Как възниква мълнията? Защо блестят светкавици и гърмят.

Интересни фактиза мълнията. Ацтеките вярвали, че мълнията, прорязваща въздуха и отиваща в земята, придружава душите на мъртвитев подземен свят. По-долу представяме редица научно доказани факти за мълнията.
На Земята има около 1800 гръмотевични бури, докато четете тези думи.

Всяка година Земята е обект на 25 000 000 мълнии, което е повече от 100 мълнии в секунда.

Средната светкавица трае три четвърти от секундата, има температура около 28 хиляди градуса по Целзий, което е 5 пъти по-горещо от повърхността на Слънцето и е дълга 8 километра или повече.

Енергията на средна светкавица е достатъчна, за да захранва крушка от 100 W за 90 дни.

„Мълнията никога не удря едно и също място два пъти“, за съжаление, това е мит. Мълнията може да удари едно и също място много пъти.

Понякога, след удар от мълния, дърветата може да не бъдат изгорени или наранени. Електричеството преминава през мократа кора и отива в земята.

Защото висока температура, мълния падаща в пясъка го стопява в стъкло. Ако се разхождате из пясъчните места след гръмотевична буря, можете да намерите парчета стъкло.

Ако сте с мокри дрехи, тогава мълнията ще причини по-малко вреда.

Светкавица съществува и на други планети като Венера, Сатурн, Юпитер и Уран.

Гръм след удар на мълния се чува на разстояние 12 километра от мястото на удара.

В същото време на Земята могат да съществуват от 100 до 1000 огнени топки, но шансът да го видите поне веднъж в живота си е 0,01% (Така че имах късмет, защото веднъж една от тях влетя в нашия апартамент).

Шансът да умрете от удар от мълния е 1 към 2 000 000. Имате същия шанс да умрете от падане от леглото.

Когато удари човек, мълнията оставя върху него характерни изгаряния, които имат очертанията на мълния. Има моменти, когато удар от мълния причинява изгаряния по човешкото тяло под формата на близки предмети - дървета, сгради и други неща. Все още не е изяснено как светкавиците могат да излъчват тези неща.

Около 71% от хората, които са били ударени от мълния, са оцелели.

Щатът Флорида в Съединените щати е известен като „Щата на смъртта“. Този щат има 2 пъти повече смъртни случаи от мълнии, отколкото който и да е друг щат на земята.

Всяка година мълнии убиват 200 души само в Съединените щати. За сравнение, не повече от 90 души годишно умират в резултат на атаки на акули по света.

Светкавицата играе съществена роляпри образуването на озон. Когато електричеството преминава през атмосферата и поради най-високите температури се произвежда озон.

Светкавица

Често си мислим, че електричеството е нещо, което се генерира само в електроцентрали, а не във влакнестите маси на водните облаци, които са толкова разредени, че лесно можете да си пъхнете ръката в тях. В облаците обаче има електричество, както има дори и в човешкото тяло.

Същност на електричеството

Всички тела са изградени от атоми, от облаци и дървета до човешкото тяло. Всеки атом има ядро, съдържащо положително заредени протони и неутрални неутрони. Изключение прави най-простият водороден атом, в чието ядро ​​няма неутрон, а само един протон.

Отрицателно заредените електрони се въртят около ядрото. Положителните и отрицателните заряди се привличат, така че електроните се въртят около ядрото на атома, като пчелите около сладък пай. Привличането между протони и електрони се дължи на електромагнитни сили. Следователно електричеството присъства навсякъде, където погледнем. Както виждаме, той също се съдържа в атомите.

AT нормални условияПоложителните и отрицателните заряди на всеки атом се балансират взаимно, така че телата, съставени от атоми, обикновено не носят нетен заряд, нито положителен, нито отрицателен. В резултат на това контактът с други предмети не предизвиква електрически разряд. Но понякога баланс електрически зарядив телата могат да бъдат счупени. Може да изпитате това сами, когато сте у дома в студен зимен ден. Къщата е много суха и гореща. Вие, тътрейки боси крака, се разхождате из двореца. Без да знаете, някои от електроните от вашите подметки са преминали към атомите на килима.

Свързани материали:

Защо мълниите са с различни цветове?

Сега вие носите електрически заряд, тъй като броят на протоните и електроните във вашите атоми вече не е балансиран. Сега се опитайте да хванете металната дръжка на вратата. Между вас и нея ще прехвърчи искра и ще почувствате токов удар. Ето какво се случи - тялото ви, което няма достатъчно електрони, за да постигне електрическо равновесие, се стреми да възстанови баланса поради силите на електромагнитното привличане. И се реставрира. Има поток от електрони между ръката и дръжката на вратата към ръката. Ако стаята беше тъмна, ще видите искри. Светлината е видима, защото електроните излъчват светлинни кванти, когато скачат. Ако стаята е тиха, ще чуете леко пращене.

