Kako nastaje munja? Zašto munje sijevaju i gromovi tutnje.

Zanimljivosti o munjama. Asteci su vjerovali da munja, koja prosijeca zrak i ulazi u zemlju, prati duše mrtvih in podzemlje. U nastavku donosimo niz naučno dokazanih činjenica o munjama.
Na Zemlji se dešava oko 1800 oluja s grmljavinom dok čitate ove riječi.

Svake godine Zemlja je izložena 25.000.000 udara groma, što je više od 100 udara munje u sekundi.

Prosječna munja traje tri četvrtine sekunde, ima temperaturu od oko 28 hiljada stepeni Celzijusa, što je 5 puta toplije od površine Sunca, a duga je 8 kilometara ili više.

Energija prosječne munje bila je dovoljna da napaja sijalicu od 100 W tokom 90 dana.

"Grom nikada ne udara dvaput u isto mjesto", nažalost, ovo je mit. Grom može pogoditi isto mjesto više puta.

Ponekad, nakon udara groma, drveće ne može biti spaljeno ili povrijeđeno. Struja prolazi kroz mokru koru i ide u zemlju.

Zbog visoke temperature, munje koje padaju u pijesak rastapaju ga u staklo. Prošetate li pješčanim mjestima nakon grmljavine, možete pronaći komadiće stakla.

Ako ste u mokroj odeći, onda će munja učiniti manje štete.

Munje postoje i na drugim planetama kao što su Venera, Saturn, Jupiter i Uran.

Grmljavina nakon udara groma može se čuti na udaljenosti od 12 kilometara od mjesta udara.

Istovremeno, na Zemlji može postojati od 100 do 1000 vatrenih lopti, ali šansa da ćete je vidjeti barem jednom u životu je 0,01% (Tako da sam imao sreće, jer je jednom jedna od ovih uletjela u naš stan).

Šansa da umrete od udara groma je 1 prema 2 000 000. Imate iste šanse da umrete od pada iz kreveta.

Kada udari u osobu, munja na njemu ostavlja karakteristične opekotine koje imaju obrise munje. Postoje trenuci kada udar groma izaziva opekotine na ljudskom tijelu u obliku obližnjih predmeta - drveća, zgrada i drugih stvari. Kako grom može da projektuje ove stvari još uvek nije otkriveno.

Oko 71% ljudi koje je udario grom je preživjelo.

Država Florida u Sjedinjenim Državama poznata je kao "Država smrti". Ova država ima 2 puta više smrtnih slučajeva od munje nego bilo koja druga država na Zemlji.

Svake godine samo u Sjedinjenim Državama udari groma ubiju 200 ljudi. Poređenja radi, ne više od 90 ljudi godišnje umire od posljedica napada ajkula širom svijeta.

Munja svira suštinsku ulogu u formiranju ozona. Kada električna energija prolazi kroz atmosferu i zbog najviših temperatura nastaje ozon.

Munja

Često mislimo da je električna energija nešto što se proizvodi samo u elektranama, a nikako u vlaknastim masama vodenih oblaka, koji su toliko razrijeđeni da lako možete zabiti ruku u njih. Međutim, u oblacima postoji električna energija, kao i u ljudskom tijelu.

Priroda električne energije

Sva tijela su sastavljena od atoma, od oblaka i drveća do ljudsko tijelo. Svaki atom ima jezgro koje sadrži pozitivno nabijene protone i neutralne neutrone. Izuzetak je najjednostavniji atom vodika, u čijem jezgru nema neutrona, već samo jedan proton.

Negativno nabijeni elektroni kruže oko jezgra. Pozitivni i negativni naboji se međusobno privlače, pa se elektroni okreću oko jezgre atoma, kao pčele oko slatke pite. Privlačenje između protona i elektrona je zbog elektromagnetne sile. Dakle, struja je prisutna svuda gde pogledamo. Kao što vidimo, sadržan je i u atomima.

AT normalnim uslovima Pozitivni i negativni naboji svakog atoma međusobno se balansiraju, tako da tijela sastavljena od atoma obično nemaju neto naboj, bilo pozitivan ili negativan. Kao rezultat toga, kontakt s drugim predmetima ne uzrokuje električno pražnjenje. Ali ponekad balans električnih naboja u telima mogu biti slomljeni. To možete i sami iskusiti kada ste kod kuće po hladnom zimskom danu. Kuća je vrlo suha i vruća. Ti, premetajući bosim nogama, hodaš po palati. Bez vašeg znanja, neki od elektrona sa vaših tabana su prešli na atome tepiha.

Povezani materijali:

Zašto su munje različitih boja?

Sada nosite električni naboj, jer broj protona i elektrona u vašim atomima više nije uravnotežen. Sada pokušajte uhvatiti metalnu kvaku na vratima. Između vas i nje će proletjeti iskra, a vi ćete osjetiti strujni udar. Evo šta se dogodilo – vaše tijelo, koje nema dovoljno elektrona da postigne električnu ravnotežu, nastoji da uspostavi ravnotežu zbog sila elektromagnetne privlačnosti. I obnavlja se. Postoji tok elektrona između ruke i kvake prema ruci. Da je soba mračna, vidjeli biste iskre. Svjetlost je vidljiva jer elektroni emituju kvante svjetlosti kada skaču. Ako je soba tiha, čut ćete lagano pucketanje.

