Τύποι αστραπιαίας φυσικής. Ποια είναι τα είδη των κεραυνών; Τι να κάνετε όταν πλησιάζει κεραυνός

«φυσικό φαινόμενο»

Μια γιγάντια ηλεκτρική εκκένωση σπινθήρα στην ατμόσφαιρα, που συνήθως εκδηλώνεται με μια λαμπερή λάμψη φωτός και τη συνοδευτική βροντή. Η ηλεκτρική φύση του κεραυνού αποκαλύφθηκε στις μελέτες του Αμερικανού φυσικού B. Franklin, βάσει των οποίων έγινε ένα πείραμα εξαγωγής ηλεκτρισμού από ένα κεραυνό.

Τις περισσότερες φορές, οι κεραυνοί εμφανίζονται σε σύννεφα αθροιστικών, τότε ονομάζονται σύννεφα κεραυνών. Μερικές φορές σχηματίζεται κεραυνός στα σύννεφα nimbostratus, καθώς και κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων, ανεμοστρόβιλων και καταιγίδων σκόνης.

Η διαδικασία ανάπτυξης κεραυνών εδάφους αποτελείται από διάφορα στάδια. Στο πρώτο στάδιο, στη ζώνη όπου το ηλεκτρικό πεδίο φτάνει σε μια κρίσιμη τιμή, αρχίζει ο ιονισμός κρούσης, που αρχικά δημιουργείται από ελεύθερα ηλεκτρόνια, τα οποία υπάρχουν πάντα σε μικρή ποσότητα στον αέρα, τα οποία, υπό τη δράση ηλεκτρικού πεδίου, αποκτούν σημαντικές ταχύτητες προς το έδαφος και, σε σύγκρουση με άτομα αέρα, τα ιονίζουν. Οτι. Εμφανίζονται χιονοστιβάδες ηλεκτρονίων, που μετατρέπονται σε νημάτια ηλεκτρικών εκκενώσεων - σερπαντίνες, τα οποία είναι καλά αγώγιμα κανάλια, τα οποία, συγχωνευόμενα, δημιουργούν ένα φωτεινό θερμικά ιονισμένο κανάλι με υψηλή αγωγιμότητα - ένα βήμα οδηγό.

Η κίνηση του ηγέτη στην επιφάνεια της γης συμβαίνει σε βήματα αρκετών δεκάδων μέτρων με ταχύτητα ~ 5 * 10.000.000 m/sec, μετά την οποία η κίνησή του σταματά για αρκετές δεκάδες μικροδευτερόλεπτα και η λάμψη εξασθενεί πολύ. Στη συνέχεια, στο επόμενο στάδιο, ο αρχηγός προχωρά ξανά αρκετές δεκάδες μέτρα.Μια λαμπερή λάμψη καλύπτει όλα τα βήματα που έχουν περάσει. μετά ακολουθεί πάλι μια διακοπή και μια εξασθένηση της λάμψης. Αυτές οι διαδικασίες επαναλαμβάνονται όταν ο ηγέτης κινείται στην επιφάνεια της γης με μέση ταχύτητα 2*100.000 m/s. Καθώς ο ηγέτης κινείται προς το έδαφος, η ισχύς του πεδίου στο άκρο του αυξάνεται και υπό τη δράση του εκτινάσσεται από τα αντικείμενα που προεξέχουν στην επιφάνεια της Γης μια απόκριση σερπαντίνας που συνδέεται με τον ηγέτη.

σχήματα κεραυνού

Αστραπή γραμμής

Μια εκκένωση γραμμικής αστραπής εμφανίζεται ανάμεσα σε σύννεφα, μέσα σε σύννεφο ή ανάμεσα σε σύννεφο και το έδαφος και συνήθως έχει μήκος περίπου 2-3 km, αλλά υπάρχουν αστραπές μήκους έως 20-30 km.

Μοιάζει με σπασμένη γραμμή, συχνά με πολλά κλαδιά. Χρώμα αστραπής - λευκό, κίτρινο, μπλε ή κοκκινωπό

Τις περισσότερες φορές, η διάμετρος του νήματος ενός τέτοιου κεραυνού φτάνει μερικές δεκάδες εκατοστά. Αυτός ο τύπος είναι ο πιο κοινός. το βλέπουμε πιο συχνά. Ο γραμμικός κεραυνός εμφανίζεται όταν το ηλεκτρικό πεδίο της ατμόσφαιρας είναι μέχρι 50 kV / m, η διαφορά δυναμικού στη διαδρομή του μπορεί να φτάσει τα εκατοντάδες εκατομμύρια βολτ. Το ρεύμα κεραυνού αυτού του είδους είναι περίπου 10 χιλιάδες αμπέρ. Ένα βροντερό σύννεφο που παράγει μια γραμμική εκκένωση κεραυνού κάθε 20 δευτερόλεπτα έχει ηλεκτρική ενέργεια 20 εκατομμύρια kW. Η δυναμική ηλεκτρική ενέργεια που αποθηκεύεται σε ένα τέτοιο σύννεφο είναι ίση με την ενέργεια μιας βόμβας μεγατόνων.

Αυτή είναι η πιο κοινή μορφή κεραυνού.

Επίπεδο φερμουάρ

Η επίπεδη αστραπή μοιάζει με μια διάσπαρτη λάμψη φωτός στην επιφάνεια των νεφών. Οι καταιγίδες, που συνοδεύονται μόνο από επίπεδους κεραυνούς, ταξινομούνται ως ασθενείς και συνήθως παρατηρούνται μόνο στις αρχές της άνοιξης ή στα τέλη του φθινοπώρου.

Φερμουάρ ταινίας

Κεραυνός κορδέλας - αρκετές πανομοιότυπες εκκενώσεις ζιγκ-ζαγκ από τα σύννεφα στο έδαφος, παράλληλες μετατοπισμένες μεταξύ τους με μικρά ή καθόλου κενά.

Αστραπή με χάντρες

Μια σπάνια μορφή ηλεκτρικής εκκένωσης κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, με τη μορφή μιας αλυσίδας από φωτεινές κουκκίδες.Η διάρκεια ζωής του κεραυνού με σφαιρίδια είναι 1–2 δευτερόλεπτα. Είναι αξιοσημείωτο ότι η τροχιά του κεραυνού με σφαιρίδια έχει συχνά κυματοειδές χαρακτήρα. Σε αντίθεση με τον γραμμικό κεραυνό, το ίχνος του κεραυνού σφαιριδίων δεν διακλαδίζεται - αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτού του είδους.

αστραπή πυραύλων

Ο κεραυνός πυραύλων είναι μια αργά αναπτυσσόμενη εκκένωση, που διαρκεί 1–1,5 δευτερόλεπτα. Οι κεραυνοί πυραύλων είναι πολύ σπάνιοι.

Αστραπή μπάλας

Το Ball Lightning είναι ένα φωτεινό φωτεινό ηλεκτρικό φορτίο διαφόρων χρωμάτων και μεγεθών. Κοντά στο έδαφος, τις περισσότερες φορές μοιάζει με μια μπάλα με διάμετρο περίπου 10 cm, λιγότερο συχνά έχει το σχήμα ενός ελλειψοειδούς, μιας σταγόνας, ενός δίσκου, ενός δακτυλίου και ακόμη και μιας αλυσίδας από συνδεδεμένες μπάλες. Η διάρκεια ύπαρξης του κεραυνού μπάλας είναι από αρκετά δευτερόλεπτα έως αρκετά λεπτά, το χρώμα της λάμψης είναι λευκό, κίτρινο, γαλάζιο, κόκκινο ή πορτοκαλί. Συνήθως αυτός ο τύπος κεραυνού κινείται αργά, σχεδόν αθόρυβα, συνοδευόμενος μόνο από ένα ελαφρύ τρίξιμο, σφύριγμα, βουητό ή σφύριγμα. Ο κεραυνός μπάλας μπορεί να διεισδύσει σε κλειστούς χώρους μέσω ρωγμών, σωλήνων, παραθύρων.

Μια σπάνια μορφή κεραυνού, σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, υπάρχουν 2-3 σφαιρικές αστραπές ανά χίλιες συνηθισμένες αστραπές.

Η φύση του κεραυνού μπάλας δεν είναι πλήρως κατανοητή. Υπάρχουν πολλές υποθέσεις σχετικά με την προέλευση του κεραυνού μπάλας, από επιστημονικές έως φανταστικές.

φερμουάρ κουρτίνας

Η αστραπή κουρτίνας μοιάζει με μια φαρδιά κάθετη ζώνη φωτός, που συνοδεύεται από ένα χαμηλό βουητό.

Ογκομετρικός κεραυνός

Ο μαζικός κεραυνός είναι μια λευκή ή κοκκινωπή λάμψη με χαμηλά ημιδιαφανή σύννεφα, με δυνατό ήχο τριξίματος «από παντού». Παρατηρείται πιο συχνά πριν από την κύρια φάση μιας καταιγίδας.

λωρίδα φερμουάρ

Κεραυνός λωρίδας - μοιάζει έντονα με το σέλας, "στρωμένο στο πλάι" - οριζόντιες λωρίδες φωτός (3-4 λωρίδες) ομαδοποιούνται η μία πάνω στην άλλη.

Ξωτικά, πίδακες και ξωτικά

Τα ξωτικά (αγγλικά ξωτικά, εκπομπές φωτός και διαταραχές πολύ χαμηλής συχνότητας από πηγές ηλεκτρομαγνητικών παλμών) είναι τεράστιοι, αλλά αμυδρά φωτεινοί κώνοι λάμψης με διάμετρο περίπου 400 km, που εμφανίζονται απευθείας από την κορυφή ενός κεραυνού.

Οι πίδακες είναι μπλε σωληνοειδείς κώνοι.