Електричеството ни заобикаля навсякъде и се съдържа във всички тела. Облаците в този смисъл не са изключение. На заден план синьо небеизглеждат много безобидни. Но точно както сте в стая, те могат да носят електрически заряд. Ако е така, внимавайте! Когато облакът възстанови електрическия баланс в себе си, избухва цял фойерверк.

Как се появява мълнията?

Ето какво се случва: в тъмен огромен гръмотевичен облак, мощен въздушни течения, които притискат заедно различни частици - зърна от океанска сол, прах и т.н. По същия начин, по който подметките ви се освобождават от електрони чрез триене в килим, а частиците в облака се освобождават от електрони чрез сблъсък, които прескачат към други частици. Така че има преразпределение на таксите. Някои частици, които са загубили своите електрони, са положителен заряд, другите, които са поели допълнителните електрони, сега имат отрицателен заряд.

Свързани материали:

Дъжд на други планети

По причини, които не са напълно ясни, по-тежките частици са заредени отрицателно, докато по-леките частици са заредени положително. По този начин, толкова по-тежки Долна частоблаците са отрицателно заредени. Отрицателно заредената долна част на облака отблъсква електроните към земята, тъй като еднаквите заряди отблъскват. Така под облака се образува положително заредена част земната повърхност. След това, точно по същия принцип, според който една искра прескача между вас и дръжката на вратата, същата искра ще прескочи между облака и земята, само че много голяма и мощна, това е светкавица. Електроните летят в гигантски зигзаг към земята, намирайки своите протони там. Вместо едва доловимо пращене се чува силен гръм.

Светкавицата е възхитителен и вълнуващ природен феномен. В същото време е един от най-опасните и непредвидими природен феномен. Но какво всъщност знаем за мълнията? Учени от цял ​​свят събират светкавични факти, се опитват да ги възпроизведат в лабораториите си, измерват мощността и температурата им, но все още не са в състояние да определят естеството на мълнията и да предвидят нейното поведение. Но все пак нека разгледаме интересните факти за светкавиците, които вече са известни.

В този момент в света бушуват около 1800 гръмотевични бури.

Всяка година Земята преживява средно 25 милиона мълнии или над сто хиляди гръмотевични бури. Това са повече от 100 мълнии в секунда.

Една мълния продължава средно четвърт секунда.

Можете да чуете гръм на 20 километра от светкавица.

Мълниеносният разряд се разпространява със скорост около 190 000 km/s.

Средната дължина на мълния е 3-4 километра.

Някои светкавици пътуват във въздуха по усукана пътека, която може да не надвишава дебелината на пръста ви в диаметър, а дължината на пътя на мълнията ще бъде 10-15 километра.

Температурата на една типична мълния може да надхвърли 30 000 градуса по Целзий - това е около 5 пъти повърхностната температура на слънцето.

"Светкавицата никога не удря едно и също място два пъти." За съжаление, това е мит. Мълнията често удря едно и също място няколко пъти.

Древните гърци вярвали, че когато мълния удари морето, се появява нова перла.

Дърветата понякога могат да понесат удари от мълния и пак да не се запалят. Това е така, защото електричеството преминава през мократа повърхност направо в земята.

Когато удари мълния, пясъкът се превръща в стъкло. След гръмотевична буря можете да намерите стъклени ивици в пясъка.

Ако дрехите ви са мокри, тогава мълнията ще ви причини по-малко вреда.

По време на 6-часова гръмотевична буря в Съединените щати 15 000 светкавици блеснаха в небето. Имаше чувството, че мълнията постоянно гори.

В самото висока сградав света - CN tower, мълния пада около 78 пъти годишно.

Светкавици могат да се видят и на Венера, Юпитер, Сатурн и Уран.

През Средновековието се е вярвало, че гръмотевиците и светкавиците са потомство на дявола, а църковните камбани плашат злите духове. Ето защо, по време на гръмотевична буря, монасите непрекъснато се опитваха да звънят на камбаните и съответно най-често ставаха жертви на мълния.

Ирационалният страх от мълния се нарича кераунофобия. Страх от гръмотевици - бронтофобия.

На Земята има между 100 и 1000 кълбовидни мълнии едновременно, но шансът да видите поне една от тях е 0,01%.

Средно около 550 души умират от мълнии в Русия.

Приблизително една четвърт от всички хора, станали жертва на мълния, умират.

Мъжете са убити от мълния около 6 пъти по-често от жените.

Телефонът е една от най-честите причини човек да бъде ударен от мълния. Не говорете по телефона по време на гръмотевична буря, дори на закрито. След удар от мълния върху човешкото тяло остават разклонени ивици - признаци на мълния. Изчезват при натискане с пръст.

Препечатването на статии и снимки е разрешено само с хипервръзка към сайта:

Светкавицата е едно от онези природни явления, които отдавна са вдъхвали страх у човешката раса. Най-големите умове, като Аристотел или Лукреций, се стремят да разберат нейната същност. Те вярвали, че това е топка, състояща се от огън и притисната във водната пара на облаците и, увеличавайки се по размер, тя се пробива през тях и пада на земята с бърза искра.

