциала.
К сожалению, в этом вопросе пока недостаточно достоверных данных для того, чтобы подробно рассмотреть конструкцию этого генератора.
Нервы «горят», как провода
Исследования показали: человека спасает то, что при чудовищной мощности разряд порой «проскакивает» сквозь тело за миллионные доли секунды.
И не всегда успевает испепелить. Сила воздействия зависит от сопротивления органов и тканей, которое в среднем составляет 700 Ом. Чем оно больше, тем тяжелее последствия.
Но бывает, что молния попадает прямо в голову. Тут последствия уже серьезнее – от взрыва глаз, комы и полной амнезии до странностей в манерах и в поведении. Так, некто Харольд Дин после удара молнии прославился тем, что перестал чувствовать холод. Он даже зимой ходит в майке. Элен Вард из Англии приобрела почти собачий нюх. На спор она по запаху находит предметы, до которых кто‑то дотронулся. Гюнтер Лунге из Берлина демонстрировал на конференции открывшиеся у него поразительные математические способности – умножал в уме шестизначные числа. Иными словами, молния может превращать людей в подобие мутантов. Но куда занятнее другое. Получается, что в мозгу скрыты возможности для его совершенствования.
Интересные факты
Каждый год Земля испытывает в среднем 25 миллионов ударов молний, или более сотни тысяч гроз.
Это больше, чем сто ударов молнии в секунду.
Одновременно на Земле существует от ста до тысячи экземпляров шаровой молнии, но шанс, что вы увидите хотя бы одну из них, равен 0,01 процента.
Средний удар молнии длится четверть секунды.
Вы можете услышать гром за 20 километров от молнии.
Разряд молнии распространяется со скоростью около 190 000 км/с.
Средняя длина разряда молнии составляет 3‑4
километра.
Температура типичной молнии может превышать
30 000 C– это примерно в пять раз больше, чем температура поверхности Солнца.
Энергия, содержащаяся в одном разряде молнии, может питать 100‑ваттную лампочку на протяжении девяноста дней.
За 35 лет в лесничего из штата Вирджиния (США) Роя Салливана молния ударяла семь раз. За это достижение он попал в Книгу рекордов Гиннесса.
Мужчины погибают от удара молнии примерно в шесть раз чаще, чем женщины.
Может ли молния ударить в окно?
На протяжении всей истории существования человечества гроза с молниями вызывала повышенное чувство опасности и беспокойства.
Молния представляет собой электрический искровой разряд и образуется в атмосфере. Сила тока такого разряда может достигать 100.000 ампер, а напряжение – до 1.000.000.000 вольт. Для сравнения через электрический стул пропускают ток в 5.000 вольт. Молния может нанести ущерб зданиям и сооружениям, и представляет серьезную реальную угрозу для жизни людей и животных.
Чтобы ответить на вопрос – может ли ударить шаровая молния в окно или залететь в него – необходимо понять:
- какие виды молний бывают,
- рассмотреть варианты с закрытым и открытым окном.
Виды молний
Молнии могут происходить как в самих облаках (внутриоблачные молнии), так и ударять в землю или другие объекты (молнии облако-земля). Разряд молнии движется по пути наименьшего сопротивления, по материалам с высокой электропроводностью.
В первую очередь удару молнии подвержены высокие дома, а также выступающие предметы на кровле дома – теле и радиоантенны, трубы, башни, флюгеры и прочее.
Последствия – возгорание, разрушение, выход из строя электронного и электрического оборудования. В открытом пространстве молния может ударит в высокое дерево. Но бывают случаи, когда молния залетает в открытое окно.
Существует два типа молнии: линейная и шаровая.
Линейная молния
Самый распространенный тип молнии – линейная. Этот тип молнии хорошо изучен и его возможно воспроизвести искусственно. Линейная молния, где ток идет прямолинейно, это и есть переменный ток, который открыл Тесла и ввел его в нашу жизнь.
Поражение такой молнией человека внутри здания практически невозможно. Молния бьет в самые высокие точки объектов, которые проводят ток, к примеру металл или тело человека. Затем ее энергия проходит через эти материалы и гасится материалами, не проводящими ток – дерево, резина, пластик, земля и т.д. Возможен вариант, когда молния образовалась в стороне от дома под углом к горизонту, и разряд произошел в сторону окна дома.
Шаровая молния
Шаровая молния представляет собой яркий светящийся сгусток плазмы, где ток идет по кругу образуя шар – отсюда и название. Размеры шаровой молнии могут начинаться от размера грецкого ореха до футбольного мяча. Этот тип молнии до сих пор изучается и не был получен искусственным путем. Шаровая молния от линейной может отличаться «поведением», она может застывать в воздухе, но затем будет двигаться по прямой к интересующему предмету, именно поэтому шаровая молния гораздо опаснее линейной.
Если окно закрыто
Линейная молния распространяется по пути тока, по наименьшему электрическому сопротивлению. На пути молнии будет оконный пластиковый или деревянный профиль, или стекло. Они являются диэлектриками и не проводят ток. Сила молнии сойдет на нет.
Шаровая молния, приблизившись к стеклу, в дальнейшем удаляется от него. Но по словам некоторых очевидцев, шаровая молния может пройти через стекло, оставляя в нем отверстие размером 3-5 см, хотя доказанных случаев нет.
Если окно открыто
Если окно открыто на распашку, проход линейной молнии в дом теоретически возможен. В этом случае молния ударит в предмет внутри помещения, который будет лучшим проводником электричества. Если человек будет стоять вплотную к окну, он может пострадать. Линейная молния вряд ли влетит в пластиковое окно в режиме проветривания, когда створка откинута вверху.
Шаровая молния может проникнут в помещение не только через открытое окно, но и через щели в фасаде, особенно, если в помещении будет сквозняк. Далее она также, как и линейная ударит в объект, притягивающий ее – являвшийся проводником тока.