Sprites - ένα είδος κεραυνού, που χτυπά από το σύννεφο. Για πρώτη φορά αυτό το φαινόμενο καταγράφηκε το 1989 τυχαία. Πολύ λίγα είναι γνωστά για τη φυσική φύση των sprites.

Οι πίδακες και τα ξωτικά σχηματίζονται από τις κορυφές των νεφών μέχρι το κάτω άκρο της ιονόσφαιρας (90 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της Γης). Η διάρκεια αυτών των σέλας είναι κλάσματα δευτερολέπτου. Για τη φωτογράφηση τέτοιων βραχύβιων φαινομένων, απαιτείται εξοπλισμός απεικόνισης υψηλής ταχύτητας. Μόνο το 1994, πετώντας με αεροπλάνο πάνω από μια μεγάλη καταιγίδα, οι επιστήμονες κατάφεραν να απαθανατίσουν αυτό το εκπληκτικό θέαμα.

Άλλα φαινόμενα

αναβοσβήνει

Οι λάμψεις είναι λευκές ή μπλε σιωπηλές λάμψεις φωτός που παρατηρούνται τη νύχτα σε μερικώς συννεφιασμένο ή καθαρό καιρό. Οι λάμψεις εμφανίζονται συνήθως το δεύτερο μισό του καλοκαιριού.

Ζαρνίτσα

Zarnitsy - αντανακλάσεις μακρινών υψηλών καταιγίδων, ορατές τη νύχτα σε απόσταση έως και 150 - 200 km. Ο ήχος της βροντής κατά τη διάρκεια των κεραυνών δεν ακούγεται, ο ουρανός είναι συννεφιασμένος.

Ηφαιστειακός κεραυνός

Υπάρχουν δύο τύποι ηφαιστειακών κεραυνών. Το ένα αναδύεται στον κρατήρα του ηφαιστείου και το άλλο, όπως φαίνεται σε αυτή την εικόνα του ηφαιστείου Puyehue στη Χιλή, ηλεκτρίζει τον καπνό του ηφαιστείου. Το νερό και τα σωματίδια παγωμένης τέφρας στον καπνό τρίβονται μεταξύ τους και αυτό προκαλεί στατικές εκκενώσεις και ηφαιστειακή αστραπή.

Lightning Catatumbo

Ο κεραυνός Catatumbo είναι ένα εκπληκτικό φαινόμενο που παρατηρείται μόνο σε ένα σημείο στον πλανήτη μας - στη συμβολή του ποταμού Catatumbo στη λίμνη Maracaibo (Νότια Αμερική). Το πιο εκπληκτικό με αυτόν τον τύπο κεραυνού είναι ότι οι εκκενώσεις του διαρκούν περίπου 10 ώρες και εμφανίζονται τη νύχτα 140-160 φορές το χρόνο. Ο κεραυνός Catatumbo είναι σαφώς ορατός σε αρκετά μεγάλη απόσταση - 400 χιλιόμετρα. Οι αστραπές αυτού του είδους χρησιμοποιήθηκαν συχνά ως πυξίδα, από την οποία οι άνθρωποι ονόμασαν ακόμη και τον τόπο παρατήρησής τους - "Φάρος Maracaibo".

Οι περισσότεροι λένε ότι ο κεραυνός Catatumbo είναι η μεγαλύτερη μεμονωμένη γεννήτρια όζοντος στη Γη, επειδή. άνεμοι που προέρχονται από τις Άνδεις προκαλούν καταιγίδες. Το μεθάνιο, το οποίο είναι άφθονο στην ατμόσφαιρα αυτών των υγροτόπων, ανεβαίνει στα σύννεφα, τροφοδοτώντας εκκενώσεις κεραυνών.

Ομοσπονδιακή Υπηρεσία για την Εκπαίδευση

Κρατικό εκπαιδευτικό ίδρυμα ανώτατης επαγγελματικής εκπαίδευσης

ΚΡΑΤΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΤΡΟΖΑΒΟΔΣΚ

Γραμμικός κεραυνός.

Η γέννησή του και οι τρόποι χρήσης του.

Petrozavodsk 2009

Λίστα ερμηνευτών:

Εγκορόβα Έλενα,

1 μάθημα, ομάδα 21102

Λεμπέντεφ Πάβελ,

1 μάθημα, ομάδα 21112

Shelegina Irina,

1 μάθημα, ομάδα 21102

Αστραπή. Γενικές πληροφορίες…………………………………….4

Ιστορία. Θεωρίες προέλευσης………………………………5

Σχηματισμός κεραυνού…………………………………….6

Αστραπή. Γενικές πληροφορίες

Αστραπήείναι μια εκκένωση σπινθήρα στατικού ηλεκτρισμού που συσσωρεύεται στα σύννεφα.

Το μήκος του γραμμικού κεραυνού είναι αρκετά χιλιόμετρα, αλλά μπορεί να φτάσει τα 20 χιλιόμετρα ή περισσότερο.

Η μορφή του κεραυνού είναι συνήθως παρόμοια με τις διακλαδισμένες ρίζες ενός δέντρου που έχει μεγαλώσει στον ουρανό.

Το κύριο κανάλι του κεραυνού έχει πολλούς κλάδους μήκους 2-3 km.

Η διάμετρος του καναλιού κεραυνού είναι από 10 έως 45 cm.

Η διάρκεια της ύπαρξης του κεραυνού είναι δέκατα του δευτερολέπτου.

Η μέση ταχύτητα κεραυνού είναι 150 km/s.

Η ισχύς του ρεύματος μέσα στο κανάλι κεραυνού φτάνει τα 200.000 A.

Η θερμοκρασία του πλάσματος σε κεραυνούς υπερβαίνει τους 10.000°C.

Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου μέσα σε ένα βροντερό σύννεφο κυμαίνεται από 100 έως 300 volts/cm, αλλά πριν από μια εκκένωση κεραυνού σε ξεχωριστούς μικρούς όγκους μπορεί να φτάσει έως και τα 1600 volts/cm.

Η μέση φόρτιση ενός κεραυνού είναι 30-50 κουλόμπ. Σε κάθε εκκένωση κεραυνού μεταφέρονται 1 έως 10 κουλόμπ ηλεκτρικής ενέργειας.

Μαζί με τους πιο συνηθισμένους γραμμικούς κεραυνούς, μερικές φορές υπάρχουν κεραυνοί πυραύλων, σφαιριδίων και σφαιρών. Οι κεραυνοί πυραύλων είναι πολύ σπάνιοι. Διαρκεί 1-1,5 δευτερόλεπτο και είναι μια εκκένωση που αναπτύσσεται αργά ανάμεσα στα σύννεφα. Οι κεραυνοί με χάντρες θα πρέπει επίσης να αποδοθούν σε πολύ σπάνιους τύπους κεραυνών. Έχει συνολική διάρκεια 0,5 δευτερολέπτων και εμφανίζεται στο μάτι με φόντο σύννεφα με τη μορφή φωτεινών κομπολόι με διάμετρο περίπου 7 εκ. Ο κεραυνός μπάλας στις περισσότερες περιπτώσεις είναι ένας σφαιρικός σχηματισμός με διάμετρο 10-20 εκ. επιφάνεια της γης, και μέχρι 10 m στο ύψος των νεφών.

Στη Γη, παρατηρούνται περίπου 100 γραμμικές εκκενώσεις κεραυνών κάθε δευτερόλεπτο, η μέση ισχύς που δαπανάται στην κλίμακα ολόκληρης της Γης για το σχηματισμό καταιγίδων είναι 1018 erg / sec. Δηλαδή, η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της βροχόπτωσης από ένα βροντερό νέφος υπερβαίνει σημαντικά την ηλεκτρική του ενέργεια.

2. Η ιστορία της μελέτης της φύσης του κεραυνού και οι αρχικές «θεωρίες» της εξήγησης αυτού του φυσικού φαινομένου

Οι κεραυνοί και οι βροντές θεωρήθηκαν αρχικά από τους ανθρώπους ως έκφραση της θέλησης των θεών και

ιδίως ως εκδήλωση της οργής του Θεού. Ταυτόχρονα, ένας περίεργος άνθρωπος

ο νους από τα αρχαία χρόνια προσπαθούσε να κατανοήσει τη φύση των κεραυνών και των βροντών, να τα κατανοήσει

φυσικά αίτια. Στην αρχαιότητα, ο Αριστοτέλης το σκεφτόταν αυτό. Πάνω από

Ο Λουκρήτιος σκέφτηκε τη φύση του κεραυνού. Πολύ αφελώς

επιχειρεί να εξηγήσει τη βροντή ως συνέπεια του γεγονότος ότι «σύγκρουση σύννεφων εκεί κάτω

η επίθεση των ανέμων».

Για πολλούς αιώνες, συμπεριλαμβανομένου του Μεσαίωνα, πίστευαν ότι ο κεραυνός είναι φλογερός

ατμός παγιδευμένος σε σύννεφα υδρατμών. Επεκτείνοντας, τα σπάει περισσότερο

αδύναμο σημείο και γρήγορα κατεβαίνει στην επιφάνεια της γης. Το 1929, ο J. Simpson πρότεινε μια θεωρία που εξηγεί τον ηλεκτρισμό με τη σύνθλιψη των σταγόνων της βροχής από τα ρεύματα αέρα. Ως αποτέλεσμα της σύνθλιψης, πέφτουν μεγαλύτερες σταγόνες φορτίζονται θετικά, ενώ μικρότερες που παραμένουν στο πάνω μέρος του νέφους φορτίζονται αρνητικά. Στη θεωρία του ελεύθερου ιονισμού του Ch.Wilson, θεωρείται ότι ο ηλεκτρισμός συμβαίνει ως αποτέλεσμα της επιλεκτικής συσσώρευσης ιόντων από σταγονίδια διαφορετικών μεγεθών που βρίσκονται στην ατμόσφαιρα. Είναι πιθανό ο ηλεκτρισμός των κεραυνών να πραγματοποιείται με την κοινή δράση όλων αυτών των μηχανισμών και ο κυριότερος είναι η πτώση επαρκώς μεγάλων σωματιδίων που ηλεκτρίζονται από την τριβή έναντι του ατμοσφαιρικού αέρα.