Концепцията за мълнията и нейния произход

Най-често се образуват мълнии, в които са доста големи. Горната част може да се намира на надморска височина от 7 километра, а долната - само на 500 метра над земята. Като се има предвид температурата на атмосферния въздух, можем да заключим, че на ниво 3-4 km водата замръзва и се превръща в ледени късове, които, сблъсквайки се един с друг, се наелектризират. Тези, които имат най-голям размер, получават отрицателен заряд, а най-малкият - положителен. В зависимост от теглото си, те са равномерно разпределени в облака по слоеве. Приближавайки се един към друг, те образуват плазмен канал, от който се получава електрическа искра, наречена мълния. Тя получи своята начупена форма поради факта, че по пътя към земята често има различни въздушни частици, които образуват бариери. И за да ги заобиколите, трябва да промените траекторията.

Физическо описание на мълнията

Мълниеносният разряд освобождава 109 до 1010 джаула енергия. Такова колосално количество електричество в Повече ▼се изразходва за създаване на светлинна светкавица и която иначе се нарича гръм. Но дори малка част от мълнията е достатъчна, за да направи немислими неща, например, изхвърлянето й може да убие човек или да разруши сграда. Друг интересен факт е, че природен феноменспособни да топят пясък, образувайки кухи цилиндри. Този ефект се постига благодарение на високата температура вътре в мълнията, тя може да достигне 2000 градуса. Времето за удар със земята също е различно, не може да бъде повече от секунда. Що се отнася до мощността, амплитудата на импулса може да достигне стотици киловати. Комбинирайки всички тези фактори, се получава най-мощният естествен разряд на ток, който убива всичко, до което се докосне. всичко съществуващи видовесветкавиците са много опасни и срещата с тях е изключително нежелателна за човек.

Образуване на гръмотевици

Всички видове светкавици не могат да се представят без гръмотевици, които не носят същата опасност, но в някои случаи могат да доведат до повреда в мрежата и други технически проблеми. Това се дължи на факта, че топла въздушна вълна, нагрята от мълния до температура, по-гореща от слънцето, се сблъсква със студена. Звукът, произтичащ от това, не е нищо друго освен вълна, причинена от въздушни вибрации. В повечето случаи обемът се увеличава към края на ролката. Това се дължи на отразяването на звука от облаците.

Какво представляват светкавиците

Оказва се, че всички са различни.

1. Линейна мълния- най-често срещаният сорт. Електрическият звън изглежда като обрасло дърво, обърнато с главата надолу. Няколко по-тънки и по-къси "процеси" се отклоняват от главния канал. Дължината на такъв разряд може да достигне 20 километра, а силата на тока е 20 000 ампера. Скоростта на движение е 150 километра в секунда. Температурата на плазмата, изпълваща канала на мълнията, достига 10 000 градуса.

2. Вътрешнооблачна мълния - възникването на този тип е съпроводено с промяна на електрическите и магнитните полета, излъчват се и радиовълни. Такава ролка най-вероятно ще бъде намерена по-близо до екватора. В умерените ширини се появява изключително рядко. Ако в облака има мълния, тогава чужд обект, който нарушава целостта на обвивката, като например електрифициран самолет или метален кабел, също може да го накара да излезе. Дължината може да варира от 1 до 150 километра.

3. Земна мълния - този видпреминава през няколко етапа. Ударната йонизация започва от първия от тях, който се създава в началото свободни електрони, те винаги присъстват във въздуха. Под влиянието електрическо поле елементарни частиципридобиват високи скорости и се насочват към земята, сблъсквайки се с молекулите, които изграждат въздуха. По този начин има електронни лавини, иначе наречени стримери. Те са канали, които, сливайки се един с друг, предизвикват ярка, топлоизолирана мълния. Стига до земята под формата на малка стълбичка, защото по пътя му има препятствия и за да ги заобиколи, сменя посоката. Скоростта на движение е приблизително 50 000 километра в секунда.

След като светкавицата измине своя път, тя прекратява движението си за няколко десетки микросекунди, докато светлината отслабва. След това започва следващият етап: повторението на изминатия път. Последният разряд надминава всички предишни по яркост, силата на тока в него може да достигне стотици хиляди ампера. Температурата вътре в канала варира около 25 000 градуса. Този тип светкавица е най-дългата, така че последствията могат да бъдат опустошителни.

Перлена светкавица

Когато отговаряте на въпроса какъв вид са светкавиците, не можете да изпуснете от поглед такъв рядък природен феномен. Най-често изхвърлянето преминава след линейния и напълно повтаря неговата траектория. Едва сега изглежда като топки, които са на разстояние една от друга и приличат на мъниста, изработени от благороден материал. Такава мълния е придружена от най-силните и въртящи се звуци.