Struja nas svuda okružuje i sadržana je u svim tijelima. Oblaci u tom smislu nisu izuzetak. Na pozadini plavo nebo izgledaju veoma bezopasno. Ali baš kao što ste u sobi, oni mogu nositi električni naboj. Ako jeste, pazite! Kada oblak uspostavi električnu ravnotežu u sebi, izbija cijeli vatromet.

Kako se pojavljuju munje?

Evo šta se dešava: u mračnom ogromnom grmljavinskom oblaku, moćno vazdušne struje, koji guraju zajedno razne čestice - zrnca okeanske soli, prašine i tako dalje. Na isti način na koji se vaši tabani oslobađaju od elektrona trljanjem o tepih, a čestice u oblaku se oslobađaju od elektrona sudarom, koji skaču na druge čestice. Dakle, dolazi do preraspodjele optužbi. Neke čestice koje su izgubile svoje elektrone jesu pozitivan naboj, ostali koji su preuzeli dodatne elektrone sada imaju negativan naboj.

Povezani materijali:

Kiša na drugim planetama

Iz razloga koji nisu sasvim jasni, teže čestice su negativno nabijene, dok su lakše čestice pozitivno. Dakle, teži Donji dio oblaci su negativno nabijeni. Negativno nabijeni donji dio oblaka odbija elektrone prema zemlji, jer se slični naboji odbijaju. Tako se ispod oblaka formira pozitivno nabijeni dio zemljine površine. Zatim, tačno po istom principu, po kojem iskra skoči između vas i kvake, ista iskra će skočiti između oblaka i zemlje, samo jako velika i moćna, ovo je munja. Elektroni lete ogromnim cik-cak prema zemlji, pronalazeći tamo svoje protone. Umjesto jedva čujnog pucketanja, čuje se snažan udar grmljavine.

Munja je divan i uzbudljiv prirodni fenomen. Istovremeno je jedan od najopasnijih i nepredvidivih prirodne pojave. Ali šta zapravo znamo o munjama? Naučnici širom svijeta sakupljaju munjevite činjenice, pokušavaju da ih reproduciraju u svojim laboratorijama, izmjere im snagu i temperaturu, ali još uvijek nisu u stanju odrediti prirodu munje i predvidjeti njeno ponašanje. Ali ipak, pogledajmo zanimljive činjenice o munjama koje su već poznate.

U ovom trenutku u svijetu bjesni oko 1800 oluja.

Svake godine Zemlja doživi u prosjeku 25 miliona udara groma ili preko sto hiljada grmljavina. To je više od 100 udara groma u sekundi.

Prosječan udar groma traje četvrt sekunde.

Možete čuti grmljavinu 20 kilometara od munje.

Pražnjenje groma se širi brzinom od oko 190.000 km/s.

Prosječna dužina pražnjenja groma je 3-4 kilometra.

Neke munje putuju u vazduhu uvijenom putanjom, koja u prečniku ne sme biti veća od debljine vašeg prsta, a dužina puta munje će biti 10-15 kilometara.

Temperatura tipične munje može premašiti 30.000 stepeni Celzijusa - to je oko 5 puta više od površinske temperature sunca.

"Grom nikada ne udara dvaput na isto mjesto." Nažalost, ovo je mit. Grom često udara na isto mjesto više puta.

Stari Grci su vjerovali da kada munja udari u more, pojavljuje se novi biser.

Drveće ponekad može podnijeti udar groma, a ipak se ne zapaliti. To je zato što električna energija prolazi kroz mokru površinu ravno u zemlju.

Kada udari grom, pijesak se pretvara u staklo. Nakon grmljavine, možete pronaći staklene pruge u pijesku.

Ako vam je odjeća mokra, onda će vam grom nanijeti manje štete.

Tokom 6-satnog nevremena širom Sjedinjenih Država, 15.000 munja je zaiskrilo na nebu. Postojao je osjećaj da munja neprestano gori.

Na samom visoka zgrada u svijetu - CN toranj, grom udara oko 78 puta godišnje.

Bljeskovi munje se takođe mogu videti na Veneri, Jupiteru, Saturnu i Uranu.

U srednjem vijeku se vjerovalo da su gromovi i munje potomci đavola, a crkvena zvona tjeraju zle duhove. Stoga su monasi tokom grmljavine neprestano pokušavali zvoniti na zvona i, shodno tome, najčešće su postajali žrtve munje.

Iracionalni strah od munje naziva se keraunofobija. Strah od groma - bronhofobija.

U isto vrijeme na Zemlji postoji između 100 i 1000 slučajeva loptaste munje, ali šansa da ćete vidjeti barem jednu od njih je 0,01%.

U proseku, oko 550 ljudi umre od udara groma u Rusiji.

Približno četvrtina svih ljudi koji su postali žrtve munje umre.

Muškarci stradaju od groma oko 6 puta češće nego žene.

Telefon je jedan od najčešćih uzroka udara groma u osobu. Nemojte razgovarati telefonom tokom grmljavine, čak ni u zatvorenom prostoru. Nakon udara groma, na ljudskom tijelu ostaju razgranate pruge - znaci munje. Nestaju kada se pritisne prstom.

Ponovno štampanje članaka i fotografija dozvoljeno je samo uz hipervezu na stranicu:

Munja je jedan od onih prirodnih fenomena koji su dugo izazivali strah u ljudskom rodu. Najveći umovi, poput Aristotela ili Lukrecija, nastojali su da shvate njegovu suštinu. Vjerovali su da se radi o kugli koja se sastoji od vatre i stisnuta u vodenu paru oblaka, koja se, povećavajući veličinu, probija kroz njih i brzom iskrom pada na tlo.