Το 1752, ο Benjamin Franklin απέδειξε πειραματικά ότι ο κεραυνός είναι

ισχυρή ηλεκτρική εκκένωση. Ο επιστήμονας πραγματοποίησε το περίφημο πείραμα με τον αέρα

ένας χαρταετός που εκτοξεύτηκε στον αέρα όταν πλησίαζε μια καταιγίδα.

Μια εμπειρία: Ένα μυτερό σύρμα στερεώθηκε στο εγκάρσιο κομμάτι του φιδιού,

Στην άκρη του σχοινιού ήταν δεμένα ένα κλειδί και μια μεταξωτή κορδέλα που κρατούσε με το χέρι του.

Μόλις το κεραυνό ήταν πάνω από τον χαρταετό, έγινε το ακονισμένο σύρμα

εξάγετε ένα ηλεκτρικό φορτίο από αυτό και ο χαρταετός, μαζί με το σχοινί ρυμούλκησης, θα ηλεκτριστεί.

Αφού η βροχή βρέχει το φίδι μαζί με το κορδόνι, φτιάχνοντάς τα έτσι

ελεύθερο να διεξάγει ηλεκτρικό φορτίο, μπορεί να παρατηρηθεί ως ηλεκτρικό

η φόρτιση θα «στραγγίζει» καθώς πλησιάζει το δάχτυλο.

Ταυτόχρονα με τον Φράνκλιν, η μελέτη της ηλεκτρικής φύσης του κεραυνού

ασχολούνταν με M.V. Lomonosov και G.V. Richman. Χάρη στην έρευνά τους στα μέσα του 18ου αιώνα, αποδείχθηκε η ηλεκτρική φύση του κεραυνού. Από τότε, έχει γίνει σαφές ότι ο κεραυνός είναι μια ισχυρή ηλεκτρική εκκένωση που συμβαίνει όταν τα σύννεφα ηλεκτρίζονται επαρκώς.

3. Αστραπιαία διαμόρφωση

Συνήθως παρατηρούνται γραμμικοί κεραυνοί, οι οποίοι ανήκουν σε εκκενώσεις χωρίς ηλεκτρόδια, αφού ξεκινούν (και τελειώνουν) σε συστάδες φορτισμένων σωματιδίων. Αυτό καθορίζει ορισμένες από τις ακόμα ανεξήγητες ιδιότητές τους που διακρίνουν τον κεραυνό από τις εκκενώσεις μεταξύ των ηλεκτροδίων. Έτσι, ο κεραυνός δεν είναι μικρότερος από μερικές εκατοντάδες μέτρα. προκύπτουν σε ηλεκτρικά πεδία πολύ πιο αδύναμα από τα πεδία κατά τις εκκενώσεις μεταξύ ηλεκτροδίων. Η συλλογή φορτίων που μεταφέρονται από τον κεραυνό συμβαίνει σε χιλιοστά του δευτερολέπτου από μυριάδες μικρά, καλά απομονωμένα σωματίδια που βρίσκονται σε όγκο αρκετών km3. Η διαδικασία ανάπτυξης του κεραυνού στα σύννεφα έχει μελετηθεί περισσότερο, ενώ οι κεραυνοί μπορούν να περάσουν μέσα στα ίδια τα σύννεφα - αστραπές εντός σύννεφων, και μπορούν να χτυπήσουν κεραυνούς εδάφους - εδάφους.

Για να εμφανιστεί κεραυνός, είναι απαραίτητο σε έναν σχετικά μικρό (αλλά όχι μικρότερο από έναν ορισμένο κρίσιμο) όγκο του νέφους να σχηματιστεί ένα ηλεκτρικό πεδίο με ισχύ επαρκή για να ξεκινήσει μια ηλεκτρική εκκένωση (~ 1 MV / m) και Ένα σημαντικό μέρος του νέφους θα υπήρχε ένα πεδίο με μέση ισχύ επαρκή για να διατηρήσει την εκφόρτιση που έχει ξεκινήσει (~ 0,1-0,2 MV / m). Στους κεραυνούς, η ηλεκτρική ενέργεια του νέφους μετατρέπεται σε θερμότητα και φως.

Εκκενώσεις κεραυνών μπορεί να συμβούν μεταξύ γειτονικών ηλεκτρισμένων νεφών ή μεταξύ ενός ηλεκτρισμένου νέφους και του εδάφους. Της εκφόρτισης προηγείται η εμφάνιση σημαντικής διαφοράς στα ηλεκτρικά δυναμικά μεταξύ γειτονικών νεφών ή μεταξύ ενός νέφους και του εδάφους λόγω του διαχωρισμού και της συσσώρευσης ατμοσφαιρικού ηλεκτρισμού ως αποτέλεσμα φυσικών διεργασιών όπως η βροχή, η χιονόπτωση κ.λπ. Η προκύπτουσα διαφορά δυναμικού μπορεί να φτάσει το ένα δισεκατομμύριο βολτ και η επακόλουθη εκφόρτιση της συσσωρευμένης ηλεκτρικής ενέργειας μέσω της ατμόσφαιρας μπορεί να δημιουργήσει βραχυπρόθεσμα ρεύματα από 3 έως 200 kA.

4.Κύριες φάσεις της πρώτης και των επόμενων

εξαρτήματα κεραυνού

Η συγγένεια του κεραυνού με μια εκκένωση σπινθήρα αποδείχθηκε από τα έργα του Βενιαμίν Φραγκλίνος πριν από δυόμισι αιώνες. Λέγοντας μια τέτοια φράση σήμερα, θα ήταν πιο σωστό να αναφέρουμε αυτές τις δύο μορφές ηλεκτρικής εκκένωσης με αντίστροφη σειρά, αφού τα πιο σημαντικά δομικά στοιχεία ενός σπινθήρα παρατηρήθηκαν αρχικά στον κεραυνό και μόνο τότε ανακαλύφθηκαν στο εργαστήριο. Ο λόγος για μια τέτοια μη τυπική ακολουθία γεγονότων είναι απλός: η εκκένωση κεραυνού έχει σημαντικά μεγαλύτερο μήκος, η ανάπτυξή της διαρκεί περισσότερο και επομένως η οπτική καταγραφή κεραυνών δεν απαιτεί εξοπλισμό με ιδιαίτερα υψηλή χωρική και χρονική ανάλυση. Οι πρώτες και ακόμα εντυπωσιακές χρονικές σαρώσεις εκκενώσεων κεραυνών πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση απλών φωτογραφικών μηχανών με μια μηχανική αμοιβαία κίνηση του φακού και του φιλμ (κάμερες Boyce) στη δεκαετία του '30. Κατέστησαν δυνατό τον εντοπισμό δύο βασικών φάσεων της διαδικασίας: ηγέτηςκαι Σπίτιστάδια.

Στη διάρκεια ηγέτηςστάδιο στο διάστημα σύννεφο-έδαφος ή μεταξύ των νεφών φυτρώνει ένα αγώγιμο κανάλι πλάσματος - ο ηγέτης. Γεννιέται στην περιοχή ενός ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου, το οποίο σίγουρα επαρκεί για να ιονίσει τον αέρα με πρόσκρουση ηλεκτρονίων, αλλά ο ηγέτης πρέπει να ανοίξει το κύριο μέρος της διαδρομής όπου η ισχύς του εξωτερικού πεδίου (από το φορτίο των κεραυνών ) δεν υπερβαίνει τις πολλές εκατοντάδες βολτ ανά εκατοστό. Ωστόσο, το μήκος του καναλιού οδηγού αυξάνεται, πράγμα που σημαίνει ότι λαμβάνει χώρα έντονος ιονισμός στο κεφάλι του, μετατρέποντας τον ουδέτερο αέρα σε ένα εξαιρετικά αγώγιμο πλάσμα. Αυτό είναι δυνατό γιατί ο ίδιος ο ηγέτης φέρει το δικό του δυνατό πεδίο. Δημιουργείται από ένα φορτίο όγκου που συγκεντρώνεται στην περιοχή της κεφαλής του καναλιού και κινείται μαζί του. Η λειτουργία ενός αγωγού, που συνδέει γαλβανικά την κεφαλή του οδηγού με το σημείο εκκίνησης του κεραυνού, εκτελείται από το κανάλι πλάσματος του οδηγού. Ο ηγέτης μεγαλώνει για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα, έως και 0,01 δευτ. - μια αιωνιότητα στην κλίμακα των φευγαλέων φαινομένων μιας παλμικής ηλεκτρικής εκκένωσης. Όλο αυτό το διάστημα, το πλάσμα στο κανάλι πρέπει να διατηρεί υψηλή αγωγιμότητα. Αυτό είναι αδύνατο χωρίς θέρμανση του αερίου σε θερμοκρασίες που πλησιάζουν τις θερμοκρασίες ενός ηλεκτρικού τόξου (πάνω από 5000-6000 K). Το ζήτημα του ισοζυγίου ενέργειας στο κανάλι, το οποίο απαιτείται για

το ζέσταμά του και να αντισταθμίσει τις απώλειες - ένα από τα πιο σημαντικά στη θεωρία του ηγέτη.

