Более 10 молний ударило в Останкинскую телебашню 14 июля — Москва
МОСКВА, 15 июля. /ТАСС/. Более 10 молний ударило в Останкинскую телебашню вечером 14 июля. В большинстве случаев источником молний была антенна телебашни, сообщили ТАСС в среду в пресс-службе Российской телевизионной и радиовещательной сети (РТРС).
«Вечером 14 июля Останкинская телебашня принимала серии молний. По словам наблюдателей, их было более 10. <…> Метеолаборатория башни установила, что более 85% молний исходят не из атмосферы в шпиль, а наоборот, а источник молний в облака — антенная часть», — сообщили в пресс-службе.
Гидрометцентр 14 июля объявил в Москве оранжевый уровень погодной опасности из-за сильных дождей, порывистого ветра и грозы. Столица оказалась между двумя циклонами: атлантическим и южным. Молнии били в башню и исходили из ее антенной части в атмосферу с 19:20 до 21:00. Трансляция телевидения и радио не прерывалась, подчеркнули в РТРС.
«Система грозового предупреждения телебашни сработала в 19:04.
И уже через 16 минут в шпиль устремилась первая молния. В этот период Останкинская башня работала как самый высокий молниеотвод столицы и в то же время сама стала источником исходящих молний. Весь период грозовых явлений башня функционировала в штатном режиме, никаких последствий от ударов молний нет», — сказали в пресс-службе.
Кроме того, там уточнили, что напряженность электрического поля в верхней части 540-метровой башни гораздо выше, чем в окружающей атмосфере, это способствует более частому образованию молний и других электрических разрядов, таких как атмосферики. С обычными наземными сооружениями такого не происходит.
«Непосредственные удары молнии в башню возможны по всей ее высоте. Это подтверждают фотографии. Для корпуса удары молнии не представляют большой опасности, так как башня оснащена мощной системой молниезащиты. Благодаря системе грозового предупреждения все работники вовремя выводятся с наружных балконов внутрь башни», — пояснили в пресс-службе.
Там добавили, что в Москве бывает в среднем 20-25 гроз в год, в районе башни — до 32.
Ежегодно наблюдается в среднем 60-65 разрядов в башню и из нее.
Лето – пора гроз
Главная опасность во время грозы -
молнии. Это мощные электрические разряды, которые обладают высоким напряжением,
силой тока и очень высокой температурой. Бывает, что в летнее время из – за удара молнии происходят
пожары и загорания. В этом году пока по
этой причине пожары и загорания в нашем
районе не зарегистрированы.
По каким признакам можно узнать о приближении грозы? О скорой грозе может предупредить появление на
горизонте скопления мощных кучево-дождевых облаков, которые быстро надвигаются
и занимают все небо. Перед началом грозы становится тихо и душно. Ветер
начинает дуть порывами, резко меняет направление, а затем усиливается. Слышатся
приближающиеся раскаты грома.
Продолжительность грозы может составлять от нескольких минут
до нескольких часов. Основными опасными факторами грозы являются молнии и
сильный ветер.
У молнии есть свои «излюбленные» места, куда она чаще всего
попадает. Это высокое отдельно стоящее дерево, стог сена, печная труба,
высотное строение и т.п. Она может вызвать пожар, взрыв, разрушение строений и
конструкций, травмирование и гибель людей, животных. Поражение человека
происходит в случае прямого попадания, при прохождении электрического разряда в
непосредственной близости (около 1 метра) от человека, при распространении
электричества в сырой земле или воде.
Как вести себя дома во время грозы? Чтобы уберечь свой дом от удара молнии, во время грозы
следует отключить все электроприборы, отсоединить наружную антенну, закрыть
окна, держаться подальше от дверей, окон. Не пользуйтесь мобильными телефонами.
Не топите печь, так как дым, выходящий из трубы, имеет высокую
электропроводность, и вероятность удара молнии в возвышающуюся над крышей трубу
возрастает. В частном доме для защиты от молнии рекомендуется оборудовать
громоотвод.
Если гроза застала вас на улице? Покиньте открытое пространство, укройтесь в
помещении, в подъезде любого дома, спрячьтесь под козырьком здания.
Остерегайтесь находиться вблизи высоких столбов, мачт освещения, рекламных
щитов и т.д.
Если во время грозы вы оказались за рулем автомобиля? Прекратите движение и переждите непогоду на обочине дороги
или на автостоянке, подальше от высоких деревьев. Не стойте на высоком месте
или в открытом поле.
Что делать, если гроза застала в лесу? В лесу укройтесь среди невысоких деревьев с густыми
кронами. Опасно при грозе находиться на опушках, больших полянах, в местах, где
течет вода. Не ищите защиты под кронами высоких или отдельно стоящих деревьев,
не прислоняйтесь к их стволам, поскольку прямое попадание молнии в дерево может
разбить его в щепки и травмировать рядом стоящих людей. Не располагайтесь у
костра: столб горячего воздуха является хорошим проводником электричества.
В
лесу наиболее безопасным местом будет низина с массивом из невысоких деревьев.
Если во время грозы вы оказались на открытой местности, не располагайтесь на возвышенностях, у металлических
заборов, опор линий электропередачи и под проводами, не прячьтесь в стоге сена
или соломы. Можно укрыться от грозы в сухих ямах, канавах, оврагах. Но если они
начнут заполняться водой, лучше их покинуть. При этом надо помнить, что
песчаная и каменная почва безопаснее глиняной.
Как переждать грозу у водоема? Если вы находитесь у водоема и видите приближение
грозы — немедленно отойдите от берега. Во время грозы не купайтесь, не
располагайтесь в непосредственной близости от водоема, не плавайте на лодке, не
ловите рыбу.
Serviciul Hidrometeorologic de Stat
ОПАСНОСТЬ СИЛЬНЫХ ГРОЗ В РЕСПУБЛИКЕ МОЛДОВА
Общие аспекты.
Молнии и гром вместе известны под названием гроза и представляет собой звуковые и световые проявления в атмосфере.
Это самое кратковременное опасное метеорологическое явление и его воздействие в конкретной точке практически невозможно предусмотреть.
В целом на земле ежегодно наблюдается около 20 млн. молний, это 50 тысяч молний ежедневно и наибольшее их количество регистрируется в тропической зоне, независимо от сезона. В умеренной зоне, молнии чаще всего отмечаются в теплый период года, но в отдельные годы могут регистрироваться и зимой.
Молния – мощный электрический разряд, формируется за счет разницы электрических потенциалов в атмосфере.
Кучево-дождевые облака являются наиболее благоприятными для значительной электризации воздуха. Верхняя часть облака, состоящая из ледяных частиц, заряжена положительно, в то время как нижняя часть облака, состоящая из капель водяного пара – отрицательно.
Электрические разряды могут быть между между облаками, облаками и земной поверхностью, или в самом грозовом облаке и их мощность может достигать миллион ватт. Наиболее опасны молнии между облаками и земной поверхностью и могут привести к гибели людей и большому материальному ущербу.
В результате наблюдений за молниями был сделан вывод, что электрические разряды могут быть лишь из облаков, нижняя граница которых, находится выше 1500 м от поверхности земли. Молния (электрический разряд) происходит внутри канала ионизированного газа, диаметром несколько см. и различной длины (несколько км.) Сила электрического тока в канале достигает в среднем 25000 А, в отдельных случаях при очень сильных грозах может достигать 200000 А.
Молнии, наблюдающиеся в атмосфере, условно подразделяют на три категории:
Линейная молния представляет собой блестящую голубовато-белую полосу света, простую или разветвленную, которая возникает между двумя облаками или между облаком и земной поверхностью.
Диаметр такой молнии составляет 5-6 сантиметров и длиной от 2 до 20 км. Линейная молния отличается от других особенно большой силой и при падении на строения вызывает пожары, сокрушает и расщепляет большие деревья, а иногда и поражает людей. Её называют «зажигательной молнией».
Шаровая молния – представляет собой круглую или грушевидную светящуюся массу, желтовато-красного цвета, величиной с кулак или голову. Шаровая молния движется с умеренной скоростью, так что ее можно наблюдать достаточно длительное время. Иногда проникает внутрь различных зданий (через трещины, открытые окна и т.д.), которые она может покинуть без шума, но иногда может взорваться из-за внезапного расширения газа, который содержится в огненном шаре. Шаровые молнии встречаются достаточно редко, и только после очень сильных линейных молний.