Чтобы обезопасить себя и близких, находящихся в помещении, даже от гипотетически возможного удара молнии, необходимо вовремя, а лучше – до грозы: закрыть все окна и двери, выключить электрические приборы, отсоединить антенные кабели и отойти от окон.
На крышах располагают мансардные окна.
Они немного выступают за пределы плоскости кровли, но вероятность попадания в них молнии невелика. Возможные варианты соответствуют ситуациям с обычными окнами. Необходимо придерживаться тех же норм безопасности, что и к стандартным окнам. Современные пластиковые или деревянные окна и двери в закрытом состоянии надежно защитят от проникновения шаровой или линейной молний, но профилактические меры безопасности необходимо соблюдать.
Берегите себя и своих близких!
Приобрести и установить качественные пластиковые окна вы всегда можете у нас: г. Ижевск, ул. Кирова, 8Г
+7 /3412/ 22 00 44
что об этом нужно знать
В теплое время года довольно часто бывают грозы ‑ впечатляющие природные явления, тем не менее, вызывающие не только любопытство, но и страх. Во время грозы между облаками и Землей возникают электрические разряды, которые хорошо видно и слышно: молния наблюдается в виде ветвящихся светящихся линий, пронизывающих небо, а несколько позже мы слышим раскатистый звук грома.
При этом, как правило, наблюдается ливневый дождь, сопровождающийся шквальным ветром и градом. Гроза является одним из наиболее опасных атмосферных явлений: только наводнения связаны с большим, чем у гроз количеством человеческих жертв. Интерес к изучению природного электричества возник еще в давние времена. Первым, кто исследовал электрическую природу молнии, был Бенджамин Франклин – американский политический деятель, но вместе с тем ученый и изобретатель. Именно он еще в 1752 году предложил первый проект молниеотвода. Давайте попробуем разобраться, какую опасность несет гроза, и что нужно знать и делать, чтобы себя обезопасить.
Одновременно на Земле действует около полутора тысяч гроз, средняя интенсивность разрядов оценивается как 100 молний в секунду или свыше 8 миллионов в день. По поверхности планеты грозы распределяются неравномерно. Над океаном гроз наблюдается приблизительно в десять раз меньше, чем над континентами. В тропической и экваториальной зоне (от 30° северной широты до 30° южной широты) сосредоточено около 78 % всех молниевых разрядов.
Максимум грозовой активности приходится на Центральную Африку. В полярных районах Арктики и Антарктики и над полюсами гроз практически не бывает. Интенсивность гроз следует за солнцем: максимум гроз приходится на лето (в средних широтах) и дневные послеполуденные часы. Минимум зарегистрированных гроз приходится на время перед восходом солнца. На грозы влияют также географические особенности местности: сильные грозовые центры находятся в горных районах Гималаев и Кордильер.
Во время грозы между тучами и Землей возникает огромное напряжение, достигающее значения в 1000000000 В. При таком напряжении воздух ионизируется, превращаясь в плазму, и возникает гигантский электрический разряд с силой тока до 300000 А. Температура плазмы в молнии превышает 10000 °С. Молния проявляется яркой вспышкой света и ударной звуковой волной, которую несколько позднее слышно в качестве грома. Опасна молния еще и тем, что она может ударить совершенно неожиданно, и ее путь может быть непредсказуем. Однако расстояние до грозового фронта и скорость его приближения или удаления можно легко определить при помощи секундомера.
Для этого необходимо засечь время между вспышкой света молнии и раскатом грома. Скорость звука в воздухе составляет примерно 340 м/с, поэтому, если вы услышали гром через 10 с после вспышки света, то до грозового фронта примерно 3,4 км. Измеряя таким образом время между вспышкой света и громом, а также время между разными ударами молнии, можно определить не только расстояние до них, но и скорость приближения или удаления грозового фронта:
где – скорость звука, – время между вспышкой света и громом первой молнии, – время между вспышкой света и громом второй молнии, – время между молниями. Если значение скорости получится положительным, то грозовой фронт приближается, а если отрицательным – удаляется. При этом необходимо учитывать, что направление ветра не всегда совпадает с направлением движения грозы.
Если все-таки вы попали в грозу, то следует соблюдать ряд простых правил, чтобы себя обезопасить:
Во-первых, во время грозы желательно избегать открытой местности.
Молния с большей вероятностью бьет в самую высокую точку, одинокий человек в поле – это и есть та самая точка. Если Вы по какой-то причине остались в поле один на один с грозой, спрячьтесь в любом возможном углублении: канавке, ложбинке или самом низком месте поля, сядьте на корточки и пригните голову. При этом следует помнить, что песчаная и каменная почвы имеют меньшую электропроводность, а значит, они безопаснее, чем глинистая. Не следует прятаться под отдельно стоящими деревьями, так как они в первую очередь подвержены ударам молнии. А если вы находитесь в лесу, то лучше всего прятаться под низкорослыми деревьями с густой кроной.
Во-вторых, во время грозы избегайте воды, так как природная вода – хороший проводник тока. Удар молнии распространяется вокруг водоема в радиусе около 100 метров. Нередко она бьет в берега. Поэтому во время грозы необходимо подальше отойти от берега, при этом нельзя купаться и ловить рыбу. Кроме того, при грозе желательно избавиться от металлических предметов.
Часы, цепочки и даже раскрытый над головой зонтик – потенциальные цели удара. Известны случаи удара молнии по находящейся в кармане связке ключей.
В-третьих, если гроза застала Вас в машине, то она достаточно хорошо защищает от молнии, так как даже при ударе молнии разряд идет по поверхности металла. Поэтому закройте окна, отключите радиоприёмник и GPS-навигатор. Не следует дотрагиваться до любых металлических деталей автомобиля. Очень опасно во время грозы разговаривать по мобильному телефону. Лучше всего во время грозы его тоже выключить. Были случаи, когда входящий звонок становился причиной попадания молнии. Велосипед и мотоцикл в отличие от машины от грозы вас не спасут. Необходимо слезть, уложить транспорт на землю и отойти на расстояние примерно 30 м от него.