Кълбовидна мълния

Природен феномен, когато мълнията приема формата на топка. В този случай траекторията на полета му става непредвидима, което го прави още по-опасен за хората. В повечето случаи такава електрическа бучка се среща заедно с други видове, но фактът на появата й дори при слънчево време е записан.

Как се образува Този въпрос е най-често задаван от хората, които са се сблъскали с това явление. Както всеки знае, някои неща са отлични проводници на електричество и затова именно в тях, натрупвайки своя заряд, започва да се появява топката. Може да се появи и от основната мълния. Очевидци разказват, че се появява от нищото.

Диаметърът на мълнията варира от няколко сантиметра до метър. Що се отнася до цвета, има няколко опции: от бяло и жълто до ярко зелено, изключително рядко се среща черна електрическа топка. След бързо спускане се движи хоризонтално, на около метър от повърхността на земята. Такава мълния може внезапно да промени траекторията си и също толкова внезапно да изчезне, освобождавайки огромна енергия, поради което се случва топене или дори унищожаване на различни обекти. Тя живее от десет секунди до няколко часа.

светкавица спрайт

Съвсем наскоро, през 1989 г., учените откриха друг вид светкавица, която беше наречена спрайт. Откритието става съвсем случайно, тъй като явлението е изключително рядко и продължава само десети от секундата. Те се отличават от другите по височината, на която се появяват - приблизително 50-130 километра, докато други подвидове не преодоляват 15-километровата линия. Също така светкавичният спрайт има огромен диаметър, който достига 100 км. Те изглеждат вертикални и мигат в клъстери. Цветът им варира в зависимост от състава на въздуха: по-близо до земята, където има повече кислород, те са зелени, жълти или бели, но под въздействието на азот, на надморска височина над 70 km, те придобиват ярък червен нюанс.

Поведение по време на гръмотевична буря

Всички видове мълнии носят изключителна опасност за здравето и дори човешкия живот. За да избегнете токов удар, трябва да спазвате следните правила на открити места:

1. В тази ситуация най-високите обекти попадат в рисковата група, така че откритите площи трябва да се избягват. За да станете по-ниски, най-добре е да седнете и да поставите главата и гърдите си на коленете си, в случай на поражение тази поза ще защити всичко жизненоважно важни органи. В никакъв случай не трябва да лежите плоски, за да не увеличите зоната на възможното попадение.
2. Освен това не се крийте под високи дървета и незащитени конструкции или метални предмети (например навес за пикник) ще бъдат нежелан подслон.
3. По време на гръмотевична буря трябва незабавно да излезете от водата, защото тя е добър проводник. Попадайки в него, мълния може лесно да се разпространи върху човек.
4. При никакви обстоятелства не трябва да използвате мобилния си телефон.
5. За да окажете първа помощ на жертвата, най-добре е да извършите кардиопулмонална реанимация и незабавно да се обадите на спасителната служба.

Правила за поведение в къщата

На закрито също има опасност от нараняване.

1. Ако навън започне гръмотевична буря, първото нещо, което трябва да направите, е да затворите всички прозорци и врати.
2. Всички електрически уреди трябва да бъдат изключени.
3. Стойте далеч от жични телефони и други кабели, те са отлични проводници на електричество. Металните тръби имат същия ефект, така че не трябва да сте близо до водопровод.
4. Знаейки как се прави кълбовидна мълнияи колко непредсказуема е траекторията му, ако все пак влезе в стаята, трябва незабавно да я напуснете и да затворите всички прозорци и врати. Ако тези действия не са възможни, по-добре е да стоите неподвижно.

Природата все още е извън контрола на човека и крие много опасности. Всички видове мълнии по своята същност са най-мощните електрически разряди, които са няколко пъти по-мощни от всички изкуствено създадени от човека източници на ток.

Лекар биологични науки, кандидат на физико-математическите науки К. БОГДАНОВ.

Във всеки момент в различни точкиЗемята блести със светкавици повече от 2000 гръмотевични бури. Във всяка секунда около 50 мълнии удрят земната повърхност, а средно всяка от тях квадратен километърмълния удря шест пъти в годината. Б. Франклин също показа, че мълнията удря земята от гръмотевични облаци - това са електрически разряди, които прехвърлят отрицателен заряд от няколко десетки висулки към нея, а амплитудата на тока по време на удар от мълния е от 20 до 100 kA. Високоскоростната фотография показа, че разрядът на мълнията продължава няколко десети от секундата и се състои от няколко още по-кратки разряда. Мълниите отдавна представляват интерес за учените, но в наше време знаем само малко повече за тяхната природа, отколкото преди 250 години, въпреки че успяхме да ги открием дори на други планети.

Наука и живот // Илюстрации

Способността да се електрифицира чрез триене на различни материали. Материалът от търкащата се двойка, която е по-високо в таблицата, е положително заредена, а под нея е отрицателно заредена.

Отрицателно зареденото дъно на облака поляризира повърхността на Земята под него, така че да е положително заредено и когато възникнат условия за електрическа повреда, възниква удар от мълния.