Pojam munje i njegovo porijeklo

Najčešće se formiraju munje koje su prilično velike. Gornji dio se može nalaziti na nadmorskoj visini od 7 kilometara, a donji - samo 500 metara iznad tla. S obzirom na temperaturu atmosferskog zraka, možemo zaključiti da se na nivou od 3-4 km voda smrzava i pretvara u ledene plohe, koje se sudarajući jedna s drugom naelektriziraju. Oni koji imaju najveća veličina, primaju negativan naboj, a najmanji - pozitivan. Na osnovu svoje težine, ravnomjerno su raspoređeni u oblaku po slojevima. Približavajući se jedan drugom, formiraju plazma kanal iz kojeg se dobija električna iskra, nazvana munja. Svoj izlomljeni oblik dobio je zbog činjenice da se na putu do tla često nalaze razne čestice zraka koje formiraju barijere. A da biste ih zaobišli, morate promijeniti putanju.

Fizički opis munje

Pražnjenje groma oslobađa 109 do 1010 džula energije. Tako kolosalna količina električne energije u više troši se na stvaranje svjetlosnog bljeska i koji se inače naziva grmljavina. Ali čak i mali dio munje dovoljan je da učini nezamislive stvari, na primjer, njegovo pražnjenje može ubiti osobu ili uništiti zgradu. Još jedna zanimljiva činjenica je da je prirodni fenomen sposoban da otopi pijesak, formirajući šuplje cilindre. Ovaj efekat se postiže zahvaljujući visokoj temperaturi unutar munje, može dostići 2000 stepeni. Vrijeme udara o tlo je također različito, ne može biti duže od sekunde. Što se tiče snage, amplituda impulsa može doseći stotine kilovata. Kombinacijom svih ovih faktora dobija se najmoćnije prirodno pražnjenje struje, koje donosi smrt svemu što dotakne. Sve postojeće vrste munje su vrlo opasne, a susret s njima je krajnje nepoželjan za osobu.

Formiranje grmljavine

Sve vrste munja ne mogu se zamisliti bez grmljavine, koja ne nosi istu opasnost, ali u nekim slučajevima može dovesti do kvara na mreži i drugih tehničkih problema. Nastaje zbog činjenice da se topli talas vazduha, zagrejan munjom na temperaturu topliju od sunca, sudara sa hladnim. Zvuk koji nastaje zbog toga nije ništa drugo do val uzrokovan vibracijama zraka. U većini slučajeva, volumen se povećava prema kraju rolne. To je zbog refleksije zvuka od oblaka.

Šta su munje

Ispostavilo se da su svi različiti.

1. Linijska munja- najčešća sorta. Električni udar izgleda kao obraslo drvo okrenuto naopako. Iz glavnog kanala polazi nekoliko tanjih i kraćih "procesa". Dužina takvog pražnjenja može doseći 20 kilometara, a trenutna snaga je 20.000 ampera. Brzina kretanja je 150 kilometara u sekundi. Temperatura plazme koja ispunjava kanal munje dostiže 10.000 stepeni.

2. Unutaroblačne munje – nastanak ove vrste prati promena električnih i magnetnih polja, emituju se i radio talasi. Takav kotrljaj će se najvjerovatnije naći bliže ekvatoru. U umjerenim geografskim širinama pojavljuje se izuzetno rijetko. Ako u oblaku ima munje, onda strani predmet koji narušava integritet školjke, kao što je elektrificirana letjelica ili metalni kabel, također može navesti da izađe. Dužina može varirati od 1 do 150 kilometara.

3. Prizemna munja - ovu vrstu prolazi kroz nekoliko faza. Udarna jonizacija počinje na prvom od njih, koji se stvara na početku slobodnih elektrona, uvek su prisutni u vazduhu. Pod uticajem električno polje elementarne čestice postižu velike brzine i krenuti prema zemlji, sudarajući se s molekulima koji čine zrak. Dakle, postoje elektronske lavine, inače zvane strimeri. To su kanali koji, spajajući se jedan s drugim, uzrokuju sjajnu, toplinski izoliranu munju. Do tla stiže u obliku malih ljestvi, jer se na njegovom putu nalaze prepreke, a da bi ih zaobišao mijenja smjer. Brzina kretanja je oko 50.000 kilometara u sekundi.

Nakon što munja prođe svoj put, ona završava svoje kretanje na nekoliko desetina mikrosekundi, dok svjetlost slabi. Nakon toga počinje sljedeća faza: ponavljanje prijeđenog puta. Najnovije pražnjenje premašuje sva prethodna po svjetlini, trenutna snaga u njemu može doseći stotine hiljada ampera. Temperatura unutar kanala varira oko 25.000 stepeni. Ova vrsta munje je najduža, pa posljedice mogu biti razorne.

Biserna munja

Odgovarajući na pitanje kakve su munje, ne može se izgubiti iz vida tako rijedak prirodni fenomen. Najčešće, pražnjenje prolazi nakon linearnog i potpuno ponavlja svoju putanju. Samo što sada izgleda kao kuglice koje su udaljene jedna od druge i podsjećaju na perle od dragocjenog materijala. Takvu munju prate najglasniji i kotrljajući zvuci.