В природе существуют разные виды молний: линейные (наземные, внутриоблачные, молнии в верхней атмосфере) и шаровые молнии – светящиеся плавающие в воздухе образования, уникально редкое природное явление.
Если природа линейной молнии ясна и ее поведение более предсказуемо, то природа шаровой молнии до сих пор хранит в себе множество тайн. Несмотря на то, что вероятность поражения человека шаровой молнией мала, тем не менее, она представляет серьезную опасность, так как не существует надежных методов и правил защиты от нее.
Поведение шаровой молнии непредсказуемо. Она может неожиданно появляться где угодно, в том числе в закрытых помещениях. Отмечены случаи появления шаровой молнии из телефонной трубки, электрической бритвы, выключателя, розетки, репродуктора. Достаточно часто она проникает в здания через трубы, открытые окна и двери. Известны случаи, когда шаровая молния проникала в помещение через узкие щели и даже замочную скважину. Размеры шаровой молнии могут быть различными: от нескольких сантиметров до нескольких метров. В большинстве случаев шаровая молния легко парит или катится над землей, иногда подскакивая, но может и зависнуть над поверхностью земли. Как утверждают очевидцы, шаровая молния реагирует на ветер, сквозняк, восходящие и нисходящие потоки воздуха.
Но это не всегда так: известны случаи, кода шаровая молния никак не реагировала на потоки воздуха.
Шаровая молния может внезапно появиться и так же внезапно исчезнуть, не нанеся вреда человеку или помещению. Например, может залететь в окно и вылететь из помещения через открытую дверь или дымовую трубу, пролетев мимо Вас. При этом следует знать, что всякий контакт с человеком приводит к тяжелым травмам, ожогам, а в большинстве случаев к смертельному исходу. Поэтому, если вы увидели шаровую молнию, безопаснее всего удалиться от нее на максимально возможное расстояние.
Кроме того шаровая молния часто взрывается. Возникающая при этом ударная воздушная волна может травмировать человека или привести к разрушениям. Например, известны случаи взрывов молний в печках, дымоходах, что привело к серьезным разрушениям. Температура внутри шаровой молнии достигает 5000 °С, поэтому она может стать причиной пожара. Статистика поведения шаровой молнии говорит о том, что в 80% случаев взрывы не были опасны, однако тяжелые последствия все-таки возникали в 10% взрывов.
По предложенному методу мы предлагаем вам рассчитать расстояние до грозового разряда и его скорость, если первый гром был слышен через 20 секунд после наблюдения первой молнии, а второй через 15 секунд после наблюдения второй молнии. Время между молниями составляет 1 минуту.
Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г. Москвы
Что такое молния и гром и как возникает гроза? | МИР НАУКИ: интересное вокруг
Когда пещерные люди видели молнию, они не могли понять, что это такое, выдумывая различные небылицы, богов, духов и тотемы. Так продолжалось очень долгое время, и хотя объяснение молнии и грому было дано, далеко не все люди знают, как они возникают. Что ж, сегодня вы это узнаете!
Наверное, некоторые скажут: «очевидный вопрос! Это облака трутся, вот и возникает молния.» И нет, вы неправы! Механизм образования совсем иной.
Что такое молния и гром и как возникает гроза?
Образование туч
В окружающем нас воздухе содержится водяной пар — всего 6 грамм на 1 килограмм воздуха (5 миллиграмм на литр).
И все мы знаем, что нагретый воздух движется вверх. Когда он попадает на высоту выше 2 км, то начинает охлаждаться — и водяной пар конденсируется, превращаясь в капли и градинки и образуя облака, а затем и тучи.
Сами тучи могут достигать ширины в несколько километров с высотой до 12 км — просто огроменные запасы воды. И когда облако становится слишком большим, капли начинают падать — так возникает дождь.
Окей, но это дождь. Что там с грозой?
Если движение тёплого воздуха вверх будет слишком быстрым, то в облаке возникнут турбулентные потоки. Капли превращаются в лёд, причём маленькие льдинки уносятся этими потоками вверх, тогда как большие остаются внизу облака — уже слишком тяжёлые. И когда маленькие льдинки ударяются об большие, возникает электрический заряд — первые остаются положительно заряженными, а вторые — отрицательно.
Что такое молния и гром и как возникает гроза?
Со временем получится, что верх облака заряжен положительно, а низ — отрицательно.
Они не притягиваются друг к другу из-за большого расстояния (не забываем, размер облака — несколько километров), но когда оно уменьшается, то некоторые частицы могут притянуться друг к другу. Возникает плазменный канал, по которому идут и остальные частицы. Это и есть молния.
Сама молния несёт в себе огромную энергию — ещё бы, это плазменный поток! Воздух от неё за доли секунды нагревается до 30 тысяч градусов, что приводит к его резкому расширению — взрыву. Этот взрыв мы и распознаём как гром.
Кстати, земная поверхность тоже заряжена положительно — именно поэтому молния достигает её.
Ещё раз кратко для тех, кто не понял:
Облако — это куча сконденсированного водяного пара. Тёплый воздух поднимается вверх и там охлаждается, превращаясь в капли и льдинки.
Маленькие льдинки способны подниматься вверх, и когда они сталкиваются с большими, то обе становятся разнозаряженными.
Когда большие льдинки и маленькие находятся достаточно близко, они начинают притягиваться — образуется канал из плазмы, это молния. Воздух быстро расширяется от молнии, что приводит к взрыву — грому.