Молния, имеющая форму в виде бус или зерен, представляет собой переходную форму между линейной и шаровой.
Плоская или диффузная молния – молния внутри облака.
Как правило, она ориентирована вверх, т.е. вся верхняя часть кучево-дождевого облака светится диффузным светом.
Гром – звуковое явление, сопровождающее разряды молнии при грозе. Вызывается нагреванием и, следовательно, быстрым расширением воздуха вдоль пути молнии (взрывная волна). Ввиду того, что звук от различных точек пути молнии приходит к наблюдателю неодновременно, а также вследствие отражения звука от облаков и от поверхности земли, гром имеет характер длительных раскатов. Обычно слышен на расстоянии не более 15-20 км вследствие атмосферной рефракции звука. В условиях равнинного рельефа продолжительность грома может составлять 30-40 секунд, в горных условиях его длительность немногим больше.
Ввиду большой разницы между скоростью распространения света (300 000 км/с) и звука (300м/с), сначала мы видим молнию и только затем слышим гром. Длительность интервала между молнией и громом увеличивается вместе с увеличением дистанции между местом, где наблюдается гроза и наблюдателем.
Грозы практически всегда сопровождают выпадение ливневых дождей. На территории Республики Молдова годовое число дней с грозами составляет в среднем 30-36. В течение года грозы, как правило, отмечаются в теплое время года. В апреле-мае число дней постепенно растет, достигая максимума в июне (8-10 дней). В сентябре число дней уменьшается до 2-3. В зимний период (за исключением января), грозы могут отмечаться от случая к случаю на всей территории страны, но повторяемость очень маленькая 1-2 случая в 10 лет.
В отдельные годы число дней может варьировать в очень больших пределах от 15 до 60.
Самая большая повторяемость дней с грозами на равнинных территориях центральной и юго-восточной части Молдовы (55-60). В южных районах страны число дней с грозами в отдельные годы может достигнуть 45-50.
Аспекты риска. На Земле каждую минуту отмечается около 2000 гроз, но только несколько из них могут привести к гибели людей или материальному ущербу.
Эти грозы, как правило, сопровождаются сильным ветром (более25 м/с), ливнями и градом.
Сильные грозы, в частности молнии, которые наносят колоссальный материальный ущерб и приводят к человеческим жертвам, связаны с торнадо.
Наиболее подвержены влиянию молний выступающие точки рельефа, одиноко стоящие деревья и здания. Также опасно находиться в горах, особенно на вершинах. Отсутствие громо- и молниеотводов, может привести как к значительному ущербу, так и к человеческим жертвам.
Меры по предотвращению и защите. Горные районы наиболее подвержены грозам и туристам, находящимся в горах при приближении грозы, необходимо спуститься на ровное место и по возможности укрыться в помещении.
Во время грозы запрещается находиться вблизи высоких и отдельно растущих деревьев, быстро передвигаться и купаться. Если вы находитесь дома, отойдите от окон, которые должны быть плотно закрыты, не контактируйте с металлическими предметами, отсоедините теле- и радиоантенны от приборов.
Правила безопасного поведения | Администрация ЗАТО Северск
12.08.2020 11:29 (ред.12.08.2020 11:30)
Как уберечься от грозы
Гроза – опасное атмосферное явление, сопровождающееся многократными электрическими разрядами между облаками и земной поверхностью, звуковыми явлениями, сильными осадками, нередко градом.
Молния – это мощный электрический разряд в атмосфере, которому предшествует возникновение разности электрических потенциалов между соседними облаками или между облаком и землей. Сила тока молнии достигает от 10 до 500 тыс. ампер, а напряжение – от 10 млн. до 1 млрд. вольт. Ежегодно молния убивает в мире около 1000 человек. Регистрируемая среднегодовая плотность грозовых разрядов на землю в районе г.
Томска составляет около 3 разрядов/км2.
Правила поведения во время грозы
Если во время грозы вы находитесь дома или внутри помещения, нужно закрыть окна, двери и не подходить близко к батареям центрального отопления. При печном отоплении опасно топить печь, так как дым имеет повышенную электропроводность и вероятность удара молнии в возвышающуюся над крышей трубу возрастает. Кроме того, следует отключить электробытовые приборы от электрической сети, отсоединить кабель наружной антенны от телевизора. Также не рекомендуется разговаривать по телефону.
Во время прогулки от непогоды следует укрыться в ближайшем здании и не пользоваться зонтом.
Если гроза застала вас в автомобиле, надо прекратить движение, закрыть все окна и люки и опустить автомобильную антенну, отключить радио и навигатор. Желательно не прикасаться к металлическим частям автомобиля.
Если стихия застигла вас во время поездки на велосипеде или мотоцикле, нужно остановиться и переждать непогоду на расстоянии не менее 30 м от транспортных средств и не менее 20 м от отдельно стоящих деревьев.
При нахождении у воды или на воде. Купание и рыбалка во время грозы небезопасны. Молния, попавшая в воду, поражает все вокруг в радиусе около 100 м. Поэтому, если вы видите, что собирается гроза, лучше покинуть водоем и удалиться от него на расстояние не менее 200 метров.
Человек, находящийся на плавсредстве, при приближении грозы должен немедленно вернуться к берегу. Если это невозможно – постараться максимально осушить лодку, переодеться в сухую одежду, если есть, поднять защитный тент, подложить под себя спасательный жилет, сапоги и любые другие электроизолирующие предметы, накрыться полиэтиленом таким образом, чтобы дождевая вода стекала за борт, а не внутрь плавсредства, но при этом полиэтилен не должен соприкасаться с водой.
Если гроза застает в поле, нельзя бежать по полю, прятаться в стоге сена, стоять под одиноким деревом, находиться на возвышенных местах; подходить к молниеотводам или высоким одиночным предметам (столбам) на расстояние меньше 8 -10 м. Особенно опасно находиться возле ЛЭП и любых других металлических конструкций.
Следует покинуть открытое пространство, найти любую низину, овраг, ямку, укрыться там и переждать грозу. При этом металлические предметы отложить в сторону на расстояние не менее пяти метров. Группе людей нужно рассредоточиться по местности.
Если гроза застала в лесу, желательно искать себе убежище в низине, под низкорослыми деревьями или кустарниками. Молния обычно бьет в наиболее высокие деревья. Следует также обратить внимание – нет ли поблизости деревьев, ранее пораженных молнией, характерный признак – расщепление ствола. Такой участок леса лучше покинуть, так как вероятность удар молнии на этой местности повышена.
Правила несложные, но они научно обоснованы.
Берегите себя!
Управление ЧС Администрации ЗАТО Северск, Курсы ГО ЗАТО Северск МКУ ЕДДС ЗАТО Северск
ФИАН — Молнии в атмосфере возникают под влиянием космических лучей
Гигантские электрические разряды в атмосфере — молнии — возникают под влиянием потоков заряженных частиц из космоса, так называемых космических лучей, а сами разряды сопровождаются вспышками гамма-излучения, установила группа ученых из Физического института имени Лебедева РАН (ФИАН) под руководством академика Александра Гуревича.
Природа молний была разгадана еще в 1749 году американским естествоиспытателем Бенджаменом Франклином, который установил, что молнии — это электрические разряды между грозовым облаком и землей. До сих пор ученые полагали, что при накоплении отрицательных зарядов в облаке между ним и поверхностью возникает электрическое поле, и когда оно достигает определенной пороговой энергии, возникает «пробой» и происходит электрический разряд — молния.
РИА Новости. Фото Кривобок Руслан
«Все бы замечательно, но расчетное значение порогового поля в десять раз превосходит реально наблюдаемое значение электрического поля, при котором возникают молнии», — сказал в беседе с РИА Новости один из участников исследовательской группы Гуревича — член-корреспондент РАН Кирилл Зыбин.
«Нужна какая-то затравка для молнии, по-видимому, требуются затравочные частицы достаточно больших энергий. В природных условиях такими естественными частицами являются космические лучи», — сообщил собеседник агентства.