Kuglasta munja

Prirodni fenomen kada munja ima oblik lopte. U tom slučaju, putanja njegovog leta postaje nepredvidiva, što ga čini još opasnijim za ljude. U većini slučajeva takva električna gruda se javlja zajedno s drugim vrstama, ali je zabilježena činjenica da se pojavljuje čak i po sunčanom vremenu.

Kako se formira Upravo ovo pitanje najčešće postavljaju ljudi koji su se susreli sa ovim fenomenom. Kao što svi znaju, neke stvari su odlični provodnici struje, pa upravo u njima, akumulirajući svoj naboj, počinje izbijati lopta. Može se pojaviti i od glavne munje. Očevici kažu da se pojavljuje niotkuda.

Prečnik munje kreće se od nekoliko centimetara do jednog metra. Što se tiče boje, postoji nekoliko opcija: od bijele i žute do svijetlo zelene, izuzetno je rijetko pronaći crnu električnu kuglu. Nakon brzog spuštanja, kreće se horizontalno, oko metar od površine zemlje. Takva munja može naglo promijeniti svoju putanju i isto tako iznenada nestati, oslobađajući ogromnu energiju, zbog čega dolazi do topljenja ili čak uništavanja raznih objekata. Živi od deset sekundi do nekoliko sati.

munja sprite

Nedavno, 1989. godine, naučnici su otkrili još jednu vrstu munje, koja je tzv sprite. Otkriće se dogodilo sasvim slučajno, jer je fenomen izuzetno rijedak i traje samo desetinke sekunde. Od ostalih se razlikuju po visini na kojoj se pojavljuju - otprilike 50-130 kilometara, dok druge podvrste ne savladavaju liniju od 15 kilometara. Takođe, munja ima ogroman prečnik, koji dostiže 100 km. Pojavljuju se okomito i bljeskaju u klasterima. Boja im varira u zavisnosti od sastava vazduha: bliže zemlji, gde ima više kiseonika, zelene su, žute ili bele, ali pod uticajem azota, na nadmorskoj visini većoj od 70 km, dobijaju svetlu boju. crvena nijansa.

Ponašanje tokom grmljavine

Sve vrste groma nose izuzetnu opasnost po zdravlje, pa čak i ljudski život. Da biste izbjegli strujni udar, na otvorenim prostorima treba se pridržavati sljedećih pravila:

1. U ovoj situaciji najviši objekti spadaju u rizičnu grupu, pa treba izbjegavati otvorena područja. Da biste postali niži, najbolje je sjesti i glavu i prsa staviti na koljena, u slučaju poraza ovaj stav će zaštititi sve vitalno važnih organa. Ni u kom slučaju ne biste trebali ležati ravno, kako ne biste povećali područje mogućeg udarca.
2. Također, nemojte se skrivati ​​ispod visokog drveća, a nezaštićene konstrukcije ili metalni predmeti (na primjer, šupa za piknik) bit će nepoželjno sklonište.
3. Za vrijeme grmljavine treba odmah izaći iz vode, jer je dobar provodnik. Ulazeći u njega, pražnjenje groma može se lako proširiti na osobu.
4. Ni u kom slučaju ne smijete koristiti svoj mobilni telefon.
5. Za pružanje prve pomoći žrtvi najbolje je izvršiti kardiopulmonalnu reanimaciju i odmah pozvati spasilačku službu.

Pravila ponašanja u kući

I u zatvorenom prostoru postoji opasnost od povreda.

1. Ako napolju počne grmljavina, prvo što treba učiniti je zatvoriti sve prozore i vrata.
2. Svi električni uređaji moraju biti isključeni.
3. Držite se dalje od žičanih telefona i drugih kablova, oni su odlični provodnici struje. Metalne cijevi imaju isti učinak, tako da ne biste trebali biti u blizini vodovoda.
4. Znajući kako se pravi loptaste munje i koliko je nepredvidiva njegova putanja, ako je ipak ušla u prostoriju, morate je odmah napustiti i zatvoriti sve prozore i vrata. Ako ove radnje nisu moguće, bolje je stajati mirno.

Priroda je još uvijek izvan čovjekove kontrole i nosi mnoge opasnosti. Sve vrste munja su, u suštini, najmoćnija električna pražnjenja, koja su nekoliko puta snažnija od svih vještački stvorenih izvora struje od strane čovjeka.

Doktore biološke nauke, kandidat fizičko-matematičkih nauka K. BOGDANOV.

U svakom trenutku unutra različite tačke Zemlja blista munjama više od 2000 grmljavina. U svakoj sekundi oko 50 munja udari u površinu zemlje, i to u prosjeku svaka od njih kvadratni kilometar grom udara šest puta godišnje. B. Franklin je također pokazao da grom udara u zemlju iz grmljavinskih oblaka - to su električna pražnjenja koja na nju prenose negativan naboj od nekoliko desetina privjesaka, a amplituda struje prilikom udara groma je od 20 do 100 kA. Brza fotografija pokazala je da pražnjenje munje traje nekoliko desetinki sekunde i da se sastoji od nekoliko još kraćih pražnjenja. Munje su dugo bile interesantne naučnicima, ali u naše vrijeme znamo tek nešto više o njihovoj prirodi nego prije 250 godina, iako smo ih mogli otkriti čak i na drugim planetama.

Nauka i život // Ilustracije

Sposobnost naelektrisanja trenjem različitih materijala. Materijal iz para za trljanje, koji je viši u tabeli, je pozitivno naelektrisan, a ispod njega negativno.