Теперь ты знаешь, как образуется гроза 🙂 Если понравилась эта статья, то ставь палец вверх и подписывайся на мой канал — там ещё множество научных тем: космос, химия, физика, технологии,изобретения и многое другое. Читайте меня в телеграме (Будни Учёного 2.0) и в Яндекс.Дзене (Мир науки)!
Суровая погода 101: Обнаружение молнии
Суровая погода 101
Обнаружение молнии
В настоящее время вспышки молний от облака к земле (CG) и внутри облака (IC) обнаруживаются и отображаются в режиме реального времени двумя разными сетями в США — Национальной сетью обнаружения молний (NLDN) , система, принадлежащая и управляемая Vaisala Inc, и Earth Networks Total Lightning Network .
Эти две системы работают, обнаруживая радиоволны (сферики), излучаемые быстрыми электрическими токами (ударами) в каналах молнии. «Инсульт» может быть быстрым течением в облаке или «обратным ходом» в канале к земле. Возвратные удары CG обычно имеют большие токи, которые создают более сильные сигналы, которые легче обнаружить. Поскольку существует множество других источников радиошума, системам необходимо сначала определить, какие вспышки, вероятно, вызваны молнией. Радиосигналы обнаруживаются несколькими станциями (не менее 3) и используются для определения места удара методом времени прихода.Точность определения местоположения лучше всего, когда молния происходит в сети станций. Вспышки вне сети имеют большие ошибки определения местоположения и могут даже не обнаруживаться.
Каждая система может обнаруживать более одного удара (в облаке или обратного) для одной вспышки молнии. Вспышки CG, которые переносят отрицательный заряд от облака на землю («отрицательный CG» или «-CG»), могут иметь несколько обратных ударов, что иногда можно увидеть визуально как мерцание канала на землю.
Вспышки положительного CG (+CG) эффективно опускают положительный заряд на землю (или поднимают отрицательный заряд) и почти всегда имеют только один обратный удар.Однако обратный ход +CG чаще имеет устойчивый ток, который может иметь большую вероятность возгорания.
NSSL использует данные, собранные NLDN, чтобы узнать, как штормы вызывают вспышки компьютерной графики и как эти вспышки связаны с другими опасными штормами.
Массивы для картографирования молний обеспечивают трехмерное картографирование сегментов канала молнии рядом с массивом. Для каждой вспышки молнии можно нанести на карту до тысячи точек, чтобы выявить ее местоположение и развитие ее структуры.Исследовательские LMA существуют в Оклахоме, Техасском Панхандле, северной Алабаме, Вашингтоне, округ Колумбия, Космическом центре Кеннеди во Флориде и многих других местах. В настоящее время NSSL строит мобильную группу для обеспечения целевых наблюдений за молниями в сочетании с полевыми кампаниями.
Системы
LMA также обнаруживают радиошумы, но в диапазоне очень высоких частот (VHF) около 60 МГц. Они также используют метод времени прибытия для определения местоположения исходных точек в трех измерениях и во времени, обычно используя не менее 6 или 7 станций, чтобы снизить количество ошибок.Высокое временное разрешение (от 20 до 100 нс) позволяет наблюдать за переходом молнии от зарождения к разным регионам грозы. Иногда вспышки очень маленькие и длятся всего несколько миллисекунд, но некоторые могут охватывать очень большие области и продолжаться до 6-7 секунд.
NSSL использует OKLMA для исследования того, как характеристики молнии связаны с восходящими потоками, осадками и сильными штормовыми процессами. Ученые также используют OKLMA для исследования использования данных о молниях в моделях прогноза погоды.
Геостационарный картограф молний (GLM) — это инструмент на двух метеоспутниках, запущенных в 2016 и 2018 годах (GOES-16 и GOES-17), который непрерывно отображает общую активность молний (в облаках и между облаками и землей) днем и ночью.
ночь над Америкой и прилегающими районами океана. GLM отслеживает оптическое излучение молнии, которое достигает космоса, аналогично тому, что мы видим своими глазами. Он записывает, насколько ярки вспышки сверху, какую площадь покрывает вспышка и сколько вспышек проходит над любым заданным местом.Однако он не может «увидеть», попадает ли канал от вспышки на землю или нет.
GLM — это, по сути, быстрая инфракрасная видеокамера. Он «видит» в определенной узкой полосе света то, что хорошо излучает молния, и помогает отличить ее от других источников света. Он может записывать около 500 изображений в секунду, чего достаточно, чтобы увидеть развитие молнии, когда она освещает разные части облака. Пространственное разрешение составляет около 8 км, что соответствует размеру небольшой грозы, поэтому каждый пиксель камеры может видеть примерно одну маленькую грозу целиком или часть большой грозы.Было замечено, что некоторые очень большие штормовые системы, такие как линии шквала, вызывают вспышки молнии, которые пересекают шторм на сотни километров!
Данные о молниях
GLM обеспечивают множество новых применений для суммарных молний, которые ранее были невозможны на больших территориях страны.
Он может использоваться авиационными метеорологическими службами для мониторинга пространственного охвата молний. Это будет полезно для климатологических исследований суммарной освещенности и грозовой активности. Он предоставляет новую информацию о молниях во время ураганов до того, как они обрушатся на сушу.Он предоставляет информацию о штормовых условиях на большой территории, которая может улучшить модели погоды, и в настоящее время тестируется учеными NSSL. GLM также помогает выявлять растущие, активные и потенциально разрушительные грозы по всей стране (а также в районах океана), что может помочь синоптикам отслеживать грозы и выпускать предупреждения о сильных грозах.
NSSL и партнеры работают над приложениями и продуктами, использующими GLM. Ученые также используют тенденции в частоте вспышек, чтобы помочь определить развитие гроз, рост восходящих потоков и образование осадков и нисходящих потоков.
Вспышки
также обнаруживались из космоса в течение последних нескольких десятилетий другими оптическими датчиками, которые предшествовали GLM — оптическим детектором переходных процессов и датчиком изображения молний .