Разпределение на честотата на гръмотевичните бури по повърхността на сушата и океаните. Най-тъмните места на картата съответстват на честоти не повече от 0,1 гръмотевични бури годишно на квадратен километър, а най-ярките - повече от 50.

Чадър с гръмоотвод. Моделът е бил продаден през 19 век и е бил търсен.

Стрелбата с течност или лазер към гръмотевичен облак, надвиснал над стадиона, отклонява светкавицата настрани.

Няколко удара от мълния, причинени от изстрелване на ракета в гръмотевичен облак. Лявата вертикална линия е следата на ракетата.

Голям "разклонен" фулгурит с тегло 7,3 кг, намерен от автора в покрайнините на Москва.

Кухи цилиндрични фрагменти от фулгурит, образувани от разтопен пясък.

Бял фулгурит от Тексас.

Светкавицата е вечен източник на презареждане на електрическото поле на Земята. В началото на 20 век атмосферните сонди се използват за измерване на електрическото поле на Земята. Силата му на повърхността се оказа около 100 V/m, което съответства на общия заряд на планетата около 400 000 C. Като носители на заряд в земната атмосфера служат йони, чиято концентрация нараства с височина и достига максимум на височина 50 км, където под действието на космическото лъчение се е образувал електропроводим слой - йоносферата. Следователно електрическото поле на Земята е полето на сферичен кондензатор с приложено напрежение около 400 kV. Под действието на това напрежение от горните слоеве към долните протича ток от 2-4 kA, чиято плътност е 1-2. 10 -12 A/m 2 , като се отделя енергия до 1,5 GW. И това електрическо поле би изчезнало, ако нямаше мълния! Следователно при хубаво време електрическият кондензатор - Земята - се разрежда, а по време на гръмотевична буря се зарежда.

Човек не усеща електрическото поле на Земята, тъй като тялото му е добър проводник. Следователно зарядът на Земята също е на повърхността на човешкото тяло, като локално изкривява електрическото поле. Под гръмотевичен облак плътността на положителните заряди, индуцирани на земята, може да се увеличи значително, а силата на електрическото поле може да надхвърли 100 kV / m, 1000 пъти повече от стойността си при хубаво време. В резултат на това положителният заряд на всеки косъм на главата на човек, стоящ под гръмотевичен облак, се увеличава със същото количество и те, отблъсквайки се един от друг, стоят на крака.

Електрификация - отстраняване на "зареден" прах.За да разберем как облак разделя електрическите заряди, нека си припомним какво е наелектризиране. Най-лесният начин да заредите едно тяло е като го потъркате в нещо друго. Електрификацията чрез триене е най-старият метод за получаване на електрически заряди. Самата дума "електрон" в превод от гръцки на руски означава кехлибар, тъй като кехлибарът винаги е бил отрицателно зареден, когато се търка върху вълна или коприна. Големината на заряда и неговият знак зависят от материала на търкащите се тела.

Смята се, че тялото, преди да бъде потъркано в друго, е електрически неутрално. Наистина, ако заредено тяло бъде оставено във въздуха, тогава по него ще започнат да полепват противоположно заредени прахови частици и йони. Така на повърхността на всяко тяло има слой "зареден" прах, който неутрализира заряда на тялото. Следователно наелектризирането чрез триене е процес на частично отстраняване на "зареден" прах от двете тела. В този случай резултатът ще зависи от това колко по-добре или по-зле се отстранява "зареденият" прах от триещите се тела.

Облакът е фабрика за производство на електрически заряди.Трудно е да си представим, че има няколко материала, изброени в таблицата в облака. По телата обаче може да се появи различен "зареден" прах, дори и да са направени от един и същи материал - достатъчно е повърхностната микроструктура да се различава. Например, когато гладко тяло се трие в грапаво, и двете ще бъдат наелектризирани.

Гръмотевичен облак е голяма сумапара, част от която кондензира в малки капчици или ледени късове. Горна част гръмотевичен облакможе да се намира на височина 6-7 km, а дъното виси над земята на височина 0,5-1 km. Над 3-4 км облаците се състоят от ледени късове с различни размери, тъй като там температурата винаги е под нулата. Тези кубчета лед са в постоянно движениепричинени от възходящи течения топъл въздухот нагрятата повърхност на земята. Малките парчета лед се отнасят по-лесно от големите от възходящи въздушни течения. Ето защо, "пъргави" малки парчета лед се движат навътре Горна частоблаци, през цялото време се сблъскват с големи. При всеки такъв сблъсък се получава наелектризиране, при което големите парчета лед се зареждат отрицателно, а малките - положително. С течение на времето положително заредените малки парчета лед са в горната част на облака, а отрицателно заредените големи - в дъното. С други думи, горната част на гръмотевична буря е положително заредена, докато долната е отрицателно заредена. Всичко е готово за разряд на мълния, при който се получава разпадане на въздуха и отрицателен заряд от дъното на гръмотевичния облак потича към Земята.