Negativno nabijeno dno oblaka polarizuje površinu Zemlje ispod sebe tako da je pozitivno naelektrisano, a kada su uslovi za električni kvar, dolazi do udara groma.

Distribucija učestalosti grmljavina na površini kopna i okeana. Najtamnija mjesta na karti odgovaraju frekvenciji ne većoj od 0,1 grmljavine godišnje po kvadratnom kilometru, a najsvjetlija - više od 50.

Kišobran sa gromobranom. Model je prodat u 19. vijeku i bio je tražen.

Pucanje tečnosti ili lasera u grmljavinski oblak koji visi nad stadionom skreće munju u stranu.

Nekoliko udara groma izazvanih lansiranjem rakete u grmljavinski oblak. Lijeva okomita linija je trag rakete.

Veliki "granasti" fulgurit težine 7,3 kg, koji je autor pronašao na periferiji Moskve.

Šuplji cilindrični fragmenti fulgurita formirani od rastopljenog pijeska.

Bijeli fulgurit iz Teksasa.

Munja je vječni izvor punjenja Zemljinog električnog polja. Početkom 20. veka, atmosferske sonde su korišćene za merenje električnog polja Zemlje. Ispostavilo se da je njegova snaga na površini oko 100 V/m, što odgovara ukupnom naboju planete od oko 400.000 C. Ioni služe kao nosioci naboja u Zemljinoj atmosferi, čija koncentracija raste s visinom i dostiže maksimum na visini od 50 km, gdje je pod djelovanjem kosmičkog zračenja nastao elektroprovodljivi sloj, jonosfera. Dakle, električno polje Zemlje je polje sfernog kondenzatora sa primijenjenim naponom od oko 400 kV. Pod djelovanjem ovog napona struja od 2-4 kA teče iz gornjih slojeva u donje, čija je gustina 1-2. 10 -12 A/m 2 , a oslobađa se energija do 1,5 GW. I ovo električno polje bi nestalo da nije bilo munje! Stoga se u lijepom vremenu električni kondenzator - Zemlja - prazni, a za vrijeme grmljavine puni.

Čovjek ne osjeća električno polje Zemlje, jer je njegovo tijelo dobar provodnik. Stoga je naboj Zemlje i na površini ljudskog tijela, lokalno iskrivljujući električno polje. Pod grmljavinskim oblakom, gustina pozitivnih naelektrisanja induciranih na tlu može se značajno povećati, a jačina električnog polja može premašiti 100 kV/m, 1000 puta veću od vrijednosti po lijepom vremenu. Kao rezultat toga, pozitivni naboj svake dlake na glavi osobe koja stoji pod grmljavinskim oblakom povećava se za istu količinu, a oni, odbijajući se jedni od drugih, stoje na glavi.

Elektrifikacija - uklanjanje "nabijene" prašine. Da bismo razumjeli kako oblak razdvaja električne naboje, prisjetimo se šta je elektrizacija. Najlakši način da napunite tijelo je trljanjem o nešto drugo. Elektrifikacija trenjem je najstarija metoda dobivanja električnih naboja. Sama riječ "elektron" u prijevodu s grčkog na ruski znači ćilibar, budući da je ćilibar uvijek bio negativno nabijen kada se trlja o vunu ili svilu. Veličina naboja i njegov predznak zavise od materijala tijela koji se trlja.

Vjeruje se da je tijelo, prije nego što je trljano o drugo, električno neutralno. Zaista, ako se nabijeno tijelo ostavi u zraku, tada će se suprotno nabijene čestice prašine i ioni početi lijepiti za njega. Dakle, na površini bilo kojeg tijela postoji sloj "nabijene" prašine, koji neutralizira naboj tijela. Stoga je elektrifikacija trenjem proces djelomičnog uklanjanja "nabijene" prašine sa oba tijela. U ovom slučaju, rezultat će ovisiti o tome koliko je bolje ili lošije uklonjena "nabijena" prašina sa tijela koja trljaju.

Oblak je fabrika za proizvodnju električnih punjenja. Teško je zamisliti da postoji nekoliko materijala navedenih u tabeli u oblaku. Međutim, na tijelima se može pojaviti različita "nabijena" prašina, čak i ako su napravljena od istog materijala - dovoljno je da se mikrostruktura površine razlikuje. Na primjer, kada se glatko tijelo trlja o grubo, oba će se naelektrizirati.

Grmljavinski oblak je velika količina pare, čiji se dio kondenzira u sitne kapljice ili ledene plohe. Top grmljavinski oblak može se nalaziti na visini od 6-7 km, a dno visi nad zemljom na visini od 0,5-1 km. Iznad 3-4 km oblaci se sastoje od ledenih ploha različitih veličina, jer je tamo temperatura uvijek ispod nule. Ove kocke leda jesu u stalnom kretanju uzrokovane uzlaznim strujama topli vazduh sa zagrijane površine zemlje. Male komade leda lakše je odnijeti uzlaznim strujama zraka nego velike. Stoga, "okretni" mali komadi leda, kreću se gornji dio oblaci, sve vreme se sudaraju sa velikim. Svakim takvim sudarom dolazi do naelektrisanja, pri čemu su veliki komadi leda nabijeni negativno, a mali pozitivno. S vremenom, pozitivno nabijeni mali komadi leda nalaze se na vrhu oblaka, a negativno nabijeni veliki na dnu. Drugim riječima, vrh grmljavine je pozitivno nabijen, dok je donji dio negativno nabijen. Sve je spremno za munjevito pražnjenje, u kojem dolazi do sloma zraka i negativni naboj sa dna grmljavinskog oblaka teče na Zemlju.