Optical Transient Detection был экспериментальным инструментом, выпущенным в 1995 году до появления датчика изображения молнии. Датчик изображения молний на спутнике TRMM дважды в день покрывал Землю в тропических регионах с 1998 по 2014 год. Совсем недавно запасной датчик изображения молний был установлен на Международной космической станции в 2017 году.Датчик молниеносной визуализации имеет лучшее разрешение, чем GLM, но лишь кратковременно сканирует небольшие области, когда проходит над головой.
Каждый из вышеперечисленных датчиков измеряет разные этапы процесса вспышки молнии. Сети, которые обнаруживают CG, реагируют на высокие токи и большие переносы заряда во время вспышки. LMA реагирует на ОВЧ-излучение, испускаемое по мере развития канала молнии. Оптические измерения из космоса реагируют на оптическое излучение молнии, выходящей из верхней части облака.Это означает, что каждый из них говорит вам что-то свое о молнии во время грозы! Это также означает, что определение «вспышка молнии» может зависеть (или ограничиваться) от того, как она наблюдается.
Более суровая погода 101:
← Типы молний Прогнозирование молний →
Severe Weather 101: Прогнозирование молний
Суровая погода 101
Прогнозирование гроз
Синоптики могут прогнозировать и прогнозируют вероятность интенсивной грозовой активности.Однако невозможно предсказать отдельные удары, потому что молнии настолько широко распространены, часты и случайны. Наше понимание процессов электрификации облаков все еще неполное, но мы знаем некоторые ингредиенты, которые необходимы шторму, чтобы стать электрифицированным и потенциально произвести молнию. Для изучения этих составляющих используются два основных метода: (1) наблюдение за текущей погодой и (2) модели компьютерного прогноза погоды в будущем.
Ученые используют характеристики текущей погоды, чтобы спрогнозировать, будет ли гроза вызывать молнии в будущем и где именно.Текущая погода очень важна для прогнозирования гроз на следующий час.
Чтобы сделать это хорошо, нам нужно знать много вещей о шторме. Производил ли он раньше молнии? В настоящее время он увеличивается в размерах? Достигает ли шторм высот, где температура ниже точки замерзания? Как движется буря? Сколько лет буре? Мы можем сравнить этот тип информации со случаями, которые произошли раньше, а затем предсказать вероятность того, что произойдет, и общую область, где гроза может вызвать молнию.Ученые делают вероятностные прогнозы молнии, потому что погода представляет собой хаотичную систему, поэтому одно небольшое изменение в грозе или окружающей среде может иметь большое значение.
Чтобы определить, может ли шторм вызвать молнию через час, ученым необходимо использовать модель компьютерного прогноза. К сожалению, прямое моделирование того, как ведет себя освещение, например, где оно начинается и как оно разветвляется, требует больших вычислительных ресурсов.Ученые NSSL используют этот тип моделирования в исследованиях, но используют другие методы для прогнозирования молний.
Подобные функции, полезные для прогнозирования молний по текущей погоде, можно использовать в существующей модели прогноза погоды. Если шторм существует в модели прогноза погоды, насколько он велик? Содержит ли он как частицы льда, так и капельки воды? Сколько в ней льда, который может нести заряд? Много ли воздуха быстро движется вверх во время шторма? Имея такого рода информацию, мы можем использовать статистические отношения, чтобы точно предсказать вероятность грозы в будущем!
NSSL и партнеры работают над экспериментальной моделью прогноза, которая предсказывает максимальную угрозу молнии каждый час.
Исследователи
NSSL используют трехмерную модель облаков для изучения полного жизненного цикла гроз. Модель показала, как крупа или другие капли могут помочь сформировать области с более низким зарядом.
Исследователи NSSL используют машинное обучение для разработки статистики, позволяющей производить наилучшие прогнозы молний в экспериментальных компьютерных моделях прогнозирования.
Более суровая погода 101:
← Часто задаваемые вопросы об обнаружении молний →
молнии | Напряжение, причины и факты
молния , видимый разряд электричества, возникающий, когда область облака приобретает избыточный электрический заряд, положительный или отрицательный, достаточный для преодоления сопротивления воздуха.
Далее следует краткое описание молнии. Более подробное обсуждение молнии в ее метеорологическом контексте см. в разделе «Электрификация грозы» в статье «Гроза».
Молнии обычно связаны с кучево-дождевыми облаками (грозовыми облаками), но они также возникают в стратиформных облаках (слоистых облаках большой горизонтальной протяженности), в метелях и пыльных бурях, а иногда и в пыли и газах, выбрасываемых извергающимися вулканами. Во время грозы молния может возникать внутри облака, между облаками, между облаком и воздухом или между облаком и землей.
Молния возникает, когда в облаке образуются области с избыточным положительным и отрицательным зарядом.
Как правило, в верхних областях облака имеется большой объем положительного заряда, большой отрицательный заряд в центре и небольшой положительный заряд в нижних областях. Эти заряды находятся на каплях воды, частицах льда или на том и другом.
Распределение электрических зарядов во время грозы
Когда электрические заряды в грозовом облаке становятся достаточно разделенными, при этом одни области приобретают отрицательный заряд, а другие положительный, становится вероятным разряд молнии.Около трети вспышек молнии распространяются из облака на землю; большинство из них возникают в отрицательно заряженных областях облака.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Молния, идущая от облака к земле, инициируется предварительным процессом разрушения внутри облака, обычно между центральной областью отрицательного заряда и небольшим положительным зарядом под ним. Этот процесс создает канал частично ионизированного воздуха — воздуха, в котором нейтральные атомы и молекулы превратились в электрически заряженные.