Он и его коллеги выяснили, что с возникновением молний связано явление, названное «пробоем на убегающих электронах» — лавинообразное размножение в веществе быстрых электронов с энергией 0,1-10 мегаэлектронвольт, причиной чего, в свою очередь, является действие космических излучений. Потоки частиц высоких энергий, проникающие в атмосферу, поставляют «затравочные электроны», которые и провоцируют пробой при полях в десять раз меньших, чем требовала прежняя теория.
«Конечно, сказать, что молния — это пробой на убегающих электронах, нельзя. Но они связаны. В обычных разрядах не могли появляться такие большие энергии в гамма-квантах», — сообщил Зыбин.
По его словам, экспериментальная проверка теории вызывает большие сложности: при нормальных атмосферных условиях длина «лавины», возникающей при пробое, достигает 50 метров.
«В этом случае вам надо строить огромные машины, прикладывать очень большие поля. Но такие условия естественно реализуются в грозовой атмосфере», — сказал он.
Еще один эффект, связанный с молниями, — гамма-вспышки. Молнии двигаются не равномерно, а скачками — «степами». Ученые обнаружили, что при каждом «степе» излучаются гамма-кванты энергией в десятки мегаэлектронвольт.
По словам Зыбина, на высокогорной станции ФИАНа на Тянь-Шане проводятся эксперименты по изучению молний в «естественной среде».
«Там расставлены счетчики и измеряется гамма-излучение, причем отсчеты идут через очень короткие промежутки времени.
Можно сказать однозначно, в отсутствие грозы никаких сигналов нет, когда же начинается гроза, начинаются сильные вспышки, гамма-всплески, они коррелируют с радиоимпульсами, которые вызваны грозовыми процессами», — сказал ученый.
Он отметил, что изучение механизмов образования молний позволит понять обнаруженные в последнее время явления, в частности, гигантские высотные разряды между грозовыми облаками и ионосферой («спрайт»).
По мнению ученых ФИАНа, эти исследования дают новые возможности и в анализе климатических изменений, и в механизмах воздействия на атмосферу.
Правила поведения во время грозы.
Калининградская летняя погода весьма изменчива, и ясный летний день быстро может превратиться в пасмурный и дождливый. Наиболее опасным погодным явлением в летнее время считается гроза. Гроза – это электрические разряды в мощных кучево-дождевых облаках, сопровождаемые вспышкой света (молнией) и резкими звуковыми раскатами (громом).
Грозовые явления нередко сопровождаются сильным порывистым ветром, осадками ливневого характера и даже градом. Особо сильные грозы иногда сопровождается значительным и резким усилением ветра (шквалом), а также молниями редких видов (шаровыми). Всё это делает грозу разрушительным природным явлением. Удары молний нередко вызывают пожары, разрушения зданий, порчу линий электропередач, нарушают движение электропоездов. Правила поведения во время грозы помогут Вам избежать беды во время этого неблагоприятного погодного явления.
Если вы находитесь под открытым небом, укройтесь (по возможности) в автомобиле с жёсткой крышей или в помещении. Не прячьтесь в небольших строениях (навесах), матерчатых палатках или среди изолированных и малочисленных скоплений деревьев.
Если до убежища далеко – пригнитесь (держась поодиночке), желательно укрыться в каком-нибудь углублении. Ноги держите вместе и снимите все металлические предметы с головы и тела. Не ложитесь на землю, но старайтесь не оказаться самой высокой точкой на местности.
Не держите в руках длинные металлические предметы, например удочки, зонты или клюшки для гольфа.
Не касайтесь металлических сооружений, проволочных заборов или металлической проволоки для сушки белья. Не приближайтесь к ним.
Не ездите верхом, на велосипеде или машине с открытым верхом.
Если вы едете в машине, снизьте скорость и остановитесь, но подальше от таких высоких предметов, как деревья и высоковольтные линии электропередач. Оставайтесь в машине или в жилом прицепе с жёсткой крышей, но не касайтесь металлических частей и не подходите к ним.
Если вы купаетесь, немедленно выйдите из воды и уйдите в укрытие.
Если вы плаваете на лодке – как можно скорее причальте к берегу. Если это небезопасно, укройтесь под высокой постройкой (мостом или пристанью). Мачты и оттяжки яхты должны быть надёжно заземлены на воду.
Если вы находитесь в помещении, то следует держаться подальше от окон, электроприборов, а также труб и другой металлической сантехники.
Не звоните по телефону, если нужно вызвать службы экстренной помощи – говорите ёмко и как можно короче.
Перед грозой отключите внешние антенны и выключите из розетки радиоприёмники и телевизоры. Отсоедините модемы и источники питания. Держитесь в стороне от электроприборов.
Единый телефон спасения: «01» (при наборе с мобильного телефона – «112»). Звоните по нему, если вы стали свидетелем пожара, ДТП или другого происшествия, когда требуется помощь спасателей.
Приятного, а главное безопасного отдыха на воде!
С Уважением Администрация МО «Пионерский городской округ»
Отдел ГО и ЧС администрации МО «Пионерский городской округ»
ГИМС МЧС России ИО г.Пионерский.
Что будет, если в машину ударит молния? — Почти ничего! — журнал За рулем
Внутри машины в грозу находиться безопасно, а вот стоять снаружи — смертельный номер.
Может ли в автомобиль ударить молния? Да запросто! Ведь на равнинной трассе даже полутораметровый металлический объект может сыграть роль штыря молниеотвода. Если вы во время поездки окажетесь в сильную грозу на шоссе, то лучше снизить скорость, а то и вовсе остановиться в низине. И не волнуйтесь: пассажирам и водителю молния, ударившая в кузов автомобиля, зла не причинит.
Материалы по теме
Как же так? Напряжение — колоссальное, автомобиль — металлический, а металл — хороший проводник электричества. Как выжить тем, кто внутри?
Есть такая волшебная вещь, как «клетка Фарадея». Это сетчатая конструкция, которая защищает находящегося внутри человека, направляя электрический разряд по своей поверхности в землю. А автомобиль (если это не кабриолет, конечно) — та же клетка Фарадея. И с кузова разряд через колеса уйдет в землю.
Минуточку! Но ведь на колесах надеты шины, а резина — прекрасный изолятор? Это верно, но ведь гроза обычно сопровождается дождем, и часто сильным. И мокрые шины станут хорошим проводником электричества. Более того, шины не являются препятствием для электрического разряда даже во время так называемой «сухой грозы». Высота профиля шины редко бывает больше 300 мм, а каждая тысяча вольт электрического разряда способна пробивать зазор 1 мм. При ударе молнии напряжение может подскакивать до миллиона вольт — так что даже сухие шины не станут преградой.
Нити обогрева стекла работают, как фрагмент клетки Фарадея, — экранируют высоковольтный заряд, который затем через кузов и колеса уходит в землю.Нити обогрева стекла работают, как фрагмент клетки Фарадея, — экранируют высоковольтный заряд, который затем через кузов и колеса уходит в землю.
Материалы по теме
В отличие от сидящих внутри людей автомобиль при попадании молнии все же пострадает. Повреждается лакокрасочное покрытие кузова, иногда — навесные детали, электроника. Случается, что страдают шины — потому при молниях лучше быстро не ехать.
А выходить из машины в грозу, вставать рядом и уж тем более браться за кузов — не лучшие идеи. Попавшая в автомобиль молния уйдет в землю через тело человека. Вряд ли кто-то выживет при поражении разрядом в сотни тысяч вольт. Поэтому лучше переждите грозу в автомобиле — он и в этой ситуации способен защитить вас на пять звезд.
- 20 причин, из-за которых машина может загореться, — тут.
- Не хватает места в салоне? Приезжайте в наш магазин! — подберем недорогой багажник на крышу, посоветуем автобокс!
Фото: depositphotos
Учебное пособие по физике: Молния
Пожалуй, самым известным и мощным проявлением электростатики в природе является гроза. Грозы неизбежны от внимания человечества. Их никогда не приглашают, никогда не планируют и никогда не остаются незамеченными. Ярость удара молнии разбудит человека посреди ночи. Они отправляют детей вбегать в родительские спальни, требуя уверенности в том, что все будет в безопасности. Ярость удара молнии способна прервать полуденные разговоры и дела.Они — частая причина отмены игр с мячом и прогулок в гольф. Дети и взрослые одинаково толпятся у окон, чтобы наблюдать за появлением молний в небе, трепещущие перед мощью статических разрядов. Действительно, гроза — это самое яркое проявление электростатики в природе.