Ο αρχηγός είναι απαραίτητο στοιχείο κάθε κεραυνού. Σε μια αναλαμπή πολλαπλών συστατικών, όχι μόνο το πρώτο, αλλά και όλα τα επόμενα εξαρτήματα ξεκινούν με τη διαδικασία του ηγέτη. Ανάλογα με την πολικότητα του κεραυνού, την κατεύθυνση της ανάπτυξής του και τον αριθμό του στοιχείου (το πρώτο ή οποιοδήποτε από τα επόμενα), ο μηχανισμός του ηγέτη μπορεί να αλλάξει, αλλά η ουσία του φαινομένου παραμένει η ίδια. Συνίσταται στο σχηματισμό ενός εξαιρετικά αγώγιμου καναλιού πλάσματος λόγω της τοπικής ενίσχυσης του ηλεκτρικού πεδίου σε άμεση γειτνίαση με την κεφαλή οδηγού.

Κύριο στάδιο του κεραυνού(επάνοδος) ξεκινά από τη στιγμή που ο ηγέτης έρχεται σε επαφή με το έδαφος ή ένα γειωμένο αντικείμενο. Τις περισσότερες φορές, αυτό δεν είναι άμεση επαφή. Από την κορυφή του αντικειμένου, το δικό του κανάλι οδηγού, που ονομάζεται μετρητής, μπορεί να προκύψει και να κινηθεί προς τον ηγέτη του κεραυνού. Η συνάντησή τους σηματοδοτεί την έναρξη της κεντρικής σκηνής. Ενώ κινούνταν στο κενό από σύννεφο προς έδαφος, το κεφάλι του ηγέτη του κεραυνού είχε υψηλό δυναμικό, συγκρίσιμο με το δυναμικό μιας καταιγίδας.

σύννεφα στο σημείο εκκίνησης του κεραυνού (διαφέρουν στην πτώση τάσης στο κανάλι). Μετά την επαφή, η κεφαλή οδηγού παίρνει το δυναμικό του εδάφους και το φορτίο της αποστραγγίζεται στο έδαφος. Με τον καιρό, το ίδιο συμβαίνει και στους άλλους.

τμήματα του καναλιού με υψηλές δυνατότητες. Αυτή η «εκφόρτωση» συμβαίνει μέσω της διάδοσης του κύματος εξουδετέρωσης φορτίου του οδηγού μέσω του καναλιού από το έδαφος στο νέφος. Η ταχύτητα κύματος προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός, έως και 108 m/s. Μεταξύ του μετώπου του κύματος και της γης ρέει μέσω του καναλιού

ένα ισχυρό ρεύμα που μεταφέρει φορτίο στο έδαφος από τα τμήματα «εκφόρτωσης» του καναλιού. Το πλάτος ρεύματος εξαρτάται από την αρχική κατανομή δυναμικού κατά μήκος του καναλιού. Κατά μέσο όρο, είναι κοντά στα 30 kA, και για τα περισσότερα

ο ισχυρός κεραυνός φτάνει τα 200-250 kA. Η μεταφορά ενός τόσο ισχυρού ρεύματος συνοδεύεται από έντονη απελευθέρωση ενέργειας. Λόγω αυτού, το αέριο στο κανάλι θερμαίνεται γρήγορα και διαστέλλεται. εμφανίζεται κρουστικό κύμα. Το roll of thunder είναι μια από τις εκδηλώσεις του. Ενεργειακά, η κύρια σκηνή είναι η πιο δυνατή. Χαρακτηρίζεται επίσης από την ταχύτερη αλλαγή ρεύματος. Η απότομη ανύψωσή του μπορεί να ξεπεράσει τα 1011 A / s - εξ ου και η εξαιρετικά ισχυρή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που συνοδεύει μια εκκένωση κεραυνού. Γι' αυτό ένα ραδιόφωνο ή τηλεόραση που λειτουργεί αντιδρά έντονα σε μια καταιγίδα.

παρεμβολές, και αυτό συμβαίνει σε αποστάσεις δεκάδων χιλιομέτρων.

Οι τρέχοντες παλμοί της κύριας σκηνής συνοδεύουν όχι μόνο την πρώτη, αλλά και όλα τα επόμενα στοιχεία της καθοδικής αστραπής. Αυτό σημαίνει ότι ο ηγέτης κάθε επόμενου στοιχείου φορτίζει αυτό που κινείται προς το έδαφος.

κανάλι, και κατά τη διάρκεια της κύριας σκηνής μέρος αυτής της χρέωσης εξουδετερώνεται και αναδιανέμεται. Οι μεγάλες βροντές είναι το αποτέλεσμα της υπέρθεσης ηχητικών κυμάτων που διεγείρονται από τους τρέχοντες παλμούς ολόκληρου του πληθυσμού

επόμενα εξαρτήματα. Για αστραπές ανόδου, η εικόνα είναι κάπως διαφορετική. Πρώτος Επικεφαλής Συνιστωσών

ξεκινά από ένα σημείο με μηδενικό δυναμικό. Καθώς το κανάλι μεγαλώνει, το δυναμικό κεφαλής αλλάζει σταδιακά έως ότου η διαδικασία του οδηγού επιβραδύνει κάπου στα βάθη του κεραυνού. Αυτό δεν συνοδεύεται από γρήγορες αλλαγές φόρτισης, και ως εκ τούτου το πρώτο στοιχείο της αστραπής ανόδου έχει το κύριο

λείπει το στάδιο. Παρατηρείται μόνο σε επόμενα συστατικά που ξεκινούν ήδη από το σύννεφο και κινούνται προς το έδαφος, χωρίς να διαφέρουν από τα επόμενα συστατικά του κατερχόμενου κεραυνού.

Με επιστημονικούς όρους, το κύριο στάδιο της αστραπής μεταξύ νεφών παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον. Το γεγονός ότι υπάρχει υποδεικνύεται από βροντές, όχι λιγότερο δυνατές από ό,τι κατά τη διάρκεια των εκροών στο έδαφος. Είναι σαφές ότι ο ηγέτης της αστραπής μεσόνεφα ξεκινά από κάπου στον όγκο μιας φορτισμένης περιοχής ενός κεραυνού (μιας κυψέλης καταιγίδας) και κινείται προς την κατεύθυνση ενός άλλου, αντίθετου ζωδίου. Οι φορτισμένες περιοχές στο σύννεφο δεν μπορούν με κανέναν τρόπο να αναπαρασταθούν ως κάποιου είδους αγώγιμα σώματα, παρόμοια με τις πλάκες ενός πυκνωτή υψηλής τάσης, επειδή τα φορτία εκεί κατανέμονται σε έναν όγκο με ακτίνα εκατοντάδων μέτρων και βρίσκονται σε μικρές σταγόνες νερού και κρυστάλλους πάγου (υδρομετεωρίτες) που δεν έρχονται σε επαφή μεταξύ τους. Η εμφάνιση της κύριας σκηνής στη φυσική της ουσία συνεπάγεται αναγκαστικά την επαφή του ηγέτη του κεραυνού με ένα εξαιρετικά αγώγιμο σώμα υψηλής ηλεκτρικής χωρητικότητας, συγκρίσιμης ή μεγαλύτερης από την ικανότητα του ηγέτη. Πρέπει να υποτεθεί ότι κατά τη διάρκεια μιας αστραπιαίας εκκένωσης μεταξύ νεφών, ο ρόλος ενός τέτοιου σώματος διαδραματίζεται από κάποιο άλλο κανάλι πλάσματος που έχει προκύψει ταυτόχρονα και στη συνέχεια έρχεται σε επαφή με το πρώτο.

Σε μετρήσεις κοντά στην επιφάνεια της γης, ο παλμός ρεύματος της κύριας σκηνής μειώνεται κατά το ήμισυ της τιμής του πλάτους, κατά μέσο όρο, σε περίπου 10 -4 δευτερόλεπτα. Η εξάπλωση αυτής της παραμέτρου είναι πολύ μεγάλη - οι αποκλίσεις από τον μέσο όρο σε κάθε κατεύθυνση φτάνουν σχεδόν μια τάξη μεγέθους. Οι θετικοί παλμοί ρεύματος κεραυνού, κατά κανόνα, είναι μεγαλύτεροι από τους αρνητικούς και οι παλμοί των πρώτων εξαρτημάτων διαρκούν περισσότερο από τους επόμενους.

Μετά το κύριο στάδιο, ένα ελαφρώς μεταβαλλόμενο ρεύμα της τάξης των 100 A μπορεί να ρέει μέσω του καναλιού του κεραυνού για εκατοστά, και μερικές φορές δέκατα του δευτερολέπτου. Σε αυτό το τελικό στάδιο συνεχούς ρεύματος, το κανάλι κεραυνού διατηρεί την αγώγιμη κατάσταση και τη θερμοκρασία του διατηρείται στο επίπεδο του τόξου. Ένα συνεχές ρεύμα ρεύματος μπορεί να ακολουθεί κάθε εξάρτημα κεραυνού, συμπεριλαμβανομένου του πρώτου ανάντη εξάρτημα κεραυνού που δεν έχει κύρια σκηνή. Μερικές φορές σε φόντο συνεχούς ρεύματος

παρατηρούνται εκρήξεις ρεύματος με διάρκεια περίπου 10 -3 s και πλάτος έως 1 kA. Συνοδεύονται από αύξηση της φωτεινότητας της λάμψης του καναλιού.

5. Γραμμικά φερμουάρ

Η ευρέως διαδεδομένη γραμμική αστραπή, την οποία κάθε άτομο συναντά πολλές φορές, μοιάζει με μια διακλαδισμένη γραμμή. το μέγεθος του ρεύματος στο κανάλι του γραμμικού κεραυνού είναι κατά μέσο όρο 60 - 170 kA, ο κεραυνός καταγράφηκε με ρεύμα 290 kA. ένας μέσος κεραυνός μεταφέρει ενέργεια 250 kWh (900 MJ). η ενέργεια πραγματοποιείται κυρίως με τη μορφή ενεργειών φωτός, θερμότητας και ήχου.