Далее формируется ступенчатый лидер (начальный удар молнии), который распространяется вниз по каналам, созданным в процессе предварительного пробоя. Лидер сильно разветвлен в направлении своего распространения. Большинство ведущих каналов заряжены отрицательно. Когда ступенчатый лидер приближается к земле, восходящий соединительный разряд противоположной полярности поднимается вверх и встречается с ним в точке, обычно на высоте около 30 метров (100 футов) над землей. Когда соединение завершено, облако эффективно соединяется с землей, и очень яркий обратный удар распространяется обратно к облаку со скоростью около одной трети скорости света, следуя по каналу-лидеру.Типичная вспышка молнии, падающая на землю, состоит из трех или четырех последовательностей ударов лидера и возврата в быстрой последовательности. Иногда, когда происходит удар по горе или высокому зданию, первый лидер начинает с земли и распространяется вверх.
Инициированная молния
Инициированная молния.
Этот разряд вызван присутствием высокой башни на вершине горы Сан-Сальваторе, недалеко от Лугано, Швейцария.
Ричард Э. Орвилл
Раскройте науку о явлениях молнии и грома
Узнайте о молнии и громе.
Contunico © ZDF Enterprises GmbH, Майнц Посмотреть все видео к этой статье
Разность потенциалов между облаком и землей составляет от 10 до 100 миллионов вольт, а пиковые токи в обратных ходах к отрицательным лидерам обычно составляют около 30 000 ампер. . Пиковые температуры в канале обратного хода составляют порядка 30 000 ° C (50 000 ° F). Весь процесс очень быстрый; удар лидера достигает земли примерно за 30 миллисекунд, а обратный удар достигает центра облака примерно за 100 микросекунд.На этом этапе в канале молнии рассеивается примерно 105 джоулей энергии на метр. Это внезапное рассеивание расщепляет молекулы воздуха в канале — главным образом азота, кислорода и воды — на соответствующие им атомы, и в среднем от каждого атома удаляется один электрон.
Преобразование нейтральных молекул воздуха в полностью ионизированную плазму происходит за несколько микросекунд.
Гром возникает в результате быстрого нагревания воздуха в канале молнии и последующего повышения давления воздуха.Давление ударной плазмы, которое намного превышает давление окружающей атмосферы, заставляет канал расширяться со сверхзвуковой скоростью, что в конечном итоге создает звуковую волну, слышимую как гром. Удары, раскаты и раскаты, характерные для звука грома, вызваны сложной геометрией и извилистостью канала молнии, а также влиянием атмосферы и местной топографии на распространение звука.
молния и гром
(вверху) Как показано на диаграмме, время, прошедшее между вспышкой молнии и слышимым громом, составляет примерно три секунды на каждый километр или пять секунд на каждую милю.(Внизу) Относительное расстояние наблюдателя от основного канала молнии и его второстепенных ветвей определяет, будет ли гром слышен с внезапного хлопка или с более мягкого грохота.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Молния представляет собой серьезное погодное явление и происходит со средней скоростью от 50 до 100 разрядов в секунду во всем мире. Молниеотводы и металлические проводники можно использовать для защиты конструкции, максимально безвредно перехватывая и отводя ток молнии в землю.Когда может произойти удар молнии, людям рекомендуется оставаться в помещении или в автомобиле, подальше от открытых дверей и окон, а также избегать контакта с любыми электрическими приборами или сантехникой, которые могут подвергаться воздействию внешней среды.
Что такое молния? — Определение, типы и причины — Видео и расшифровка урока
Как формируется молния?
Молнии обычно связаны с грозами , которые представляют собой кратковременные локальные грозы, характеризующиеся вертикальным движением воздуха, влажностью и нестабильностью.Точный механизм образования электричества во время грозы изучен не очень хорошо. Итак, молния — это немного загадка.
Однако существует ряд известных событий, которые происходят при возникновении молнии:
- Развитие грозы приводит к разделению электрических зарядов.
- Восходящий поток воздуха уносит с собой положительно заряженные капли воды.
- Нисходящий поток осадков переносит отрицательно заряженные капли воды вниз к нижней части облака.
- Отрицательные заряды на дне притягивают положительные заряды на поверхности Земли прямо под грозой.
- Затем разница зарядов на дне облака и на земле становится все сильнее и сильнее, пока, наконец, не должно произойти разряда.
- Палец отрицательного электричества вырывается из облака и встречается с пальцем положительного электричества, который вырывается из земли. Они соединяются, и волна электричества ударяет вниз.
Это может произойти несколько раз подряд, пока все отрицательные заряды не исчезнут со дна облака. Этот тип молнии называется «молния облако-земля» . Он составляет всего около 20% молний во время шторма, но он самый разрушительный.
Во время грозы бывают и другие виды молний. Внутриоблачная молния происходит в одном и том же облаке. Разделение зарядов сверху и снизу облака производит молнии между ними. Межоблачная молния происходит в грозу точно так же, только разряд происходит из одной тучи в другую.
За молнией неизбежно следует гром . Когда ударяет молния, это вызывает внезапное нагревание и расширение воздуха. Это вызывает ударную волну, которая становится звуковой волной, которую мы слышим как гром. Молния и гром происходят одновременно, но нам кажется, что сначала молния. Это потому, что свет распространяется быстрее звука.Итак, многие из нас слышали, что можно определить, насколько далеко гроза, подсчитав, сколько времени прошло между моментами, когда вы видите молнию и слышите гром. Это правда. Пять секунд между ними означают, что гроза находится примерно в одной миле от вас. Если вы не слышите грома, это означает, что буря находится в дюжине или более милях отсюда.
Типы молний
Существует также много других типов молний, которые не вызваны образованием грозы, но все они вызваны тем же основным механизмом, что и молния во время грозы.Положительные и отрицательные заряды разделяются и увеличиваются в силе до тех пор, пока не произойдет разряд. Их обычно называют разными вещами в зависимости от того, где они встречаются в атмосфере.