Munja - pozdrav iz svemira i izvora rendgensko zračenje. Međutim, sam oblak nije u stanju da se naelektrizira tako da izazove pražnjenje između svojih dnu i zemlju. Jačina električnog polja u grmljavinskom oblaku nikada ne prelazi 400 kV/m, a električni slom u zraku nastaje pri jačini većoj od 2500 kV/m. Dakle, da bi došlo do munje, potrebno je još nešto osim električnog polja. Godine 1992. ruski naučnik A. Gurevič iz Institut za fiziku njima. P. N. Lebedev iz Ruske akademije nauka (FIAN) sugerirao je da se neka vrsta paljenja za munje može kosmičke zrake- visokoenergetske čestice koje padaju na Zemlju iz svemira brzinom skorom svjetlosti. Hiljade takvih čestica svake sekunde bombarduje svaka kvadratnom metru zemljina atmosfera.

Prema Gurevichevoj teoriji, čestica kosmičkog zračenja, sudarajući se s molekulom zraka, ionizira ga, što rezultira stvaranjem ogromnog broja visokoenergetskih elektrona. Jednom u električnom polju između oblaka i zemlje, elektroni se ubrzavaju do brzina bliskih svjetlosti, ionizirajući putanju njihovog kretanja i na taj način uzrokujući lavinu elektrona koji se kreću s njima prema zemlji. Jonizovani kanal koji stvara ova lavina elektrona koristi munja za pražnjenje (vidi "Nauka i život" br. 7, 1993).

Svi koji su videli munje primetili su da se ne radi o pravoj liniji koja spaja oblak i zemlju, već slomljena linija. Stoga se proces formiranja provodnog kanala za pražnjenje groma naziva njegovim "korak liderom". Svaki od ovih "koraka" je mjesto gdje su se elektroni ubrzali do brzina približnih svjetlosnim zaustavljeni zbog sudara s molekulima zraka i promijenili smjer kretanja. Dokaz za takvo tumačenje stepenastog karaktera munje su rendgenski bljeskovi koji se poklapaju s trenucima kada munja, kao da se spotiče, mijenja svoju putanju. Nedavne studije su pokazale da je munja prilično moćan izvor rendgenskog zračenja, čiji intenzitet može biti i do 250.000 elektron-volti, što je oko dva puta više od rendgenskog zračenja grudnog koša.

Kako pokrenuti munju? Veoma je teško proučiti šta će se dogoditi na neshvatljivom mestu i kada. Naime, ovako su godinama radili naučnici koji proučavaju prirodu munja. Vjeruje se da oluju na nebu predvodi prorok Ilija i da nam nije dato da znamo njegove planove. Međutim, naučnici već dugo pokušavaju zamijeniti proroka Iliju, stvarajući provodni kanal između grmljavinskog oblaka i zemlje. B. Franklin za ovo je pokrenut tokom oluje zmaj, koji se završava žicom i hrpom metalnih ključeva. Time je izazvao slaba pražnjenja koja su tekla niz žicu i prvi je dokazao da je munja negativno električno pražnjenje koje teče iz oblaka na tlo. Franklinovi eksperimenti bili su izuzetno opasni, a jedan od onih koji su pokušali da ih ponove, ruski akademik G. V. Richman, umro je 1753. od udara groma.

Tokom 1990-ih, istraživači su naučili kako da prizovu munje bez ugrožavanja života. Jedan od načina da se pozove munja je lansiranje sa zemlje mala raketa pravo u oluju. Duž cijele putanje raketa ionizira zrak i tako stvara provodni kanal između oblaka i tla. A ako je negativni naboj dna oblaka dovoljno velik, tada se duž stvorenog kanala javlja pražnjenje groma, čije sve parametre bilježe uređaji koji se nalaze u blizini lansirne rampe. Da kreirate više Bolji uslovi za pražnjenje groma, metalna žica je pričvršćena na raketu koja je povezuje sa zemljom.

Munja: davalac života i motor evolucije. Godine 1953. biohemičari S. Miller (Stanley Miller) i G. Urey (Harold Urey) su pokazali da se jedan od "građevinskih blokova" života - aminokiseline mogu dobiti propuštanjem električnog pražnjenja kroz vodu, u kojem se gasovi "primitivna" atmosfera Zemlje se rastvara (metan, amonijak i vodonik). Pedeset godina kasnije, drugi istraživači su ponovili ove eksperimente i dobili iste rezultate. Na ovaj način, naučna teorija nastanak života na Zemlji pridaje fundamentalnu ulogu udaru groma.

Kada se kratki strujni impulsi prođu kroz bakterije, u njihovoj ljusci (membrani) se pojavljuju pore kroz koje unutar njih mogu proći fragmenti DNK drugih bakterija, pokrećući jedan od mehanizama evolucije.

Zašto su grmljavine tako retke zimi? F. I. Tyutchev, pošto je napisao „Volim grmljavinu početkom maja, kada je prva grmljavina u proleće ...“, znao je da zimi skoro da nema grmljavine. Za formiranje grmljavinskog oblaka potrebne su uzlazne struje vlažnog zraka. Koncentracija zasićene pare raste sa temperaturom i dostiže svoj maksimum ljeti. Temperaturna razlika o kojoj zavise uzlazne vazdušne struje je veća što je njena temperatura viša u blizini površine zemlje, jer na visini od nekoliko kilometara njena temperatura ne zavisi od godišnjeg doba. To znači da je intenzitet uzlaznih struja maksimalan i ljeti. Stoga, grmljavine imamo najčešće ljeti, a na sjeveru, gdje je ljeti hladno, grmljavine su prilično rijetke.