Светкавица - здравей от космоса и източника рентгеново лъчение. Самият облак обаче не е в състояние да се наелектризира, така че да предизвика разряд между своите отдолуи земята. Напрегнатостта на електрическото поле в гръмотевичен облак никога не надвишава 400 kV/m, а електрическият пробив във въздуха възниква при сила, по-голяма от 2500 kV/m. Следователно, за да възникне мълния, е необходимо нещо друго освен електрическо поле. През 1992 г. руският учен А. Гуревич от Институт по физикатях. П. Н. Лебедев от Руската академия на науките (FIAN) предположи, че един вид запалване за мълния може да бъде космически лъчи- високоенергийни частици, които падат на Земята от космоса със скорост, близка до светлинната. Хиляди такива частици всяка секунда бомбардират всяка квадратен метърземна атмосфера.

Според теорията на Гуревич, частица космическо лъчение, сблъсквайки се с молекула на въздуха, я йонизира, което води до образуването на огромен брой високоенергийни електрони. Веднъж попаднали в електрическото поле между облака и земята, електроните се ускоряват до скорост, близка до светлинната, йонизирайки пътя на своето движение и по този начин предизвиквайки лавина от електрони, движещи се с тях към земята. Йонизираният канал, създаден от тази лавина от електрони, се използва от мълнията за разреждане (виж "Наука и живот" № 7, 1993 г.).

Всеки, който е виждал мълния, е забелязал, че това не е ярко светеща права линия, свързваща облака и земята, а прекъсната линия. Следователно процесът на образуване на проводящ канал за мълния разряд се нарича неговият "стъпков лидер". Всяко от тези „стъпала“ е мястото, където електроните, ускорени до почти светлинни скорости, спират поради сблъсъци с въздушни молекули и променят посоката на движение. Доказателство за такова тълкуване на стъпаловиден характер на мълнията са рентгеновите проблясъци, съвпадащи с моментите, когато мълнията, като че ли се спъва, променя траекторията си. Последните проучвания показват, че мълнията е доста мощен източник на рентгеново лъчение, чийто интензитет може да достигне до 250 000 електронволта, което е около два пъти повече от използваното при рентгенография на гръдния кош.

Как да задействам мълния?Много е трудно да се проучи какво ще се случи на неразбираемо място и кога. Именно така са работили дълги години учените, изучаващи природата на мълнията. Смята се, че бурята в небето се води от пророк Илия и не ни е дадено да знаем неговите планове. Въпреки това учените се опитват да заменят пророк Илия от много дълго време, създавайки проводящ канал между гръмотевичен облак и земята. Б. Франклин за това по време на гръмотевична буря стартира хвърчило, завършващ с тел и връзка метални ключове. Правейки това, той предизвика слаби разряди, протичащи по жицата, и беше първият, който доказа, че мълнията е отрицателен електрически разряд, протичащ от облаците към земята. Експериментите на Франклин бяха изключително опасни и един от тези, които се опитаха да ги повторят, руският академик Г. В. Ричман, почина през 1753 г. от удар от мълния.

През 90-те години на миналия век изследователите се научиха как да призовават мълния, без да застрашават живота си. Един от начините да извикате мълния е да изстреляте от земята малка ракетаправо в бурята. По цялата траектория ракетата йонизира въздуха и по този начин създава проводящ канал между облака и земята. И ако отрицателният заряд на дъното на облака е достатъчно голям, тогава по създадения канал възниква мълния, всички параметри на която се записват от устройства, разположени близо до стартовата площадка на ракетата. За да създадете повече По-добри условияза разряд на мълния към ракетата е прикрепена метална жица, която я свързва със земята.

Светкавицата: дарител на живот и двигател на еволюцията. През 1953 г. биохимиците С. Милър (Стенли Милър) и Г. Юри (Харолд Юри) показаха, че един от "градивните елементи" на живота - аминокиселините могат да бъдат получени чрез преминаване на електрически разряд през водата, в която газовете на "примитивната" атмосфера на Земята се разтварят (метан, амоняк и водород). Петдесет години по-късно други изследователи повториха тези експерименти и получиха същите резултати. По този начин, научна теорияпроизходът на живота на Земята отрежда основна роля на мълнията.

Когато през бактериите преминават кратки токови импулси, в тяхната обвивка (мембрана) се появяват пори, през които вътре могат да преминат ДНК фрагменти от други бактерии, задействайки един от механизмите на еволюцията.

Защо гръмотевичните бури са толкова редки през зимата?Ф. И. Тютчев, след като написа „Обичам гръмотевична буря в началото на май, когато първата гръмотевици през пролетта ...“, знаеше, че през зимата почти няма гръмотевични бури. За образуването на гръмотевичен облак са необходими възходящи потоци от влажен въздух. Концентрация наситени паринараства с температурата и достига своя максимум през лятото. Температурната разлика, от която зависят възходящите въздушни течения, е толкова по-голяма, колкото по-висока е температурата му в близост до земната повърхност, тъй като на надморска височина от няколко километра температурата му не зависи от сезона. Това означава, че интензивността на възходящите течения също е максимална през лятото. Затова имаме най-често гръмотевични бури през лятото, а на север, където е студено през лятото, гръмотевичните бури са доста редки.