Η εκκένωση αναπτύσσεται σε λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου. σε τόσο υψηλά ρεύματα, ο αέρας στη ζώνη του καναλιού κεραυνού σχεδόν αμέσως θερμαίνεται σε θερμοκρασία 30.000-33.000 ° C. Ως αποτέλεσμα, η πίεση αυξάνεται απότομα, ο αέρας διαστέλλεται - εμφανίζεται ένα κύμα κρούσης, συνοδευόμενο από έναν ήχο παρόρμηση - βροντή.

Πριν και κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, περιστασιακά στο σκοτάδι, στις κορυφές ψηλών μυτερών αντικειμένων (κορυφές δέντρων, ιστοί, κορυφές αιχμηρών βράχων στα βουνά, σταυροί εκκλησιών, αλεξικέραυνα, μερικές φορές στα βουνά στα κεφάλια ανθρώπων, σηκωμένα χέρια ή ζώα) μπορεί κανείς να παρατηρήσει μια λάμψη που έχει λάβει το όνομα «St. Elmo's Fire». Αυτό το όνομα δόθηκε στην αρχαιότητα από τους ναυτικούς που παρατηρούσαν τη λάμψη στις κορυφές των ιστών των ιστιοφόρων πλοίων. Η λάμψη προκύπτει λόγω του γεγονότος ότι σε ψηλά, μυτερά αντικείμενα, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργείται από το στατικό ηλεκτρικό φορτίο του νέφους είναι ιδιαίτερα υψηλή. Ως αποτέλεσμα, αρχίζει ο ιονισμός του αέρα, εμφανίζεται μια εκκένωση λάμψης και εμφανίζονται κοκκινωπές γλώσσες λάμψης, μερικές φορές βραχύνονται και ξανά επιμηκύνονται. δεν πρέπει να γίνει προσπάθεια κατάσβεσης αυτών των πυρκαγιών, καθώς δεν υπάρχει καύση. σε υψηλή ένταση ηλεκτρικού πεδίου, μπορεί να εμφανιστεί μια δέσμη φωτεινών νημάτων - μια εκκένωση κορώνας, η οποία συνοδεύεται από ένα σφύριγμα. γραμμικός κεραυνός μπορεί επίσης να εμφανιστεί περιστασιακά απουσία κεραυνών. Δεν είναι τυχαίο ότι προέκυψε το ρητό - "βροντή από καθαρό ουρανό".

Αστραπή γραμμής

6.Φυσικές διεργασίες κατά την εκκένωση κεραυνού.

Ο κεραυνός ξεκινά όχι μόνο από ένα σύννεφο στο έδαφος, ή από ένα γειωμένο αντικείμενο σε ένα σύννεφο, αλλά και από σώματα που είναι απομονωμένα από το έδαφος (αεροσκάφη, πύραυλοι κ.λπ.). Οι προσπάθειες να αποσαφηνιστούν οι μηχανισμοί αυτών των διεργασιών βοηθούνται ελάχιστα από πειραματικά δεδομένα που σχετίζονται με τον ίδιο τον κεραυνό. Δεν υπάρχουν σχεδόν καθόλου παρατηρήσεις που θα έριχναν φως στη φυσική ουσία των φαινομένων. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να οικοδομήσουμε κερδοσκοπικά σχήματα, που θα περιλαμβάνουν ενεργά τα αποτελέσματα του πειράματος και τη θεωρία μιας μακράς εργαστηριακής σπίθας. Ο κεραυνός είναι πολύ ενδιαφέρον στη φυσική του προέλευση, αλλά είναι πολύ σημαντικό να εξετάσουμε λεπτομερώς το κύριο στάδιο του κεραυνού.

σολ το κύριο στάδιο, ή η διαδικασία εκφόρτισης του καναλιού κεραυνού, ξεκινά από τη στιγμή που το χάσμα μεταξύ του νέφους και της γης κλείνει από τον κατερχόμενο ηγέτη. Έχοντας αγγίξει το έδαφος ή ένα γειωμένο αντικείμενο, το κανάλι οδηγού (για βεβαιότητα, ας είναι αρνητικός οδηγός) θα πρέπει να αποκτήσει το μηδενικό δυναμικό του, αφού η χωρητικότητα του εδάφους είναι "άπειρη". Το μηδενικό δυναμικό αποκτά και το κανάλι του ανερχόμενου ηγέτη, το οποίο αποτελεί συνέχεια του «δίδυμου» του του κατερχόμενου. Η γείωση του καναλιού οδηγού, το οποίο έχει μεγάλο δυναμικό, συνοδεύεται από έντονη αλλαγή στη φόρτιση που κατανέμεται κατά μήκος του. Πριν από την έναρξη της κύριας σκηνής, η χρέωση τ 0 = C 0 κατανεμήθηκε κατά μήκος του καναλιού. Εδώ και σε όσα ακολουθούν, το «αρχικό» δυναμικό για την κύρια σκηνή που έρχεται στη γη υποδηλώνεται με το Ui. Όπως και πριν, το θεωρούμε σταθερό σε όλο το μήκος και των δύο οδηγών, αγνοώντας την πτώση τάσης κατά μήκος του καναλιού, η οποία είναι μικρής σημασίας για τους σκοπούς μας. Ας υποθέσουμε ότι κατά τη διάρκεια της κύριας σκηνής, καθώς και στο στάδιο του οδηγού, το κανάλι μπορεί να χαρακτηριστεί από την χωρητικότητα Co, η οποία δεν αλλάζει ούτε στο μήκος του ούτε στο χρόνο. Όταν ολόκληρο το κανάλι αποκτήσει μηδενικό δυναμικό (U = 0), το γραμμικό φορτίο γίνεται ίσο με τ 1 = -CоUо(x). Το τμήμα του καναλιού που ανήκει στον αρνητικό κατερχόμενο οδηγό όχι μόνο χάνει το αρνητικό του φορτίο, αλλά αποκτά ένα θετικό (Uo 0). Όχι μόνο αποφορτίζει, αλλά και επαναφορτίζει. Το κανάλι του συζευγμένου θετικού ανερχόμενου οδηγού ψηλά στο σύννεφο γίνεται ακόμα πιο θετικά φορτισμένο (βλ. Εικ.). Αλλαγή γραμμικού φορτίου κατά την κύρια βαθμίδα ∆τ = τ-τ o = -С o U i . Όταν U i (x) = const, η αλλαγή στην φόρτιση είναι ίδια σε όλο το μήκος του καναλιού. Είναι σαν ένας μακρύς αγωγός (μακριά γραμμή), προφορτισμένος σε τάση Ui, να αποφορτίζεται πλήρως.

Οι μετρήσεις κοντά στο έδαφος δείχνουν ότι το κανάλι καθοδικού οδηγού εκφορτίζεται με πολύ ισχυρό ρεύμα. Στην περίπτωση αρνητικού κεραυνού, ο παλμός ρεύματος της κύριας σκηνής με πλάτος IM ~ 10-100 kA διαρκεί 50-100 µs σε επίπεδο 0,5. Για την ίδια περίπου ώρα, ένα σύντομο φωτεινό τμήμα, η κεφαλή του κύριου καναλιού, η οποία είναι καθαρά ορατή στις φωτογραφικές σαρώσεις, τρέχει επάνω στο κανάλι. Η ταχύτητά του v r≈(1-0,5)s είναι μόνο αρκετές φορές μικρότερη από την ταχύτητα του φωτός. Είναι φυσικό να ερμηνεύεται αυτό ως η διάδοση ενός κύματος εκκένωσης κατά μήκος του καναλιού, δηλ. κύματα μειούμενο δυναμικό και εμφάνιση ισχυρού ρεύματος. Στην περιοχή του μετώπου κύματος, όπου το δυναμικό πέφτει απότομα σε μέγεθος από το U i και δημιουργείται ισχυρό ρεύμα, λόγω της έντονης ενέργειας απελευθέρωσης, το κανάλι του προηγούμενου οδηγού θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία (σύμφωνα με μετρήσεις, έως και 30 –35 kK). Γιατί το μπροστινό μέρος του κύματος λάμπει τόσο έντονα. Πίσω από αυτό, το κανάλι, διαστέλλοντας, ψύχεται και, χάνοντας ενέργεια από την ακτινοβολία, λάμπει πιο αδύναμα. Η διαδικασία του κύριου σταδίου έχει πολλά κοινά με την εκφόρτιση μιας συνηθισμένης μεγάλης γραμμής που σχηματίζεται από έναν μεταλλικό αγωγό.

Η εκφόρτιση γραμμής έχει επίσης κυματικό χαρακτήρα και αυτή η διαδικασία χρησίμευσε ως πρωτότυπο στο σχηματισμό ιδεών για το κύριο στάδιο του κεραυνού. Το κανάλι αστραπής αποφορτίζεται πολύ πιο γρήγορα από ό,τι φόρτιζε κατά την ανάπτυξή του με την ταχύτητα των ηγετών v μεγάλο 10 -3 -10 -2)v r. Αλλά οι αλλαγές στο δυναμικό και το γραμμικό φορτίο κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση είναι της ίδιας τάξης μεγέθους: τ o =Δt. Ανάλογα με την ταχύτητα, το κανάλι εκφορτίζεται v t /v l ~ 10 2 -10 3 φορές ισχυρότερο ρεύμα i M ~ ∆tv r από τον οδηγό i L ~ t 0 V L ~ 100 A. Η γραμμική αντίσταση του καναλιού R 0 περίπου μειώνεται με το ίδιο ποσό κατά τη μετάβαση από το στάδιο του ηγέτη στο βασικό στάδιο. Ο λόγος για τη μείωση της αντίστασης είναι η θέρμανση του καναλιού κατά τη διέλευση ενός ισχυρού ρεύματος, το οποίο αυξάνει την αγωγιμότητα του πλάσματος. Επομένως, οι αντιστάσεις του καναλιού και της ζώνης ροής, μέσω της οποίας ρέει το ίδιο ρεύμα, είναι επίσης συγκρίσιμες. Αυτό σημαίνει ότι η ίδια τάξη μεγέθους ενέργειας διαχέεται ανά μονάδα μήκους του καναλιού οδηγού και εκφράζεται ως προς τις παραμέτρους οδηγού