Zašto su grmljavine češće nad kopnom nego nad morem? Da bi se oblak ispraznio, mora postojati dovoljan broj jona u vazduhu ispod njega. Zrak, koji se sastoji samo od molekula dušika i kisika, ne sadrži ione, pa ga je vrlo teško jonizirati čak i u električnom polju. Ali ako u vazduhu ima puno stranih čestica, kao što je prašina, onda ima i puno jona. Joni nastaju kretanjem čestica u zraku na isti način kao što se naelektriziraju trljanjem jedna o drugu. razni materijali. Očigledno je da ima mnogo više prašine u vazduhu iznad kopna nego iznad okeana. Zbog toga grmljavine češće tutnjaju nad kopnom. Uočeno je i da, prije svega, grom pogađa ona mjesta gdje je koncentracija aerosola u zraku posebno visoka - dim i emisije iz industrije prerade nafte.

Kako je Franklin odbio munje. Srećom, većina udara groma se dešava između oblaka i stoga ne predstavljaju prijetnju. Međutim, vjeruje se da grom ubije više od hiljadu ljudi širom svijeta svake godine. Barem u Sjedinjenim Državama, gdje se vodi ovakva statistika, oko 1000 ljudi svake godine bude pogođeno gromom, a više od stotinu njih umre. Naučnici su dugo pokušavali da zaštite ljude od ove "božije kazne". Na primjer, izumitelj prvog električni kondenzator(od Leyden tegle) Pieter van Muschenbroek (1692-1761) u članku o elektricitetu napisanom za čuvenu Francusku enciklopediju, odbranio tradicionalnim načinima prevencija munje - zvonjava i topovska paljba, koji su, smatra on, bili prilično efikasni.

Bendžamin Frenklin, pokušavajući da zaštiti Kapitol glavnog grada Merilenda, 1775. godine pričvrstio je debelu gvozdenu šipku na zgradu, koja se uzdizala nekoliko metara iznad kupole i bila povezana sa zemljom. Naučnik je odbio da patentira svoj izum, želeći da što pre posluži ljudima.

Vijest o Franklinovom gromobranu brzo se proširila Evropom, te je izabran u sve akademije, uključujući i rusku. Međutim, u nekim zemljama, pobožno stanovništvo dočekalo je ovaj izum s ogorčenjem. Sama ideja da bi osoba mogla tako lako i jednostavno ukrotiti glavno oružje "božijeg gnjeva" izgledala je bogohulno. Stoga su na različitim mjestima ljudi lomili gromobrane iz pobožnih razloga. Zanimljiv incident dogodio se 1780. godine u gradiću Saint-Omer u sjevernoj Francuskoj, gdje su građani zahtijevali uklanjanje gvozdenog gromobranskog jarbola, a slučaj je otišao na suđenje. Mladi advokat koji je branio gromobran od napada mračnjaka izgradio je svoju odbranu na činjenici da i ljudski um i njegova sposobnost da savladaju sile prirode imaju božanskog porekla. Sve što pomaže da se spasi život je za dobro - tvrdi mladi advokat. Pobijedio je u procesu i stekao veliku slavu. Advokat se zvao Maximilian Robespierre. Pa, sada je portret izumitelja gromobrana najpoželjnija reprodukcija na svijetu, jer krasi dobro poznatu novčanicu od sto dolara.

Kako se možete zaštititi od groma mlazom vode i laserom. Nedavno je predloženo novi način borba protiv munja. Od ... mlaza tečnosti stvoriće se gromobran koji će se sa zemlje ispucati direktno u grmljavinske oblake. Munjevita tečnost je fiziološki rastvor u koji se dodaju tečni polimeri: sol je namenjena povećanju električne provodljivosti, a polimer sprečava da se mlaz "razbije" na zasebne kapljice. Prečnik mlaza će biti oko centimetar i maksimalna visina- 300 metara. Kada se tečni gromobran doradi, biće opremljen sportskim i igralištima, gdje će se fontana automatski uključiti kada jačina električnog polja postane dovoljno velika i vjerovatnoća udara groma maksimalna. Naboj će teći niz tok tečnosti iz grmljavinskog oblaka, čineći munju bezbednom za druge. Slična zaštita od pražnjenja groma može se napraviti uz pomoć lasera, čiji će snop, ionizacijom zraka, stvoriti kanal za električno pražnjenje daleko od gomile ljudi.

Može li nas grom odvesti na krivi put? Da, ako koristite kompas. AT poznati roman G. Melvila "Moby Dick" opisao je upravo takav slučaj kada je pražnjenje groma, koje je stvorilo jako magnetsko polje, ponovo magnetiziralo iglu kompasa. Međutim, kapetan broda je uzeo iglu za šivenje, udario je da bi je magnetizirao i zamijenio je slomljenom iglom kompasa.

Može li vas pogoditi grom u kući ili avionu? Nažalost da! Struja groma može ući u kuću preko telefonske žice sa obližnjeg stuba. Stoga, tokom grmljavine, pokušajte da ne koristite običan telefon. Vjeruje se da je razgovor na radiotelefonu ili mobilnom telefonu sigurniji. Ne dirajte cijevi za vrijeme grmljavine centralno grijanje i vodovod koji povezuje kuću sa zemljom. Iz istih razloga stručnjaci savjetuju isključivanje svih električnih uređaja, uključujući kompjutere i televizore, za vrijeme grmljavine.