Защо гръмотевичните бури са по-чести над сушата, отколкото над морето?За да може облакът да се разреди, трябва да има достатъчен брой йони във въздуха под него. Въздухът, състоящ се само от азотни и кислородни молекули, не съдържа йони и е много трудно да се йонизира дори в електрическо поле. Но ако във въздуха има много чужди частици, като прах, тогава има и много йони. Йоните се образуват от движението на частици във въздуха по същия начин, както се наелектризират от триене един в друг. различни материали. Очевидно във въздуха над сушата има много повече прах, отколкото над океаните. Ето защо гръмотевичните бури тътнят над сушата по-често. Също така е отбелязано, че на първо място мълнията удря онези места, където концентрацията на аерозоли във въздуха е особено висока - дим и емисии от нефтопреработвателната промишленост.

Как Франклин отклони светкавицата.За щастие, повечето мълнии се случват между облаците и следователно не представляват заплаха. Въпреки това се смята, че светкавицата убива повече от хиляда души по света всяка година. Поне в Съединените щати, където се води такава статистика, около 1000 души са засегнати от мълнии всяка година и повече от сто умират. Учените отдавна се опитват да предпазят хората от това „наказание на Бог“. Например, изобретателят на първия електрически кондензатор(от лайденски буркан) Питер ван Мушенбрук (1692-1761) в статия за електричеството, написана за известната Френска енциклопедия, защитена традиционни начинипредотвратяване на мълнии - камбанен звън и топовен огън, които според него са доста ефективни.

Бенджамин Франклин, опитвайки се да защити Капитолия на столицата на Мериленд, през 1775 г. прикрепи дебел железен прът към сградата, която се извисяваше на няколко метра над купола и беше свързана със земята. Ученият отказал да патентова изобретението си, желаейки то да служи на хората възможно най-скоро.

Новината за гръмоотвода на Франклин бързо се разпространява в цяла Европа и той е избран във всички академии, включително руската. В някои страни обаче набожното население посрещна това изобретение с възмущение. Самата идея, че човек може толкова лесно и просто да укроти основното оръжие на „Божия гняв“, изглеждаше богохулство. Затова на различни места хората чупели гръмоотводи по благочестиви причини. Любопитен инцидент се случил през 1780 г. в малкото градче Сен Омер в Северна Франция, където жителите на града поискали премахването на желязна гръмоотводна мачта и делото стигнало до съд. Младият адвокат, който защити гръмоотвода от атаките на мракобесните, изгради своята защита върху факта, че както човешкият ум, така и способността му да побеждава силите на природата са божествен произход. Всичко, което помага за спасяването на живот, е за добро – аргументира се младият юрист. Той спечели процеса и спечели голяма слава. Адвокатът се казваше Максимилиан Робеспиер. Е, сега портретът на изобретателя на гръмоотвода е най-желаната репродукция в света, защото украсява добре познатата банкнота от сто долара.

Как можете да се предпазите от мълния с водоструйка и лазер. Наскоро беше предложено нов начинборба с мълния. Гръмоотвод ще бъде създаден от... струя течност, която ще бъде изстреляна от земята директно в гръмотевични облаци. Светкавичната течност е физиологичен разтвор, към който се добавят течни полимери: солта има за цел да повиши електропроводимостта, а полимерът предотвратява "разпадането" на струята на отделни капчици. Диаметърът на струята ще бъде около сантиметър и максимална височина- 300 метра. Когато течният гръмоотвод бъде финализиран, той ще бъде оборудван със спортни и детски площадки, където фонтанът ще се включва автоматично, когато напрегнатостта на електрическото поле стане достатъчно висока и вероятността от удар от мълния е максимална. Заряд ще потече надолу по поток от течност от гръмотевичен облак, правейки светкавицата безопасна за другите. Подобна защита срещу мълния може да се направи с помощта на лазер, чийто лъч, йонизирайки въздуха, ще създаде канал за електрически разряд далеч от тълпи от хора.

Може ли светкавицата да ни подведе?Да, ако използвате компас. AT известен романГ. Мелвила "Моби Дик" описва точно такъв случай, когато мълния, която създава силно магнитно поле, ремагнетизира иглата на компаса. Капитанът на кораба обаче взел шевна игла, ударил я, за да я магнетизира, и я заменил със счупена игла на компас.

Може ли да бъдете ударен от мълния в къща или самолет?За съжаление да! Токът от мълния може да влезе в къщата през телефонен проводник от близък стълб. Затова по време на гръмотевична буря се опитайте да не използвате обикновен телефон. Смята се, че говоренето по радиотелефон или по мобилен телефон е по-безопасно. Не докосвайте тръби по време на гръмотевични бури централно отоплениеи водопровод, който свързва къщата със земята. По същите причини експертите съветват по време на гръмотевична буря да се изключват всички електрически уреди, включително компютри и телевизори.