Например, Огонь Святого Эльма — это тип молнии. Это происходит вокруг мачт кораблей или крыльев самолетов, которые становятся отрицательно заряженными. Если через положительно заряженное облако проходит самолет или корабль, а заряды достаточно сильные, может произойти разряд электричества. Он выглядит как синее свечение и издает жужжащий звук.
Существуют также названия типов молний, возникающих на очень больших высотах: спрайты, похожие на медуз, и голубые струи, похожие на фонтаны. Молния воздушного разряда развивается в очень сухом климате. Молния может возникнуть даже при извержении вулкана.
Частицы пепла разного размера при извержении, сопровождаемом трением, вызывают образование положительных и отрицательных зарядов, что может привести к молнии. Есть и много других видов молний. Одними из наиболее распространенных являются тепловая молния, шаровая молния, четочная молния и вилочная молния.
Краткое содержание урока
Молния — это сильный и быстрый разряд электричества из грозового облака на землю, внутри облака или в другое облако. Молния образуется из-за разделения электрических зарядов. По мере того, как воздух и влага поднимаются вверх, положительные заряды переносятся на верхнюю часть грозового облака. Когда дождь начинает падать, он несет отрицательные заряды к нижней части облака. Это вызывает накопление положительных зарядов на земле. Заряды накапливаются до тех пор, пока вспышки электричества или молнии не ослабят напряжение.
Тепло молнии заставляет воздух расширяться, создавая звуковую волну. Мы слышим это как гром . Есть много других типов молний, которые не связаны с грозами, но механизм разделения положительных и отрицательных зарядов в атмосфере все же вызывает их.
Некоторые из наиболее распространенных — это огонь Святого Эльма, воздушный разряд, спрайты, тепловая молния и шаровая молния.
Что такое молния?
Молния — это большая искра электрического тока в атмосфере планеты.
В то время как эффекты молнии были измерены среди облаков Венеры и Юпитера, это яркие вспышки света, мерцающие в нашем собственном небе, с которыми мы больше всего знакомы.
В регионах, близких к экватору, может происходить до 150 ударов молнии в год на каждый квадратный километр земли, в результате чего во всем мире ежегодно происходит более миллиарда выбросов. Примерно каждый пятый из них — наземный удар.
Каждый ток несет в среднем около 100 миллионов вольт и может простираться на 300 километров (около 180 миль) или более.
В редких случаях разряды могут достигать более чем в два раза большего расстояния, при этом некоторые «суперразряды» светят в 1000 раз ярче обычных ударов молнии.
Поскольку воздух действует как изолятор, сопротивляясь потоку электричества, толчок электрического тока может нагреть окружающую атмосферу на целых 30 000 градусов по Цельсию (примерно 50 000 градусов по Фаренгейту), что превосходит поверхность Солнца на десятки тысяч градусов.
Внезапный поток перегретого газа расширяется так быстро, что создает волну давления, которую мы слышим как гром.Тепло также отвечает за производство различных атмосферных химических веществ, в том числе озона, который мы используем для фильтрации разрушительного ультрафиолетового излучения.
Что вызывает молнию?
Когда мельчайшие частицы льда, называемые крупой, или маленькие кусочки пепла и камня, яростно разбрасываются внутри грозы или вулканического шлейфа, их заряженные компоненты могут разделиться, когда они будут тереться и сталкиваться друг с другом.
Меньшие частицы, поднятые высоко в атмосферу, имеют тенденцию терять электроны, создавая положительную зону в верхней части облаков.В то же время более крупные частицы падают к поверхности, принося с собой избыток отрицательного заряда.
Эта разница в заряде или потенциале напряжения может достигать экстремальных значений. Одно грозовое облако может накопить заряд около миллиарда вольт, хотя измерения грозовой системы над Индией в 2014 году намекнули на эквивалент 1,3 миллиарда вольт.
Что именно вызывает соединение заряженных областей при «ударе», до сих пор не совсем понятно.
Из того, что мы можем собрать воедино, карманы заряженных частиц (или плазмы) ответвляются от этих заряженных областей в окружающую атмосферу.В зависимости от того, отрицательные они или положительные, эти извилистые «лидеры» будут либо двигаться четкими шагами, либо плавно скользить по воздуху. Только после того, как эти пути соединятся, ток может течь между областями высокого напряжения.
Соединение позволяет сотням квинтиллионов электронов проходить через ионизированный канал за миллисекунды, что составляет сотни тысяч ампер тока.
Опасна ли молния?
Ежегодно во всем мире от удара молнии погибает около 24 000 человек.Каким бы высоким ни было это число, оно составляет всего 10 процентов от всех травмоопасных забастовок.
Токи идут по пути наименьшего сопротивления, а это означает, что огромное напряжение может сжечь органы или нарушить электрический ритм вашего сердца так же легко, как пройти через вашу кожу через более проводящие материалы, оставив лишь серьезные ожоги (или, возможно, перфорированные барабанные перепонки).
Ожидается, что в связи с увеличением количества экстремальных погодных явлений в ближайшие десятилетия эти статистические данные будут расти.
Что такое шаровая молния?
На протяжении веков сообщения о плавающих светящихся сферах размером с грейпфрут встречались со смесью скептицизма и любопытства. Общим для большинства заявлений являются бесшумные или тихо потрескивающие капли светящегося материала, лениво парящие над землей, часто внутри структур, таких как здания или даже самолеты, только для того, чтобы исчезнуть в мгновение ока.
Есть много предположений о том, что может стоять за многими из этих наблюдений, хотя до сих пор нет единого мнения о том, что такое «шаровая молния» и даже является ли это единичным явлением, связанным с молнией.
Предположения о его природе могут быть столь же приземленными, как скопление ионов вблизи изолированных поверхностей, таких как стеклянные оконные стекла, или столь же экзотическими, как преломляющие карманы воздуха, странным образом концентрирующие свет.