В этой части Урока 4 мы обсудим два вопроса:
- Каковы причина и механизм поражения молнией?
- Как громоотводы служат для защиты зданий от разрушительного воздействия удара молнии?
Накопление статического заряда в облаках
Научное сообщество давно размышляет о причинах ударов молнии.Даже сегодня это предмет многочисленных научных исследований и теоретизирования. Детали того, как облако становится статически заряженным, не совсем понятны (на момент написания этой статьи). Тем не менее, есть несколько теорий, которые имеют большой смысл и демонстрируют многие концепции, ранее обсуждавшиеся в этом разделе Физического класса.
Предвестником любого удара молнии является поляризация положительных и отрицательных зарядов внутри грозового облака. Известно, что вершины грозовых облаков приобретают избыток положительного заряда, а низы грозовых облаков приобретают избыток отрицательного заряда.Два механизма кажутся важными для процесса поляризации. Один из механизмов включает разделение заряда посредством процесса, который напоминает зарядку трением. Известно, что облака содержат бесчисленные миллионы взвешенных капель воды и частиц льда, которые движутся и кружатся в турбулентном режиме. Дополнительная вода из земли испаряется, поднимается вверх и образует скопления капель по мере приближения к облаку. Эта поднимающаяся вверх влага сталкивается с каплями воды в облаках. При столкновении электроны отрываются от поднимающихся капель, вызывая отделение отрицательных электронов от положительно заряженной капли воды или кластера капель.
Второй механизм, который способствует поляризации грозового облака, связан с процессом замораживания. Повышение влажности сопровождается более низкими температурами на больших высотах. Эти более низкие температуры вызывают замерзание скопления капель воды. Замороженные частицы имеют тенденцию к более плотному скоплению вместе и образуют центральные области скопления капель. Замороженная часть скопления поднимающейся влаги становится отрицательно заряженной, а внешние капли приобретают положительный заряд.Воздушные потоки внутри облаков могут оторвать внешние части скоплений и унести их вверх, к вершине облаков. Замороженная часть капель с их отрицательным зарядом имеет тенденцию тяготеть к нижней части грозовых облаков. Таким образом, облака становятся еще более поляризованными.
Считается, что эти два механизма являются основными причинами поляризации грозовых облаков. В конце концов, грозовое облако становится поляризованным: положительные заряды переносятся в верхние части облаков, а отрицательные части тяготеют к нижней части облаков.Не менее важное влияние на поверхность Земли оказывает поляризация облаков. Электрическое поле облака распространяется через окружающее его пространство и вызывает движение электронов на Земле. Электроны на внешней поверхности Земли отталкиваются нижней поверхностью отрицательно заряженного облака. Это создает противоположный заряд на поверхности Земли. Здания, деревья и даже люди могут испытывать накопление статического заряда, поскольку электроны отталкиваются дном облака. С облаком, поляризованным на противоположности, и с положительным зарядом, индуцированным на поверхности Земли, все готово для второго акта драмы удара молнии.
Механика удара молнии
По мере увеличения накопления статического заряда в грозовом облаке электрическое поле, окружающее облако, становится сильнее. Обычно воздух, окружающий облако, был бы достаточно хорошим изолятором, чтобы предотвратить разряд электронов на Землю. Тем не менее, сильные электрические поля, окружающие облако, способны ионизировать окружающий воздух и делать его более проводящим.Ионизация заключается в отрыве электронов от внешних оболочек молекул газа. Таким образом, молекулы газа, из которых состоит воздух, превращаются в суп из положительных ионов и свободных электронов. Изолирующий воздух превращается в проводящую плазму . Способность электрических полей грозового облака преобразовывать воздух в проводник делает возможной передачу заряда (в виде молнии) от облака к земле (или даже к другим облакам).
Удар молнии начинается с разработки ступенчатого лидера .Избыточные электроны на дне облака начинают путешествие через проводящий воздух к земле со скоростью до 60 миль в секунду. Эти электроны движутся зигзагообразными путями к земле, разветвляясь в разных местах. Переменные, которые влияют на детали фактического пути, малоизвестны. Считается, что присутствие примесей или частиц пыли в различных частях воздуха может создавать области между облаками и землей, которые обладают большей проводимостью, чем другие области. По мере роста ступенчатого лидера он может освещаться пурпурным свечением, характерным для молекул ионизированного воздуха.Тем не менее, лидер шага — это не настоящий удар молнии; он просто обеспечивает дорогу между облаком и Землей, по которой в конечном итоге будет перемещаться молния.
Когда электроны ступенчатого лидера приближаются к Земле, происходит дополнительное отталкивание электронов вниз от поверхности Земли. Количество положительного заряда, находящегося на поверхности Земли, становится еще больше. Этот заряд начинает мигрировать вверх через здания, деревья и людей в воздух.Этот восходящий восходящий положительный заряд — известный как стример — приближается к ступенчатому лидеру в воздухе над поверхностью Земли. Лента может встретиться с лидером на высоте, эквивалентной длине футбольного поля. После установления контакта между косой и лидером намечается полный проводящий путь и начинается молния. Точка контакта между наземным зарядом и облачным зарядом быстро поднимается вверх со скоростью до 50 000 миль в секунду. Целый миллиард триллионов электронов могут пройти этот путь менее чем за миллисекунду.За этим начальным ударом следует несколько вторичных ударов или скачков заряда в быстрой последовательности. Эти вторичные выбросы разнесены во времени так близко, что могут выглядеть как один удар. Огромный и быстрый поток заряда по этому пути между облаком и Землей нагревает окружающий воздух, заставляя его сильно расширяться. Расширение воздуха создает ударную волну, которую мы наблюдаем как гром.
Молниеотводы и другие средства защиты
Высокие здания, фермерские дома и другие строения, восприимчивые к ударам молнии, часто оснащены громоотводами .Крепление заземленного громоотвода к зданию — это защитная мера, которая предпринимается для защиты здания в случае удара молнии. Первоначально концепция громоотвода была разработана Беном Франклином. Франклин предположил, что громоотводы должны состоять из заостренного металлического столба, который поднимается вверх над зданием, которое он предназначен для защиты. Франклин предположил, что громоотвод защищает здание одним из двух способов. Во-первых, стержень служит для предотвращения разряда молнии заряженным облаком.Во-вторых, громоотвод служит для безопасного отвода молнии на землю в том случае, если облако действительно разряжает свою молнию с помощью болта. Теории Франклина о работе громоотводов существуют уже пару столетий. И только в последние десятилетия научные исследования предоставили доказательства, подтверждающие, как они действуют для защиты зданий от повреждений молнией.
Первую из двух предложенных Франклином теорий часто называют теорией рассеяния молнии .Согласно теории, использование громоотвода на здании защищает здание, предотвращая удар молнии. Идея основана на том принципе, что напряженность электрического поля вокруг заостренного объекта велика. Сильные электрические поля, окружающие заостренный предмет, служат для ионизации окружающего воздуха, тем самым повышая его проводящую способность. Теория диссипации утверждает, что по мере приближения грозового облака между статически заряженным облаком и громоотводом устанавливается проводящий путь.Согласно теории, статические заряды постепенно перемещаются по этому пути к земле, что снижает вероятность внезапного и взрывного разряда. Сторонники теории рассеяния молнии утверждают, что основная роль молниеотвода — разрядить облако в течение более длительного периода времени, тем самым предотвращая чрезмерное накопление заряда, характерное для удара молнии.
Вторая из предложенных Франклином теорий о работе громоотвода является основой теории отклонения молнии .Теория отвода молнии утверждает, что молниеотвод защищает здание, обеспечивая проводящий путь заряда к Земле. Громоотвод обычно прикрепляют толстым медным кабелем к заземляющему стержню, который закапывают в землю внизу. Внезапный разряд из облака будет направлен к поднятому громоотводу, но безопасно направлен на Землю, что предотвратит повреждение здания. Громоотвод, присоединенный к нему кабель и заземляющий полюс обеспечивают путь с низким сопротивлением от области над зданием к земле под ним.Отводя заряд через систему молниезащиты, здание избавляется от повреждений, связанных с прохождением через него большого количества электрического заряда.