Що се отнася до самолетите, най-общо казано, те се опитват да летят над райони с гръмотевична буря. И все пак средно един от самолетите бива удрян от мълния веднъж годишно. Токът му не може да удари пътниците, тече по външната повърхност на самолета, но може да извади от строя радиокомуникациите, навигационното оборудване и електрониката.

Фулгуритът е вкаменена мълния.По време на разряд на мълния се освобождават 10 9 -10 10 джаула енергия. Повечето от тях се изразходват за създаване ударна вълна(гръм), нагряване на въздуха, светкавица и други електромагнитни вълни, и само малка част се откроява в точката, където мълнията влиза в земята. Въпреки това, дори тази "малка" част е напълно достатъчна, за да предизвика пожар, да убие човек и да разруши сграда. Светкавицата може да нагрее канала, през който се движи, до 30 000 ° C, пет пъти температурата на повърхността на Слънцето. Температурата вътре в мълнията е много по-висока от температурата на топене на пясъка (1600-2000°C), но дали пясъкът се топи или не също зависи от продължителността на светкавицата, която може да варира от десетки микросекунди до десети от секундата . Амплитудата на импулса на тока на мълнията обикновено е равна на няколко десетки килоампера, но понякога може да надхвърли 100 kA. Най-мощната мълния предизвиква раждането на фулгурити - кухи цилиндри от разтопен пясък.

Думата "фулгурит" идва от латинското fulgur, което означава мълния. Най-дългият от изкопаните фулгурити отиде под земята на дълбочина повече от пет метра. Фулгуритите се наричат ​​още твърдо вещество за претопяване скали, образуван от удар на мълния; понякога са в големи количествасреща се по скалисти планински върхове. Фулгуритите, съставени от претопен силициев диоксид, обикновено са конусовидни тръби с дебелина колкото молив или пръст. тях вътрешна повърхностгладка и разтопена, а външната е образувана от песъчинки, полепнали по разтопената маса. Цветът на фулгуритите зависи от минералните примеси в песъчливата почва. Повечето от тях са червеникавокафяви, сиви или черни, но се срещат и зеленикави, бели или дори полупрозрачни фулгурити.

Очевидно първото описание на фулгуритите и връзката им с ударите на мълния е направено през 1706 г. от пастор Д. Херман. Впоследствие много открили фулгурити близо до хора, ударени от мълния. Чарлз Дарвин по време на пътуване по светана кораба "Бийгъл", намери на пясъчния бряг близо до Малдонадо (Уругвай) няколко стъклени тръби, които се спускат вертикално на повече от метър в пясъка. Той описва техния размер и свързва образуването им с мълниевите разряди. Известният американски физик Робърт Ууд получи "автограф" от мълнията, която едва не го уби:

"Премина силна гръмотевична буря и небето над нас вече се беше изяснило. Минах през полето, което разделя нашата къща от къщата на моята снаха. Вървях около десет ярда по пътеката, когато изведнъж дъщеря ми Маргарет Спрях за около десет секунди и едва продължих, когато изведнъж яркосиня линия проряза небето с рев на дванадесетинчов оръдие, удари пътеката на двадесет крачки пред мен и издигна огромна колона от пара. Продължих да видя каква следа е оставила мълнията. изгоряла детелина пет инча в диаметър, с дупка в средата половин инч... Върнах се в лабораторията, разтопих осем фунта калай и изсипах в дупката... както трябва да бъде, в дръжката и постепенно се сближава към края. Беше малко по-дълъг от три фута "(цитиран от W. Seabrook. Робърт Ууд. - М .: Наука, 1985, стр. 285 ).

Появата на стъклена тръба в пясъка по време на мълния се дължи на факта, че между песъчинките винаги има въздух и влага. Електричествомълнията за част от секундата нагрява въздуха и водните пари до огромни температури, причинявайки експлозивно повишаване на въздушното налягане между песъчинките и неговото разширяване, което Ууд чу и видя, като по чудо не стана жертва на мълния. Разширяващият се въздух образува цилиндрична кухина вътре в разтопения пясък. Последвалото бързо охлаждане фиксира фулгурита - стъклена тръба в пясъка.

Често внимателно изкопан от пясъка, фулгуритът е оформен като корен на дърво или клон с множество разклонения. Такива разклонени фулгурити се образуват, когато мълниеносният разряд удари мокър пясък, който, както знаете, има по-висока електропроводимост от сухия пясък.В тези случаи токът на мълния, навлизайки в почвата, веднага започва да се разпространява в страни, образувайки структура, подобна на корена на дърво и полученият фулгурит само повтаря тази форма. Фулгуритът е много крехък и опитите за отстраняване на полепналия пясък често водят до неговото унищожаване. Това е особено вярно за разклонени фулгурити, образувани в мокър пясък.