Специалисты по проверке фактов определяют, что все объяснения являются правильными и актуальными на момент публикации. Текст и изображения могут быть изменены, удалены или добавлены по решению редакции для обеспечения актуальности информации.
Что такое молния? | New Scientist
В среднем на планете происходит примерно 100 ударов молнии в секунду, а это значит, что за время, которое вам потребуется, чтобы прочитать это предложение, около 700 ударов молнии проложат себе путь в небе, каждый из которых нагревает землю. воздуха до температуры около 30 000°C, что намного горячее, чем на поверхности Солнца.
Молнии можно разделить на три основные категории в зависимости от того, где они начинаются и где заканчиваются. Внутри облака (IC) происходит внутри одного облака. Молния от облака к облаку (CC) начинается и заканчивается между двумя облаками, а молния от облака к земле (CG) возникает из грозового облака и заканчивается где-то на поверхности Земли.
Есть много других их вариантов, в том числе загадочная и редко наблюдаемая шаровая молния.
Что вызывает молнию?
Внутри грозового облака частицы пыли и льда трутся друг о друга и заряжаются.Затем положительно и отрицательно заряженные частицы разделяются, создавая массивный сдерживаемый электрический заряд. Когда возникающий электрический разряд падает на землю, происходит удар молнии. Молния часто ионизирует окружающие молекулы воздуха, придавая удару характерный сине-фиолетовый оттенок.
Когда дело доходит до деталей, мы очень многого не понимаем. Например, мы не знаем точно, почему эти заряженные пылинки разделяются. И мы никогда не наблюдали электрического поля, достаточно сильного, чтобы вызвать вспышку молнии в облаке — они всегда намного слабее, чем мы думаем, что они должны быть.Фактически, электрические поля, наблюдаемые в грозовых облаках, как правило, в 10 раз слабее, чем статическое электричество, которое вы могли бы создать, прогуливаясь по ковру с длинным ворсом.
Почему молния вообще возникает, было источником многих теорий на протяжении по крайней мере 2500 лет. И древние греки, и римляне считали места ударов молнии священными и часто строили на них храмы, надеясь умилостивить богов, которые, по их мнению, контролировали эту разрушительную силу.
Однако только в 1752 году, когда Бенджамин Франклин сделал смелый шаг, запустив воздушного змея с прикрепленным к нему металлическим ключом в грозу, мы начали лучше понимать молнию.Легенда гласит, что во Франклина ударила молния, но реальность была несколько менее драматичной. Собирая окружающий электрический заряд от бури (вместо того, чтобы проводить разряд молнии), ключ вспыхнул, когда Франклин потянулся, чтобы коснуться его. При этом Франклин установил связь между молнией и электричеством и непреднамеренно создал громоотвод.
По совпадению, в то же время на территории современной Чешской Республики естествоиспытатель Прокоп Дивиш также создал и подробно описал использование громоотвода независимо от Франклина.
Как мы изучаем молнию?
Исследования молний эволюционировали, чтобы использовать более сложные технологии, такие как использование реактивных самолетов Gulfstream, летящих прямо в грозовые облака, но в течение долгого времени для этого по-прежнему требовалось, чтобы пользователь был близко и лично сталкивался со штормами. Однако в 1990-х годах Уильям Рисон из Технологического института Нью-Мексико использовал GPS-приемник для точного картирования радиошума, создаваемого флуктуирующими электрическими полями грозы. Система Lightning Mapping Array от Rison может делать 3D-изображения внутри грозового облака, создавая трехмерную карту штормов в действии.
То, что обнаружил Райсон и его команда, было удивительным. Вместо теоретического «неконтролируемого пробоя», внезапного увеличения электрического заряда, достаточно сильного, чтобы вызвать удар, то, что они обнаружили, оказалось «мощной искрой», скрытой глубоко внутри облака. С тех пор Райсон выдвинул теорию о том, что эта искра может быть вызвана крошечным кристаллом льда с отрицательным зарядом с одной стороны и положительным с другой.
Возможно, мы плохо разбираемся в освещении, но, вероятно, оно станет более распространенным благодаря изменению климата.Теоретически это имеет смысл, потому что по мере потепления климата в воздухе будет больше водяного пара, и это должно привести к большему количеству гроз. Свидетельства, кажется, подтверждают это. Исследования лесных пожаров, вызванных молнией, показывают, что за последние 40 лет они увеличились на 2-4 процента.
Что вызывает гром и молнию?
Что вызывает молнию?
Поднимаясь вверх, теплый воздух охлаждается и конденсируется, образуя маленькие капельки воды. Если в воздухе достаточно нестабильности, восходящий поток теплого воздуха будет быстрым, и водяной пар быстро сформирует кучево-дождевое облако.Как правило, эти кучево-дождевые облака могут образоваться менее чем за час.
По мере того, как теплый воздух продолжает подниматься вверх, капли воды объединяются, образуя более крупные капли, которые замерзают, образуя кристаллы льда.
В результате циркуляции воздуха в облаках вода замерзает на поверхности капли или кристалла. В конце концов, капли становятся слишком тяжелыми, чтобы их могли поддерживать восходящие потоки воздуха, и они падают в виде града.
Когда град перемещается внутри облака, он приобретает отрицательный заряд, трясь о меньшие положительно заряженные кристаллы льда.Отрицательный заряд образуется у основания облака, где собирается град, а более легкие кристаллы льда остаются у вершины облака и создают положительный заряд.
Отрицательный заряд притягивается к поверхности Земли, другим облакам и объектам. Когда притяжение становится слишком сильным, положительные и отрицательные заряды объединяются или разряжаются, чтобы уравновесить разницу во вспышке молнии (иногда известной как удар молнии или удар молнии). Быстрое расширение и нагревание воздуха, вызванное молнией, сопровождается громким раскатом грома.
Где образуются грозы?
Грозы — обычное явление на Земле.