Исследователи молний в настоящее время в целом убеждены, что теория рассеяния молнии дает неточную модель того, как работают громоотводы. Действительно, кончик громоотвода способен ионизировать окружающий воздух и делать его более проводящим. Однако этот эффект распространяется только на несколько метров над кончиком громоотвода.Несколько метров повышенной проводимости над кончиком стержня не способны разряжать большое облако, простирающееся на несколько километров. К сожалению, в настоящее время нет научно проверенных методов предотвращения молний. Более того, недавние полевые исследования показали, что кончик молниеотвода не нужно резко заострять, как предлагал Бен Франклин. Было обнаружено, что громоотводы с тупым концом более восприимчивы к ударам молнии и, таким образом, обеспечивают более вероятный путь разряда заряженного облака.При установке молниеотвода на здание в качестве меры молниезащиты обязательно, чтобы стержень был приподнят над зданием и соединен проводом с низким сопротивлением с землей.
Проверьте свое понимание
Используйте свое понимание, чтобы ответить на следующие вопросы. По завершении нажмите кнопку, чтобы просмотреть ответы.
1. ИСТИНА или ЛОЖЬ:
Наличие громоотводов на крышах зданий не позволяет облаку со статическим зарядом передать свой заряд в здание.
2. ИСТИНА или ЛОЖЬ:
Если вы поместите громоотвод на крышу своего дома, но не сможете его заземлить, то ваш дом все равно будет в безопасности в маловероятном случае удара молнии.
Факты и информация о молниях
Молния — это электрический разряд, вызванный дисбалансом между грозовыми облаками и землей или внутри самих облаков.Большинство молний происходит в облаках.
«Простая молния» описывает дальний разряд, освещающий всю нижнюю часть облака. Другие видимые болты могут иметь вид бусинки, ленты или ракетной молнии.
Во время шторма сталкивающиеся частицы дождя, льда или снега внутри грозовых облаков увеличивают дисбаланс между грозовыми облаками и землей и часто отрицательно заряжают нижнюю часть грозовых облаков. Объекты на земле, такие как шпили, деревья и сама Земля, становятся положительно заряженными, создавая дисбаланс, который природа стремится исправить, пропуская ток между двумя зарядами.
Молния очень горячая — вспышка может нагреть воздух вокруг нее до температуры, в пять раз превышающей температуру поверхности Солнца. Это тепло заставляет окружающий воздух быстро расширяться и вибрировать, что создает раскат грома, который мы слышим через короткое время после вспышки молнии.
Удары молнии во время грозы ежегодно убивают больше американцев, чем торнадо или ураганы.
Типы молний
Молнии «облако-земля» — обычное явление — около 100 ударов ударов по поверхности Земли каждую секунду, но их сила невероятна.Каждый болт может содержать до одного миллиарда вольт электричества.
Типичный разряд молнии между облаком и землей начинается, когда ступенчатая серия отрицательных зарядов, называемая ступенчатым лидером, мчится вниз от нижней части грозового облака к Земле по каналу со скоростью около 200 000 миль в час (300 000 км / ч). . Каждый из этих сегментов имеет длину около 150 футов (46 метров).
Когда самая нижняя ступенька находится в пределах 150 футов (46 метров) от положительно заряженного объекта, она встречает восходящую волну положительного электричества, называемую серпантином, которая может подниматься вверх через здание, дерево или даже человека. .
Когда они соединяются, электрический ток течет, когда отрицательные заряды летят вниз по каналу к земле, и видимая вспышка молний поднимается вверх со скоростью около 200000000 миль в час (300000000 км / час), передавая электричество в виде молнии в процессе.
Некоторые типы молний, включая наиболее распространенные, никогда не покидают облака, а перемещаются между различными заряженными областями внутри или между облаками. Другие редкие формы могут быть вызваны сильными лесными пожарами, извержениями вулканов и метелями.Шаровая молния, небольшая заряженная сфера, которая плавает, светится и прыгает, не обращая внимания на законы гравитации или физики, до сих пор ставит ученых в тупик.
Примерно от одной до 20 разрядов молнии, соединяющей облако с землей, — это «положительная молния», тип которой возникает в положительно заряженных вершинах грозовых облаков. Эти удары обращают поток заряда типичных разрядов молний и намного сильнее и разрушительнее. Положительная молния может простираться по небу и ударить «из ниоткуда» более чем в 10 милях от грозового облака, в котором она родилась.
Удар молнии
Молния не только впечатляющая, но и опасная. Ежегодно во всем мире молнией гибнут около 2000 человек. Сотни других выживают после ударов, но страдают от множества устойчивых симптомов, включая потерю памяти, головокружение, слабость, онемение и другие болезни, изменяющие жизнь. Удары могут вызвать остановку сердца и серьезные ожоги, но выживают 9 из каждых 10 человек. У среднего американца шанс быть пораженным молнией в течение жизни составляет примерно 1 из 5000.
Сильный жар молнии испарит воду внутри дерева, создавая пар, который может разнести дерево на части. Машины — убежище от молний, но не по той причине, в которую многие верят. Шины проводят ток, как и металлические каркасы, которые безвредно переносят заряд на землю.
Многие дома заземлены с помощью стержней и других средств защиты, которые безвредно проводят электричество молнии к земле. Дома также могут быть случайно заземлены водопроводом, водосточными желобами или другими материалами.Заземленные здания обеспечивают защиту, но люди, которые касаются проточной воды или пользуются стационарным телефоном, могут быть поражены проводимым электричеством.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права.Несанкционированное использование запрещено.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
1/13
1/13
В Южной Дакоте разразилась гроза суперячейки. Среди самых сильных штормов суперячейки могут приносить сильный ветер, град и даже смерчи. ( См. другие изображения экстремальной погоды .)
Удары молнии
Гроза в суперячейке в Южной Дакоте. Среди самых сильных штормов суперячейки могут приносить сильный ветер, град и даже смерчи. (См. Больше фотографий экстремальной погоды.)
Фотография Джима Рида, National Geographic
Суровая погода 101: Типы молний
Суровая погода 101
Типы молний
Большинство молний начинается во время грозы и проходит через облако.Затем он может оставаться в облаке или продолжать путешествовать по открытому воздуху и в конечном итоге на землю. В облаке остается примерно в 5-10 раз больше вспышек, чем вспышек, которые достигают земли, но у отдельных штормов может быть больше или меньше вспышек, достигающих земли. Молния может ударить туда, где нет дождя, или даже до того, как дождь достигнет земли!
Распределение заряда в типичном грозовом облаке [+]
Распределение заряда в типичном грозовом облаке
Молния горит или гаснет? Есть два способа, которыми вспышки могут поразить землю: естественным образом вниз (те, которые возникают из-за нормальной электрификации в окружающей среде), и искусственно инициированные или инициированные вверх.Искусственно инициированные молнии ассоциируются с такими вещами, как очень высокие конструкции, ракеты и башни. Срабатывающая молния начинается на «земле», что в данном случае может означать вершину башни, и распространяется вверх в облако, в то время как «естественная» молния начинается в облаке и распространяется на землю. Молния, срабатывающая вверх, обычно возникает в ответ на естественную вспышку молнии, но в редких случаях может быть «самовоспроизведением» — обычно во время зимних штормов с сильным ветром. Молния также может быть вызвана самолетом, пролетающим через сильные электрические поля.Если самолет находится ниже облака, то может произойти вспышка компьютерной графики.
В наиболее распространенном типе молнии «облако-земля» (CG) канал отрицательного заряда, называемый ступенчатым лидером, будет зигзагообразно двигаться вниз примерно на 50-ярдовые сегменты в виде разветвленной схемы. Этот ступенчатый лидер невидим для человеческого глаза и стреляет в землю за меньшее время, чем требуется, чтобы моргнуть. По мере приближения к земле отрицательно заряженный ступенчатый лидер заставляет стримерные каналы с положительным зарядом тянуться вверх, обычно от более высоких объектов в этом районе, таких как дерево, дом или телефонный столб.Когда противоположно заряженные лидер и стример соединяются, начинает течь мощный электрический ток. Этот обратный ток яркости движется обратно к облаку со скоростью около 60 000 миль в секунду. Отрицательная вспышка CG состоит из одного или, возможно, до 20 возвратных штрихов. Мы видим мерцание молнии, когда процесс быстро повторяется несколько раз на одном и том же пути. Фактический диаметр канала молнии составляет от одного до двух дюймов, окруженный областью заряженных частиц.