Αυτό δίνει Αποδεικνύεται επίσης ότι το μέσο ηλεκτρικό πεδίο στο κανάλι οδηγό και πίσω από το κύμα εκφόρτισης στο ήδη μετασχηματισμένο κανάλι είναι της ίδιας τάξης. Αυτό συμφωνεί με ένα παρόμοιο συμπέρασμα που μπορεί να εξαχθεί εξετάζοντας άμεσα τις σταθερές καταστάσεις στα κανάλια του ηγέτη και τα κύρια στάδια του κεραυνού. Η κατάσταση εκεί είναι παρόμοια με αυτή σε ένα ακίνητο τόξο. Αλλά σε τόξα υψηλού ρεύματος, το πεδίο στο κανάλι στην πραγματικότητα εξαρτάται ασθενώς από το ρεύμα. Από όσα ειπώθηκαν, προκύπτει ότι εάν στον ηγέτη και , τότε στη σταθερή κατάσταση πίσω από το μέτωπο κύματος της κύριας σκηνής θα πρέπει να υπάρχει , και η συνολική ωμική αντίσταση ολόκληρου του καναλιού κεραυνού μήκους πολλών χιλιομέτρων αποδεικνύεται ότι είναι περίπου 102 Ωμ. Αυτή είναι συγκρίσιμη με την αντίσταση κύματος μιας τέλειας αγώγιμης μεγάλης γραμμής στον αέρα Z, ενώ για ένα κανάλι οδηγού ίδιου μήκους η συνολική αντίσταση είναι 2 τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από το Z. Εάν η αντίσταση του καναλιού δεν άλλαξε, παραμένοντας στο επίπεδο του ηγέτη, το κύμα εκφόρτισης του καναλιού κεραυνού θα έβρεχε και θα εξαπλωνόταν χωρίς να περάσει ούτε ένα μικρό κλάσμα του καναλιού. Το ρεύμα μέσω του σημείου γης προς γη του καναλιού θα διασπωνόταν επίσης πολύ γρήγορα. Η εμπειρία υποδηλώνει το αντίθετο: η ορατή φωτεινή κεφαλή έχει ένα αιχμηρό μέτωπο και ένα μεγάλο ρεύμα κοντά στη γη καταγράφεται καθ' όλη τη διάρκεια της ανόδου της. Ο μετασχηματισμός του καναλιού οδηγού κατά τη διέλευση του κύματος, που οδηγεί σε απότομη μείωση της γραμμικής του αντίστασης, καθορίζει ολόκληρη την πορεία της διαδικασίας του κύριου σταδίου του κεραυνού.

Επικίνδυνοι παράγοντες έκθεσης σε κεραυνούς.

Λόγω του γεγονότος ότι ο κεραυνός χαρακτηρίζεται από υψηλά ρεύματα, τάσεις και θερμοκρασίες εκφόρτισης, η επίδραση του κεραυνού σε ένα άτομο, κατά κανόνα, καταλήγει σε πολύ σοβαρές συνέπειες - συνήθως θάνατο. περίπου 3.000 άνθρωποι πεθαίνουν κάθε χρόνο από κεραυνό στον κόσμο και είναι γνωστές περιπτώσεις ταυτόχρονης ήττας πολλών ανθρώπων.

Η εκκένωση κεραυνού ακολουθεί τη διαδρομή της ελάχιστης ηλεκτρικής αντίστασης. Δεδομένου ότι η απόσταση μεταξύ ενός ψηλού αντικειμένου και ενός κεραυνού, και ως εκ τούτου η ηλεκτρική αντίσταση, είναι μικρότερη, ο κεραυνός συνήθως χτυπά ψηλά αντικείμενα, αλλά όχι απαραίτητα. για παράδειγμα, αν τοποθετήσετε δύο ιστούς δίπλα-δίπλα - έναν μεταλλικό και έναν ψηλότερο ξύλινο, τότε ο κεραυνός είναι πιθανό να χτυπήσει έναν μεταλλικό ιστό, αν και είναι χαμηλότερος, επειδή η ηλεκτρική αγωγιμότητα του μετάλλου είναι υψηλότερη. ο κεραυνός χτυπά επίσης αργιλώδεις και υγρές περιοχές πολύ πιο συχνά από τις ξηρές και τις αμμώδεις, γιατί Τα πρώτα είναι πιο ηλεκτρικά αγώγιμα.

Για παράδειγμα, στο δάσος, ο κεραυνός ενεργεί επίσης επιλεκτικά. Ένα δέντρο χωρίζεται όταν χτυπιέται από κεραυνό. ο μηχανισμός αυτού είναι ο εξής: ο χυμός των δέντρων και η υγρασία στην περιοχή απόρριψης εξατμίζονται και διαστέλλονται αμέσως, δημιουργώντας τεράστιες πιέσεις,

που σπάνε το ξύλο. Ένα παρόμοιο αποτέλεσμα, που συνοδεύεται από διασπορά τσιπς, μπορεί να συμβεί όταν κεραυνός χτυπήσει τον τοίχο μιας ξύλινης κατασκευής. Επομένως, το να βρίσκεστε κάτω από ένα ψηλό δέντρο κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας είναι επικίνδυνο.

Είναι επικίνδυνο να βρίσκεστε πάνω ή κοντά στο νερό κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας. το νερό και η γη κοντά στο νερό έχουν υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Ταυτόχρονα, όταν βρίσκονται μέσα σε κτίρια από οπλισμένο σκυρόδεμα, οι μεταλλικές κατασκευές (για παράδειγμα, μεταλλικά γκαράζ) κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας είναι ασφαλείς για τον άνθρωπο.

Εκτός από την καταστροφή ανθρώπων και ζώων, οι γραμμικοί κεραυνοί προκαλούν συχνά δασικές πυρκαγιές, καθώς και κατοικίες και βιομηχανικά κτίρια, ειδικά σε αγροτικές περιοχές.

Κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, το να βρίσκεσαι σε μια πόλη είναι λιγότερο επικίνδυνο από ό,τι σε ανοιχτούς χώρους, καθώς οι μεταλλικές κατασκευές και τα ψηλά κτίρια λειτουργούν καλά ως αλεξικέραυνο.

Μια πλήρως ή μερικώς κλειστή ηλεκτρικά αγώγιμη επιφάνεια σχηματίζει τον λεγόμενο «θάλαμο Faraday» μέσα στον οποίο δεν μπορεί να σχηματιστεί κανένα σημαντικό και επικίνδυνο δυναμικό για τον άνθρωπο. Ως εκ τούτου, οι επιβάτες μέσα σε ένα αυτοκίνητο με εξ ολοκλήρου μεταλλικό αμάξωμα, ένα τραμ, ένα τρόλεϊ, ένα βαγόνι τρένου είναι ασφαλείς κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας μέχρι να βγουν έξω ή να αρχίσουν να ανοίγουν τα παράθυρα.

Ο κεραυνός μπορεί να χτυπήσει ένα αεροσκάφος, αλλά επειδή τα σύγχρονα αεροσκάφη είναι εξ ολοκλήρου μεταλλικά, οι επιβάτες προστατεύονται αρκετά καλά από το χτύπημα από εκκένωση.

Οι στατιστικές δείχνουν ότι για 5000-10000 ώρες πτήσης υπάρχει ένας κεραυνός σε ένα αεροσκάφος, ευτυχώς, σχεδόν όλα τα κατεστραμμένα αεροσκάφη συνεχίζουν να πετούν. Μεταξύ των διαφόρων αιτιών αεροπορικών δυστυχημάτων, όπως παγετώνας, δυνατή βροχή, ομίχλη, χιόνι, καταιγίδα, ανεμοστρόβιλος, κεραυνός καταλαμβάνει την τελευταία θέση, αλλά και πάλι, οι πτήσεις αεροσκαφών κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας απαγορεύονται.

Ο κεραυνός χτυπά σχεδόν πάντα τον παγκοσμίου φήμης Πύργο του Άιφελ στο Παρίσι κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, αλλά αυτό δεν αποτελεί κίνδυνο για τους ανθρώπους στο κατάστρωμα παρατήρησης, επειδή. το διάτρητο μεταλλικό πλέγμα του πύργου σχηματίζει έναν θάλαμο Faraday, ο οποίος αποτελεί εξαιρετική προστασία από ηλεκτρικούς κεραυνούς.

Ένα σημάδι ότι βρίσκεστε σε ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να είναι τρίχες που σηκώνονται στην άκρη, που θα αρχίσουν να κάνουν ένα ελαφρύ τρίξιμο. Αλλά αυτό είναι μόνο στεγνά μαλλιά.

Εάν σας χτυπήσει κεραυνός, αλλά εξακολουθείτε να είστε σε θέση να σκεφτείτε, θα πρέπει να επισκεφτείτε έναν γιατρό το συντομότερο δυνατό. Οι γιατροί πιστεύουν ότι ένα άτομο που επέζησε από κεραυνό, ακόμη και χωρίς σοβαρά εγκαύματα στο κεφάλι και το σώμα, μπορεί στη συνέχεια να λάβει επιπλοκές με τη μορφή αποκλίσεων στην καρδιαγγειακή και νευραλγική δραστηριότητα από τον κανόνα.