Što se tiče aviona, uopšteno govoreći, oni pokušavaju da prelete područja sa grmljavinskom aktivnošću. Pa ipak, u prosjeku jedan od aviona jednom godišnje udari grom. Njegova struja ne može pogoditi putnike, teče duž vanjske površine aviona, ali može onemogućiti radio komunikaciju, navigacijsku opremu i elektroniku.

Fulgurit je okamenjena munja. Tokom pražnjenja groma oslobađa se 10 9 -10 10 džula energije. Najviše se troši na stvaranje udarni talas(grmljavina), grijanje zraka, svjetlosni bljesak i drugo elektromagnetnih talasa, a samo mali dio se ističe na mjestu gdje munja ulazi u zemlju. Međutim, i ovaj "mali" dio je sasvim dovoljan da izazove požar, ubije osobu i uništi objekat. Munja može zagrijati kanal kroz koji putuje do 30.000 ° C, pet puta veća od temperature na površini Sunca. Temperatura unutar munje je mnogo viša od temperature topljenja pijeska (1600-2000°C), ali da li se pijesak topi ili ne ovisi i o trajanju munje, koje može biti u rasponu od desetina mikrosekundi do desetinki sekunde. . Amplituda impulsa struje groma obično je jednaka nekoliko desetina kiloampera, ali ponekad može premašiti 100 kA. Najmoćnije munje i uzrokuju rađanje fulgurita - šupljih cilindara od rastopljenog pijeska.

Reč "fulgurit" dolazi od latinskog fulgur, što znači munja. Najduži od iskopanih fulgurita otišao je pod zemlju do dubine od više od pet metara. Fulguriti se takođe nazivaju čvrstim reflowom stijene, formiran udarom groma; ponekad jesu u velikom broju nalaze na stenovitim planinskim vrhovima. Fulguriti, sastavljeni od pretopljenog silicijum dioksida, obično su konusne cijevi debele kao olovka ili prst. Njih unutrašnja površina glatka i otopljena, a spoljnu formiraju zrnca pijeska koja su prianjala na otopljenu masu. Boja fulgurita zavisi od mineralnih nečistoća u peskovitom tlu. Većina njih su crvenkasto smeđe, sive ili crne, ali se nalaze i zelenkasti, bijeli ili čak prozirni fulguriti.

Očigledno, prvi opis fulgurita i njihove povezanosti s udarima groma dao je 1706. godine pastor D. Hermann. Nakon toga, mnogi su pronašli fulgurite u blizini ljudi pogođenih gromom. Charles Darwin tokom svetsko putovanje na brodu "Bigl", pronašao je na pješčanoj obali u blizini Maldonada (Urugvaj) nekoliko staklenih cijevi koje se vertikalno spuštaju više od metra u pijesak. On je opisao njihovu veličinu i povezao njihovo formiranje sa pražnjenjima groma. Poznati američki fizičar Robert Wood dobio je "autogram" munje koja ga je umalo ubila:

"Prošla je jaka grmljavina, a nebo iznad nas se već razvedrilo. Prošao sam kroz polje koje dijeli našu kuću od kuće moje snaje. Išao sam desetak metara stazom, kada iznenada moja kćerka Margaret Zaustavio sam se nekih desetak sekundi i jedva krenuo dalje, kada je iznenada nebo, uz tutnjavu puške od dvanaest inča, presekla jarko plava linija, udarila stazom dvadesetak koraka ispred mene i podigla ogromnu kolonu. pare.Nastavio sam da vidim kakav je trag ostavila munja.izgorela djetelina prečnika pet inča, sa rupom u sredini pola inča... Vratio sam se u laboratoriju, otopio osam funti lima i ulio u rupa... kako treba, u dršci i postepeno se približavajući kraju. Bila je nešto duža od tri stope" (cit. W. Seabrook. Robert Wood. - M.: Nauka, 1985, str. 285 ).

Pojava staklene cijevi u pijesku tokom pražnjenja groma je posljedica činjenice da između zrna pijeska uvijek ima zraka i vlage. Struja munja u deliću sekunde zagreva vazduh i vodenu paru do ogromnih temperatura, izazivajući eksplozivno povećanje vazdušnog pritiska između zrna peska i njegovog širenja, što je Wood čuo i video, čudom ne postavši žrtva munje. Zrak koji se širi stvara cilindričnu šupljinu unutar rastopljenog pijeska. Naknadno brzo hlađenje fiksira fulgurit - staklenu cijev u pijesku.

Često pažljivo iskopan iz pijeska, fulgurit je u obliku korijena drveta ili grane s brojnim procesima. Ovakvi razgranati fulguriti nastaju kada pražnjenje groma udari u vlažni pijesak, koji, kao što znate, ima veću električnu provodljivost od suhog pijeska.U ​​tim slučajevima, struja groma, ulazeći u tlo, odmah počinje da se širi na strane, formirajući struktura slična korijenu drveta i nastali fulgurit samo ponavlja ovaj oblik. Fulgurit je vrlo krhak, a pokušaji uklanjanja prilijepljenog pijeska često dovode do njegovog uništenja. Ovo posebno vrijedi za razgranate fulgurite nastale u vlažnom pijesku.