Более распространенная вспышка «облако-земля» имеет отрицательный ступенчатый лидер, который движется вниз через облако, за которым следует восходящий обратный ход. Чистый эффект этой вспышки — снижение отрицательного заряда от облака до земли, поэтому его обычно называют отрицательным CG (или -CG). Реже движущийся вниз положительный лидер, за которым следует восходящий обратный ход, снижает положительный заряд на землю, что называется положительным CG (или + CG). Вспышки + CG обычно имеют только один обратный ход, и они с большей вероятностью, чем -CG, будут иметь устойчивый ток.Некоторые штормы производят больше + CG и, чаще, некоторые больше -CG (а некоторые и то и другое) из-за распределения зарядов внутри штормов. Штормы, которые производят в основном отрицательные CG, как правило, создают CG раньше в жизненном цикле шторма и производят значительно больше CG, чем аналогичные штормы, которые вместо этого производят в основном положительные CG.
«гром среди ясного неба» — это компьютерная графика, которая начинается внутри облака, выходит за пределы шторма, затем движется горизонтально от облака перед тем, как упасть на землю.Молния из ниоткуда может ударить по земле в месте с «голубым небом» над ним. Так что даже шторм в 6 милях может быть опасным.
Есть много вспышек, которые не достигают земли. Большинство из них остаются в облаке и называются вспышками молнии внутри облака (IC) . У облачных вспышек иногда есть видимые каналы, которые простираются в воздух вокруг шторма ( облако-воздух или CA ), но не падают на землю. Термин , листовая молния, используется для описания ИС-вспышки, встроенной в облако, которое загорается как световой лист во время вспышки.
Родственный термин, тепловая молния , означает любую молнию (IC или CG) или освещение, вызванное молнией, которое находится слишком далеко, чтобы можно было услышать гром. Он может иметь красноватый («теплый») цвет, как закаты, из-за рассеяния синего света. Существует множество неправильных представлений о тепловой молнии, но она ничем не отличается от обычной молнии. Молния также может перемещаться из одного облака в другое или из облака в облако (CC) . Молния-паук. — это длинные горизонтально перемещающиеся вспышки, часто наблюдаемые на нижней стороне слоистых облаков.Молния паука часто связана со вспышками + CG.
Сильные грозы могут вызывать другие виды электрических явлений, называемых переходными световыми явлениями (TLE) , которые происходят высоко в атмосфере. Они редко наблюдаются визуально и плохо понимаются. К наиболее распространенным TLE относятся красные спрайты, синие самолеты и эльфы.
Спрайты могут появляться прямо над активной грозой в виде большого, но слабого разряда. Обычно они происходят одновременно с мощными положительными ударами молнии компьютерной графики.Они могут простираться на расстояние до 60 миль от вершины облака. Спрайты в основном красные и обычно длятся не более нескольких секунд, а их формы описываются как напоминающие медуз, морковь или столбцы. Поскольку спрайты не очень яркие, их можно увидеть только ночью. Их редко можно увидеть человеческим глазом, поэтому чаще всего они регистрируются высокочувствительными камерами.
Интересный факт: пилоты самолетов иногда сообщали о том, что видели молнии над штормами в течение многих лет, прежде чем исследователи задокументировали спрайты и другие TLE с помощью чувствительных видеокамер.
Синие струи и гигантские струи появляются из верхней части грозового облака, но напрямую не связаны с молнией облако-земля. Они расширяются узкими конусами, расходящимися веером и исчезающими на высоте 25-35 миль. Гигантские джеты летят еще выше в ионосферу. Синие самолеты работают доли секунды и были свидетелями пилотов.
Эльфы — это быстро расширяющиеся светящиеся области в форме дисков, которые могут достигать 300 миль в поперечнике. Они длятся менее одной тысячной секунды и возникают над областями активных облаков и наземных молний.Эльфы возникают, когда мощный электромагнитный импульс распространяется вверх в ионосферу. Эльфы были обнаружены в 1992 году видеокамерой при слабом освещении на космическом шаттле, и теперь известно, что они связаны с земными гамма-вспышками (TGF). TGF были обнаружены в 2000-х годах спутниками, предназначенными для обнаружения космических гамма-лучей, но было обнаружено, что некоторые сигналы исходят от гроз на Земле! TGF, по-видимому, возникает там, где в глубокой области существуют сильные электрические поля, которые действуют как ускоритель частиц, засеянный частицами космических лучей.Это также может создавать пучки релятивистских электронов. Обычная молния также производит рентгеновские лучи, которые можно обнаружить на земле.
Иллюстрация различных видов кратковременных световых явлений (TLE) [+]
Иллюстрация различных видов кратковременных световых явлений (TLE)
Более суровая погода 101:
← Основы молний Обнаружение молний →
Объяснение молний — Science Learning Hub
Молния — это крупномасштабный естественный искровой разряд, который возникает в атмосфере или между атмосферой и поверхностью Земли.При разряде в воздухе создается плазменный канал с высокой электропроводностью, и когда в этом канале протекает ток, он быстро нагревает воздух примерно до 25000 ° C. Канал молний — это пример действия земной плазмы.
Видение молнии
Молния видна как вспышка сине-белого света. Создаваемые чрезвычайно высокие температуры нагревают молекулы воздуха до состояния накала (раскаленный добела), так что они излучают яркий белый свет. В то же время газообразный азот (доминирующий газ в атмосфере) стимулируется к люминесценции, давая яркий сине-белый цвет.Комбинация света люминесценции и накаливания придает молнии характерный цвет.
Партнер молнии
Температура в узком канале молнии достигает примерно 25 000 ° C. Окружающий воздух быстро нагревается, заставляя его резко расширяться со скоростью, превышающей скорость звука, подобно звуковому удару. Примерно в 10 м от канала он становится обычной звуковой волной, называемой громом.
Гром эффективно взрывает воздух, и когда его слышно вблизи канала молнии, он состоит из одного большого удара.Примерно на расстоянии 1 км он слышен как грохот с несколькими громкими хлопками. Далекий гром имеет характерный низкий рокочущий звук. Однако за пределами 16 км гром слышен редко.
Условия, необходимые для возникновения молнии
Именно образование и разделение положительных и отрицательных электрических зарядов в атмосфере создает очень интенсивное электрическое поле, необходимое для поддержания этого естественного искрового разряда, которым является молния.
Образование электрических зарядов в атмосфере происходит в основном за счет ионизации молекул воздуха космическими лучами.Космические лучи — это частицы высокой энергии, такие как протоны, которые исходят извне Солнечной системы. При столкновении с молекулами воздуха они производят ливень из более легких частиц, некоторые из которых заряжены.
Внутри грозовой тучи быстрое движение вверх и вниз водяных капель и кристаллов льда может разделять и концентрировать эти заряды. Отрицательные заряды накапливаются в нижней части облака, а положительные — вверх.
Производство молний
По мере того, как область отрицательного заряда у основания грозового облака увеличивается, это вызывает образование области положительного заряда на земле ниже.В результате этого в промежутке между облаком и землей создается разность потенциалов или напряжение. Как только напряжение достигает определенной силы, воздух между основанием облака и землей приобретает электрическую проводимость. Сначала формируется канал, известный как ступенчатый лидер. Хотя это невидимо невооруженным глазом, это позволяет электронам перемещаться из облака на землю.
Его называют ступенчатым поводком, потому что он перемещается на землю отрезками от 50 до 100 м с небольшой остановкой между ними.Когда он приближается к земле, положительно заряженная коса выстреливает вверх от земли, чтобы соединиться с ней. Стримеры чаще всего запускаются с высоких предметов на земле.
После подключения электроны из облака могут течь к земле, а положительные заряды могут течь от земли к облаку. Именно этот поток заряда и является видимым ударом молнии.
После первого разряда по каналу может сформироваться другой лидер. И снова видим видимый разряд молнии.Это может произойти 3–4 раза подряд. Все это происходит за временной интервал около 200 миллисекунд.
Мониторинг молний
Всемирная сеть определения местоположения молний (WWLLN, произносится «шерстяная») была основана в Новой Зеландии в 2003 году. Работая в сотрудничестве с учеными со всего мира, сеть определяет места разряда молний через несколько секунд после их возникновения.