Κεραυνός χτυπά τον Πύργο του Άιφελ, φωτογραφία του 1902

8. Πόσο συχνά χτυπάει ο κεραυνός;

Κεραυνοί χτυπούν επίγειες κατασκευές. Από την καθημερινή εμπειρία είναι γνωστό ότι οι κεραυνοί χτυπούν τις περισσότερες φορές ψηλές κατασκευές, ειδικά αυτές που κυριαρχούν στη γύρω περιοχή. Στον κάμπο, τα περισσότερα χτυπήματα είναι σε ανεξάρτητους ιστούς, πύργους, καμινάδες κ.λπ. Στις ορεινές περιοχές, τα χαμηλά κτίρια συχνά υποφέρουν αν στέκονται σε ξεχωριστούς ψηλούς λόφους ή στην κορυφή ενός βουνού. Σε παγκόσμιο επίπεδο, η εξήγηση για αυτό είναι απλή: είναι ευκολότερο για μια ηλεκτρική εκκένωση, που είναι κεραυνός, να εμποδίσει μια μικρότερη απόσταση από ένα πανύψηλο αντικείμενο. Για παράδειγμα, ένας ιστός ύψους 30 μέτρων κατά μέσο όρο στην Ευρώπη έχει 0,1 κεραυνούς ετησίως (ένα χτύπημα σε 10 χρόνια), ενώ για ένα μοναχικό αντικείμενο 100 μέτρων είναι σχεδόν 10 φορές περισσότερες. Με μια πιο προσεκτική στάση, μια τόσο έντονη εξάρτηση του αριθμού των κρούσεων από το ύψος δεν φαίνεται πλέον ασήμαντη. Το μέσο ύψος του σημείου εκκίνησης μιας αστραπής προς τα κάτω είναι περίπου 3 km, και ακόμη και ένα ύψος 100 μέτρων είναι μόνο το 3% της απόστασης μεταξύ του νέφους και της γης. Οι τυχαίες καμπυλότητες αλλάζουν το συνολικό μήκος της τροχιάς δέκα φορές πιο έντονα. Πρέπει να παραδεχτούμε ότι το τελικό επιφανειακό στάδιο ανάπτυξης κεραυνών διακρίνεται από ορισμένες ειδικές διαδικασίες που προκαθορίζουν αρκετά άκαμπτα το τελευταίο τμήμα της διαδρομής. Αυτές οι διαδικασίες οδηγούν στον προσανατολισμό του καθοδικού ηγέτη, στην έλξη του προς ψηλά αντικείμενα.

Από την εμπειρία των επιστημονικών παρατηρήσεων των κεραυνών, μπορεί κανείς να μιλήσει για μια περίπου τετραγωνική εξάρτηση του αριθμού των χτυπημάτων ΝΜ από ύψος ησυγκεντρωμένα αντικείμενα (έχουν ηπολύ μεγαλύτερο από όλα τα άλλα μεγέθη). για εκτεταμένα, μήκη Εγώόπως εναέρια γραμμή ρεύματος, Ν M ~ h i . Αυτό υποδηλώνει την ύπαρξη κάποιας ισοδύναμης ακτίνας συστολής κεραυνού R ε~ η. Όλοι οι κεραυνοί μετατοπίστηκαν από το αντικείμενο οριζόντια κατά μια απόσταση r R επέσει μέσα του, οι υπόλοιποι περνούν. Ένα τέτοιο πρωτόγονο σχήμα προσανατολισμού στο σύνολό του οδηγεί στο σωστό αποτέλεσμα. Για αξιολογήσεις, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε R ε~ 3h; Με βάση αυτά κατασκευάζονται ειδικοί χάρτες της έντασης της δραστηριότητας της καταιγίδας. Στην ευρωπαϊκή τούνδρα n m R ε= 0,3 χλμ. και για αυτήν

αντίκτυπος ανά έτος, αν εστιάσουμε στο μέσο αριθμό n m = 3,5 km -2 έτος -1 Η εκτίμηση είναι λογική για επίπεδο έδαφος και μόνο για όχι πολύ ψηλά αντικείμενα h

Ανθρώπινη ήττα

Η ακτίνα της συστολής κεραυνού σε ένα άτομο είναι μόνο 5-6 m, η περιοχή συστολής δεν είναι μεγαλύτερη από 10 -4 km 2. Στην πραγματικότητα, ο κεραυνός έχει πολλά περισσότερα θύματα και το άμεσο χτύπημα δεν έχει καμία σχέση με αυτό. Η ανθρώπινη εμπειρία δεν συνιστά να βρίσκεστε σε δάσος κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, ειδικά σε ανοιχτούς χώρους, κοντά σε ψηλά δέντρα. Και είναι σωστό. Ένα δέντρο είναι περίπου 10 φορές ψηλότερο από ένα άτομο και ο κεραυνός το χτυπά 100 φορές πιο συχνά. Όντας κάτω από ένα στέμμα δέντρου, ένα άτομο έχει μια αξιοσημείωτη πιθανότητα να βρίσκεται στη ζώνη εξάπλωσης του ρεύματος κεραυνού, κάτι που δεν είναι ασφαλές. Μετά από έναν κεραυνό στην κορυφή ενός δέντρου, το ρεύμα του Εγώ Μαπλώνεται κατά μήκος ενός καλά αγώγιμου κορμού και στη συνέχεια απλώνεται μέσω των ριζών στο έδαφος. Το ριζικό σύστημα του δέντρου γίνεται, σαν να λέγαμε, ένας φυσικός αγωγός γείωσης. Λόγω του ρεύματος, εμφανίζεται ένα ηλεκτρικό πεδίο στη γη, όπου p είναι η ειδική αντίσταση του εδάφους, j είναι η πυκνότητα ρεύματος. Αφήστε το ρεύμα να κυλήσει στο έδαφος αυστηρά συμμετρικά. Τότε οι ισοδυναμικές είναι ημισφαίρια με διαμετρικό επίπεδο στην επιφάνεια της γης. Η πυκνότητα ρεύματος σε απόσταση r από τον κορμό του δέντρου j(r) =,

η διαφορά δυναμικού μεταξύ κοντινών σημείων είναι ίση με ∆ U=. Εάν, για παράδειγμα, ένα άτομο στέκεται σε απόσταση r ≈ 1 m από το κέντρο ενός κορμού δέντρου πλάγια σε ένα δέντρο και η απόσταση μεταξύ των ποδιών του είναι Δr ≈ 0,3 m, τότε για ένα μέσο ρεύμα κεραυνού ΕγώΜ\u003d 30 kA, η πτώση τάσης στην επιφάνεια του εδάφους με p \u003d είναι . Αυτή η τάση εφαρμόζεται στις σόλες των παπουτσιών και μετά την αναπόφευκτη πολύ γρήγορη διάσπασή τους - στο ανθρώπινο σώμα. Το γεγονός ότι ένα άτομο θα υποφέρει, και πιθανότατα θα σκοτωθεί, είναι αναμφισβήτητο - το άγχος που ασκεί πάνω του είναι πολύ μεγάλο. Σημειώστε ότι είναι ανάλογο του Δr. Αυτό σημαίνει ότι το να στέκεσαι με τα πόδια ανοιχτά είναι πολύ πιο επικίνδυνο από το να στέκεσαι με προσοχή με σφιχτά συμπιεσμένα πόδια και το να ξαπλώνεις κατά μήκος της ακτίνας από ένα δέντρο είναι ακόμα πιο επικίνδυνο, γιατί σε αυτή την περίπτωση η απόσταση μεταξύ των ακραίων σημείων σε επαφή με το έδαφος γίνεται ίσο με το ύψος

πρόσωπο. Είναι καλύτερο, όπως ένας πελαργός, να παγώνεις στο ένα πόδι, αλλά τέτοιες συμβουλές είναι πιο εύκολο να δοθούν παρά να πραγματοποιηθούν. Παρεμπιπτόντως, ο κεραυνός χτυπά τα μεγάλα ζώα πιο συχνά από τους ανθρώπους, επίσης επειδή έχουν μεγαλύτερη απόσταση μεταξύ των ποδιών τους.

Εάν έχετε μια ντάκα με αλεξικέραυνο και έχει κατασκευαστεί ειδικός αγωγός γείωσης για αυτό, βεβαιωθείτε ότι κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας δεν υπάρχουν άτομα κοντά στον αγωγό γείωσης και η κάθοδος γείωσης σε αυτόν. Η κατάσταση εδώ είναι παρόμοια με αυτή που μόλις εξετάστηκε.

7. Κανόνες συμπεριφοράς κατά τη διάρκεια καταιγίδας.

Βλέπουμε μια αστραπή σχεδόν αμέσως, γιατί. το φως ταξιδεύει με ταχύτητα 300.000 km/s. η ταχύτητα διάδοσης του ήχου στον αέρα είναι περίπου 344 m/s, δηλ. Ο ήχος ταξιδεύει 1 χιλιόμετρο σε περίπου 3 δευτερόλεπτα. Έτσι, διαιρώντας το χρόνο σε δευτερόλεπτα μεταξύ της αστραπής και της πρώτης βροντής που την ακολούθησε, προσδιορίζουμε την απόσταση σε χιλιόμετρα από τη θέση της καταιγίδας.

Εάν αυτά τα χρονικά διαστήματα μειωθούν, τότε πλησιάζει καταιγίδα και είναι απαραίτητο να ληφθούν μέτρα για προστασία από κεραυνούς. Ο κεραυνός είναι επικίνδυνος όταν ακολουθεί αμέσως μια αστραπή, δηλ. ένα κεραυνό είναι από πάνω σας και ο κίνδυνος να σας χτυπήσει κεραυνός είναι πολύ πιθανός. Οι ενέργειές σας πριν και κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας πρέπει να είναι οι εξής:

μην φεύγετε από το σπίτι, κλείστε τα παράθυρα, τις πόρτες και τις καμινάδες, φροντίστε να μην υπάρχει ρεύμα που θα μπορούσε να προσελκύσει κεραυνό μπάλας.

κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, μην θερμαίνετε τη σόμπα, γιατί. ο καπνός που βγαίνει από την καμινάδα έχει υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και η πιθανότητα να χτυπήσει κεραυνός σε μια καμινάδα που υψώνεται πάνω από την οροφή αυξάνεται.