Во всем мире происходит около 45 вспышек молний в секунду. Помимо генерации характерного сине-белого света, также производятся радиоволновые импульсы, известные как сферики.Частые потрескивания, которые слышны при настройке на AM-радиостанцию во время грозы, связаны с разрядами молний.
Эти сферики регистрируются на 60 приемных станциях WWLLN по всему миру и предоставляют набор данных почти в реальном времени. Эта информация предоставляется ученым через высокоскоростное Интернет-соединение, предоставляемое REANNZ (Исследовательская и образовательная сеть Новой Зеландии).
Красные спрайты
Высоко над грозовыми облаками на высоте 50–90 км могут происходить крупномасштабные электрические разряды.Они вызываются грозовой тучей на земле. Они выглядят как мимолетные светящиеся красно-оранжевые вспышки и принимают самые разные формы. В отличие от молний «горячей плазмы», они представляют собой формы холодной плазмы, в чем-то похожие на разряды, возникающие в люминесцентной лампе.
Термин «спрайт» был использован из-за их мимолетного характера, длящегося в основном всего миллисекунды и призрачного вида.
Природа науки
Рассказ о столетней охоте на красных духов — это рассказ о том, как работает наука.Это история, иллюстрирующая, что наука, вместо того, чтобы знать все, что нужно знать, едва стоит на пороге еще большего числа открытий, касающихся нашей сложной и увлекательной вселенной. Им доверяли немногим больше, чем наблюдениям НЛО, до 1989 года, когда университетские исследователи случайно сняли красный спрайт на видеокамеру при слабом освещении.
Огонь Святого Эльма
В области между грозовой тучей и землей может быть создано очень сильное электрическое поле. Между отрицательной базой облака и положительной землей установлена огромная разность потенциалов (напряжение).Когда эта разность потенциалов достигает определенного значения, заостренные наземные объекты начинают светиться, часто с шипящим звуком.
Поскольку это связанное с погодой явление иногда возникало на кораблях в море во время грозы, ему было присвоено название «пожар Святого Эльма». Святой Эльмо - покровитель моряков, и в прошлом моряки считали такое событие предзнаменованием невезения и ненастной погоды.
Огонь Святого Эльмо имеет ярко-синее или фиолетовое свечение из-за образования светящейся плазмы.В некоторых случаях это похоже на огонь, исходящий от остроконечных объектов, таких как мачты, шпили, громоотводы и даже от крыльев самолета.
Гром и молния | Центр естественнонаучного образования UCAR
Кредит: UCAR
Молния — самый впечатляющий элемент грозы. Собственно, так и получили свое название грозы. Погодите, какое отношение гром имеет к молнии? Что ж, молния вызывает грома.
Молния — это разряд электричества.Один удар молнии может нагреть воздух вокруг себя до 30 000 ° C (54 000 ° F)! Этот экстремальный нагрев приводит к взрывному расширению воздуха. Расширение создает ударную волну, которая превращается в гулкую звуковую волну, известную как гром .
Что происходит в облаке?
Когда кристаллы льда высоко внутри грозового облака движутся вверх и вниз в турбулентном воздухе, они врезаются друг в друга. Маленькие отрицательно заряженные частицы, называемые электронами, отталкиваются от одного льда и добавляются к другому льду, когда они сталкиваются друг с другом.Это разделяет положительный (+) и отрицательный (-) заряды облака. Верхняя часть облака становится положительно заряженной, а основание облака становится отрицательно заряженной.
Как образуется молния?
Поскольку противоположности притягиваются, отрицательный заряд внизу грозового облака хочет соединиться с положительным зарядом земли. Как только отрицательный заряд внизу облака становится достаточно большим, поток отрицательного заряда, называемый ступенчатым лидером, устремляется к Земле.Положительные заряды на земле притягиваются к ступенчатому лидеру, поэтому положительный заряд течет вверх от земли. Когда ступенчатый лидер и положительный заряд встречаются, сильный электрический ток переносит положительный заряд вверх в облако. Этот электрический ток известен как обратный ход. Мы видим это как яркую вспышку молнии.
Гром и молния возникают примерно в одно и то же время, хотя вы видите вспышку молнии раньше, чем слышите гром. Это потому, что свет распространяется намного быстрее звука.
Что дает молнии такой удар?
Молния возникает, когда отрицательные заряды (электроны) в нижней части облака притягиваются к положительным зарядам (протонам) в земле.
Накопление электрических зарядов должно быть достаточно большим, чтобы преодолеть изоляционные свойства воздуха. Когда это происходит, поток отрицательных зарядов льется вниз к высокой точке, где скопились положительные заряды из-за притяжения грозового разряда.
Соединение установлено, и протоны устремляются вверх, чтобы встретиться с электронами. Именно в этот момент мы видим молнию и слышим гром. Молния нагревает воздух на своем пути, заставляя его быстро расширяться. Гром — это звук, вызываемый быстро расширяющимся воздухом.
Тайна того, что вызывает молнию
Кажется трудно поверить, что мы до сих пор не понимаем, что вызывает молнию во время грозы, но это факт.
Известно, что Бенджамин Франклин был одним из первых, кто исследовал, как возникает молния. Он был прав, заключив, что молния является естественным электрическим разрядом — это были первые дни использования электричества, — но неясно, что его знаменитый эксперимент с воздушным змеем и ключом в 1752 году когда-либо выходил за рамки простой идеи, не в последнюю очередь потому, что воздушный змей был изображен, по словам Франклина, летящим — что невозможно — из окна.
В некотором смысле со времен Франклина мы не продвинулись намного дальше.Например, еще не согласовано, как вообще заряжается грозовая туча. Каким-то образом движение воздуха, облачных капель и осадков (на этой высоте, ледяных частиц) сговаривается, чтобы отделить положительный заряд от отрицательного в масштабе отдельных молекул. Кажется, что частицы льда приобретают электрический заряд при столкновении, а трение может вызвать статическое электричество, и что каким-то образом более мелкие частицы льда имеют тенденцию становиться положительно заряженными, а более крупные — отрицательно заряженными.Поскольку мелкие частицы уносятся вверх конвекционными токами, более крупные тонут под действием силы тяжести, и их противоположные заряды разделяются, создавая электрическое поле.
Удар молнии разряжает это поле. По сути, это гигантская искра, прыгающая между «живым проводом» и «землей» электрической цепи, в которой первое — это заряженное облако, а второе — буквально земля.
Хотя многие детали этого процесса не совсем ясны, одна из самых больших загадок заключается в том, как возникает искра.Поскольку электрические поля, измеренные в грозовых облаках, не кажутся достаточно большими, чтобы спонтанно вызвать разряд молнии, необходимо что-то, чтобы «засеять» его. Одна из идей состоит в том, что они вызваны космическими лучами, попадающими в атмосферу из космоса. В ходе исследования была предпринята попытка подвергнуть сомнению это представление и было обнаружено, что если в нем что-то и есть, то, вероятно, это не совсем так, как мы думали.
Идея вне этого мира
Космические лучи — в основном протоны и электроны — пронизывают вселенную, образуются в невероятно энергичных астрофизических процессах, таких как сверхновые, и они постоянно проливаются дождем на Землю.Если космический луч сталкивается с молекулой воздуха, он может выбросить брызги элементарных частиц и фрагментов ядер. Те, в свою очередь, взаимодействуют с другими молекулами, ионизируя их и генерируя поток электронов.
В 1997 году русский ученый Александр Гуревич и его коллеги в Москве предложили способ, которым космические лучи могут быть семенами молний. В электрическом поле грозовой тучи эти электроны ускоряются так же, как частицы в ускорителе частиц, создавая еще более энергичные столкновения в «убегающем» процессе, который перерастает в удар молнии.Ожидается, что этот процесс также приведет к возникновению рентгеновских и гамма-лучей, и, поскольку всплески этих лучей были обнаружены спутниками во время гроз, идея Гуревича о молнии, вызванной космическими лучами, казалась правдоподобной.
Если теория космических лучей верна, лавина электронов должна также генерировать радиоволны, которые можно было бы обнаружить с земли. Три года назад Джозеф Дуайер из Технологического института Флориды начал попытки обнаружить такие радиосигналы от гроз, а также использовать массивы детекторов частиц для поиска потоков частиц, предсказанных на основе столкновений космических лучей.Эти и другие исследования Дуайера и других групп все еще проводятся (буквально) в Международном центре исследований и испытаний молний на базе армии США в Кэмп Блендинг во Флориде.
Поиск лавин
Но тем временем Двайер объединился с Леонидом Бабичем и его коллегами из Российского федерального ядерного центра в Сарове, чтобы глубже изучить теорию идеи Гуревича. (Превосходство России в этой области электрофизики атмосферы восходит к советским временам времен холодной войны.Они спросили, достаточен ли поток космических лучей высоких энергий с сопровождающими их лавинами убегающих электронов, чтобы повысить проводимость воздуха и вызвать удар молнии.
Для этого исследователи разработали уравнения, описывающие вероятность столкновения космических лучей, скорость образования электронов и создаваемые им электрические поля. Уравнения слишком сложны, чтобы их можно было решить вручную, но компьютер может вычислить числа. И результаты не выглядят хорошими для гипотезы Гуревича: лавины убегающих электронов, вызванные ливнями космических лучей, просто не кажутся способными вызвать электрический пробой воздуха и грозовой разряд.
Однако еще не все потеряно. Помимо каскадов частиц, вызванных столкновениями космических лучей высоких энергий, атмосфера также может быть наэлектризована за счет воздействия космических лучей с меньшей энергией, которых гораздо больше. Когда они сталкиваются с молекулами воздуха, результат не является столь же катастрофическим: они просто ионизируют молекулы. Но постепенное накопление таких ионизированных частиц в грозовом облаке может, согласно этим расчетам, в конечном итоге создать достаточно сильное электрическое поле, чтобы разрешить разряд молнии.
Эта возможность еще не исследована подробно. Но Дуайер и его коллеги думают, что это оставляет путь космическим лучам, чтобы лежать в источнике молний.
Если вы хотите прокомментировать эту статью или что-нибудь еще, что вы видели в Future, перейдите на нашу страницу в Facebook или напишите нам в Twitter.
гроза | Определение, типы, структура и факты
Гроза , сильное кратковременное погодное нарушение, которое почти всегда связано с молнией, громом, плотными облаками, сильным дождем или градом и сильными порывистыми ветрами.Грозы возникают, когда слои теплого влажного воздуха поднимаются большим быстрым восходящим потоком к более прохладным областям атмосферы. Там влага, содержащаяся в восходящем потоке, конденсируется, образуя возвышающиеся кучево-дождевые облака и, в конечном итоге, осадки. Столбы охлажденного воздуха затем опускаются к земле, ударяясь о землю сильными нисходящими потоками и горизонтальными ветрами. В то же время электрические заряды накапливаются на частицах облаков (каплях воды и льда). Разряды молнии возникают, когда накопленный электрический заряд становится достаточно большим.Молния нагревает воздух, через который проходит, так интенсивно и быстро, что возникают ударные волны; эти ударные волны слышны как раскаты и раскаты грома. Иногда сильные грозы сопровождаются кружащимися воздушными вихрями, которые становятся достаточно концентрированными и мощными, чтобы образовывать торнадо.
гроза
Гроза с молнией.
© Пол Лэмпард / stock.adobe.com
Британская викторина
Молния: факт или вымысел?
Безопасны ли небоскребы от ударов молнии? Помогают ли кристаллы льда производить молнии? Узнайте больше о самом электрическом явлении в природе в этой викторине.
Узнайте, как быстрые восходящие потоки теплого воздуха образуют кучево-дождевые облака, что приводит к проливным дождям и молниям.
Формирование грозы.
Encyclopædia Britannica, Inc. См. Все видеоролики для этой статьи
Наблюдайте за плотностью вспышек молний в типичный год с наибольшей частотой в Южной Америке, Африке и Австралии
Как показано на анимации, год грозовой активности -round наиболее популярен в континентальных районах тропиков, особенно в Южной Америке, Африке и Австралии.Удары молний в более высоких широтах усиливаются в весенние и летние месяцы (май – сентябрь в северном полушарии и ноябрь – март в южном полушарии).
Адаптировано из NASA См. Все видео к этой статье
Известно, что грозы случаются почти во всех регионах мира, хотя они редки в полярных регионах и нечасты на широтах выше 50 ° северной широты и 50 ° южной широты. Поэтому умеренный и тропический регионы мира наиболее подвержены грозам.В США районами максимальной грозовой активности являются полуостров Флорида (более 80 грозовых дней в году, а в некоторых районах более 100), побережье Мексиканского залива (60–90 дней в году) и горы Нью-Мексико (50 –80 дней в году). В Центральной Европе и Азии в среднем от 20 до 60 грозовых дней в году. Было подсчитано, что в любой момент в мире происходит около 1800 гроз.
В этой статье рассматриваются два основных аспекта гроз: их метеорология (т.е., их образование, структура и распространение) и их электризация (т. е. генерация молнии и грома). Для отдельного освещения связанных явлений, не описанных в этой статье, см. Торнадо , шаровые молнии, бусовые молнии, а также красные спрайты и синие струи.
Грозовые образования и структура
Вертикальное движение атмосферы
Самые короткие, но сильные возмущения в ветровых системах Земли затрагивают большие области восходящего и нисходящего воздуха.Грозы не являются исключением из этого правила. Говоря техническим языком, считается, что гроза возникает, когда атмосфера становится «нестабильной к вертикальному движению». Такая нестабильность может возникнуть, когда относительно теплый легкий воздух перекрывается более прохладным и тяжелым воздухом. В таких условиях более холодный воздух имеет тенденцию опускаться, вытесняя более теплый воздух вверх. Если поднимается достаточно большой объем воздуха, образуется восходящий поток (сильный поток поднимающегося воздуха). Если восходящий поток влажный, вода конденсируется и образует облака; конденсация, в свою очередь, высвобождает скрытую тепловую энергию, дополнительно подпитывая восходящее движение воздуха и увеличивая нестабильность.
гроза: структура
Когда атмосфера становится достаточно нестабильной, чтобы сформировать большие мощные восходящие и нисходящие потоки (как показано красными и синими стрелками), образуется возвышающееся грозовое облако. Иногда восходящие потоки бывают достаточно сильными, чтобы расширить верхнюю часть облака до тропопаузы, границы между тропосферой (или нижним слоем атмосферы) и стратосферой. Щелкните значки в левой части рисунка, чтобы просмотреть иллюстрации других явлений, связанных с грозами.
Британская энциклопедия, Inc.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчасКогда в нестабильной атмосфере инициируются восходящие движения воздуха, поднимающиеся частицы теплого воздуха ускоряются по мере того, как они поднимаются через более прохладную окружающую среду, потому что они имеют меньшую плотность и большую плавучесть. Это движение может создать модель конвекции, при которой тепло и влага транспортируются вверх, а более холодный и сухой воздух транспортируется вниз.Области атмосферы, где вертикальное движение относительно велико, называются ячейками, а когда они переносят воздух в верхнюю тропосферу (самый нижний слой атмосферы), они называются глубокими ячейками. Грозы возникают, когда глубокие ячейки влажной конвекции организуются и сливаются, а затем производят осадки и, в конечном итоге, молнии и гром.
Восходящие движения могут быть инициированы в атмосфере разными способами. Распространенным механизмом является нагревание поверхности земли и прилегающих слоев воздуха солнечным светом.Если поверхностного нагрева достаточно, температура нижних слоев воздуха будет расти быстрее, чем верхних слоев, и воздух станет нестабильным. Способность земли быстро нагреваться — вот почему большинство гроз формируется над сушей, а не над океанами. Неустойчивость также может возникать, когда слои холодного воздуха нагреваются снизу после того, как они перемещаются по теплой поверхности океана или по слоям теплого воздуха. Горы также могут вызывать восходящее атмосферное движение, действуя как топографические барьеры, заставляющие подниматься ветры.Горы также действуют как высокоуровневые источники тепла и нестабильности, когда их поверхность нагревается Солнцем.
Мировая картина повторяемости гроз
Грозы чаще всего происходят в тропических широтах над сушей, где воздух, скорее всего, быстро нагреется и образует сильные восходящие потоки.