αποσυνδέστε ραδιόφωνα και τηλεοράσεις από το δίκτυο, μην χρησιμοποιείτε ηλεκτρικές συσκευές και τηλέφωνα (ιδιαίτερα σημαντικό για τις αγροτικές περιοχές).

κατά τη διάρκεια της βόλτας, κρυφτείτε στο πλησιέστερο κτίριο. Οι καταιγίδες είναι ιδιαίτερα επικίνδυνες στο γήπεδο. Όταν ψάχνετε για καταφύγιο, προτιμήστε μια μεγάλη μεταλλική κατασκευή ή μια κατασκευή με μεταλλικό σκελετό, ένα κτίριο κατοικιών ή άλλο κτίριο που προστατεύεται από αλεξικέραυνο· εάν δεν είναι δυνατό να κρυφτείς σε ένα κτίριο, μην κρύβεσαι σε μικρά υπόστεγα, κάτω από μοναχικά δέντρα?

να μην βρίσκεστε σε λόφους και ανοιχτά απροστάτευτα μέρη, κοντά σε μεταλλικούς ή διχτυωτούς φράχτες, μεγάλα μεταλλικά αντικείμενα, υγρούς τοίχους, γείωση αλεξικέραυνου.

ελλείψει καταφυγίου, ξαπλώστε στο έδαφος, ενώ θα πρέπει να προτιμάτε το ξηρό αμμώδες έδαφος, μακριά από τη δεξαμενή.

Εάν μια καταιγίδα σας έπιασε στο δάσος, θα πρέπει να φυλαχθείτε σε μια περιοχή με ανεπάρκεια. Δεν μπορείς να κρυφτείς κάτω από ψηλά δέντρα, ειδικά πεύκα, βελανιδιές, λεύκες. Είναι καλύτερα να βρίσκεστε σε απόσταση 30 μέτρων από ένα μόνο ψηλό δέντρο. προσέξτε αν υπάρχουν κοντινά δέντρα που προηγουμένως χτυπήθηκαν από καταιγίδα, σχίσμα. είναι καλύτερα να μείνετε μακριά από αυτό το μέρος σε αυτή την περίπτωση. Η αφθονία των δέντρων που χτυπήθηκαν από κεραυνό δείχνει ότι το έδαφος σε αυτήν την περιοχή έχει υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και είναι πολύ πιθανό να χτυπήσει κεραυνός σε αυτήν την περιοχή.

κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας δεν μπορείτε να είστε στο νερό και κοντά στο νερό - κολυμπήστε, ψάρια. είναι απαραίτητο να απομακρυνθείτε από την ακτή.

στα βουνά, απομακρυνθείτε από κορυφογραμμές βουνών, απότομους πανύψηλους βράχους και κορυφές. όταν πλησιάζετε σε μια καταιγίδα στα βουνά, πρέπει να κατεβείτε όσο πιο χαμηλά γίνεται. μεταλλικά αντικείμενα - γάντζοι αναρρίχησης, τσεκούρια πάγου, γλάστρες, συλλέξτε σε ένα σακίδιο και χαμηλώστε σε ένα σχοινί 20-30 μέτρα κάτω από την πλαγιά.

κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, μην κάνετε αθλήματα σε εξωτερικούς χώρους, μην τρέχετε, γιατί. Πιστεύεται ότι ο ιδρώτας και η γρήγορη κίνηση "προσελκύουν" κεραυνούς.

Εάν σας πιάσει καταιγίδα με ποδήλατο ή μοτοσικλέτα, σταματήστε να κινείστε και περιμένετε την καταιγίδα σε απόσταση περίπου 30 μέτρων από αυτές.

8. Τεχνολογία κεραυνικής ενέργειας.

Κινέζοι επιστήμονες ανέπτυξαν μια τεχνολογία για τη χρήση της ενέργειας των κεραυνών για επιστημονικούς και βιομηχανικούς σκοπούς,

«Η νέα εξέλιξη καθιστά δυνατή τη σύλληψη κεραυνών στον αέρα και την ανακατεύθυνσή τους σε συλλέκτες στο έδαφος για έρευνα και χρήση», δήλωσε ο Tse Xiushu του Ινστιτούτου Ατμοσφαιρικής Φυσικής.

Για τη σύλληψη του κεραυνού θα χρησιμοποιηθούν πύραυλοι εξοπλισμένοι με ειδικά αλεξικέραυνα, οι οποίοι θα εκτοξευθούν στο κέντρο ενός κεραυνού. Ο πύραυλος YL-1 πρόκειται να απογειωθεί λίγα λεπτά πριν από τον κεραυνό.

«Οι έλεγχοι έδειξαν ότι η ακρίβεια των εκτοξεύσεων είναι 70%,» δήλωσαν οι προγραμματιστές της συσκευής.

Η ενέργεια του κεραυνού, καθώς και η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που παράγει, θα χρησιμοποιηθούν για τη γενετική τροποποίηση των γεωργικών καλλιεργειών και την παραγωγή ημιαγωγών.

Επιπλέον, η νέα τεχνολογία θα μειώσει σημαντικά τις οικονομικές ζημιές από τις καταιγίδες, αφού οι απορρίψεις θα πάνε σε ασφαλή σημεία. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, περίπου χίλιοι άνθρωποι πεθαίνουν κάθε χρόνο από κεραυνούς στην Κίνα. Οι οικονομικές ζημιές από τις καταιγίδες στην Κίνα φτάνουν τα 143 εκατομμύρια δολάρια ετησίως.

Οι ερευνητές προσπαθούν επίσης να βρουν έναν τρόπο να χρησιμοποιήσουν τον κεραυνό στην ενέργεια. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, ένας κεραυνός παράγει δισεκατομμύρια κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας. Σε όλο τον κόσμο, 100 κεραυνοί συμβαίνουν κάθε δευτερόλεπτο - αυτή είναι μια τεράστια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Βιβλιογραφία:

Stekolnikov I.K., Φυσική του κεραυνού και της αντικεραυνικής προστασίας, M. - L., 1943;

Imyanitov I. M., Chubarina E. V., Shvarts Ya. M., Electricity of clouds, L., 1971;

Renema.py, Lightning.URL: http:// www. renema. en/ πληροφορίες/ αστραπή_ φύση. shtml

Ιστορία του κεραυνού. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Αστραπή

Imyanitov I.M., Chubarina E.V., Shvarts Ya.M. Ηλεκτρισμός σύννεφο. Λ., 1971

Επιστήμη και Τεχνολογία: Φυσική. URL: http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/MOLNIYA.html

Αυτόνομοι φωτεινοί σχηματισμοί στο ύπαιθρο. URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=9199806

Bazelyan E.M., Raiser Yu.P. Φυσική κεραυνών και αντικεραυνική προστασία. Μόσχα: Fizmatlit, 2001.

Οι αρχαίοι άνθρωποι δεν θεωρούσαν πάντα την καταιγίδα και τον κεραυνό, καθώς και τη συνοδευτική ρολό της βροντής, ως εκδήλωση της οργής των θεών. Για παράδειγμα, για τους Έλληνες, η βροντή και η αστραπή ήταν σύμβολα υπέρτατης δύναμης, ενώ οι Ετρούσκοι τα θεωρούσαν σημάδια: αν φαινόταν μια αστραπή από την ανατολή, σήμαινε ότι όλα θα ήταν καλά, και αν άστραφτε στη δύση ή βορειοδυτικά, αντίστροφα.

Η ιδέα των Ετρούσκων υιοθετήθηκε από τους Ρωμαίους, οι οποίοι ήταν πεπεισμένοι ότι ένας κεραυνός από τη δεξιά πλευρά ήταν επαρκής λόγος για να αναβληθούν όλα τα σχέδια για μια μέρα. Οι Ιάπωνες είχαν μια ενδιαφέρουσα ερμηνεία των ουράνιων σπινθήρων. Δύο βάτζρα (κεραυνοί) θεωρήθηκαν σύμβολα του Aizen-meo, του θεού της συμπόνιας: η μία σπίθα ήταν στο κεφάλι της θεότητας, κρατούσε την άλλη στα χέρια του, καταπνίγοντας όλες τις αρνητικές επιθυμίες της ανθρωπότητας με αυτήν.

Ο κεραυνός είναι μια τεράστια ηλεκτρική εκκένωση, η οποία συνοδεύεται πάντα από λάμψη και βροντερές κραυγές (ένα λαμπερό κανάλι εκκένωσης που μοιάζει με δέντρο είναι καθαρά ορατό στην ατμόσφαιρα). Ταυτόχρονα, μια αστραπή δεν είναι σχεδόν ποτέ μία, συνήθως ακολουθείται από δύο, τρεις και συχνά φτάνει σε αρκετές δεκάδες σπινθήρες.

Αυτές οι εκκενώσεις σχηματίζονται σχεδόν πάντα σε σύννεφα cumulonimbus, μερικές φορές σε μεγάλα νέφη nimbostratus: το ανώτερο όριο συχνά φτάνει τα επτά χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη, ενώ το κάτω μέρος μπορεί σχεδόν να αγγίξει το έδαφος, μένοντας όχι υψηλότερο από πεντακόσια μέτρα. Ο κεραυνός μπορεί να σχηματιστεί τόσο σε ένα σύννεφο όσο και ανάμεσα σε κοντινά ηλεκτρισμένα σύννεφα, καθώς και μεταξύ ενός σύννεφου και του εδάφους.

Ένα βροντερό σύννεφο αποτελείται από μια μεγάλη ποσότητα ατμού που συμπυκνώνεται με τη μορφή πάγου (σε ύψος που υπερβαίνει τα τρία χιλιόμετρα είναι σχεδόν πάντα κρύσταλλοι πάγου, αφού η θερμοκρασία εδώ δεν ανεβαίνει πάνω από το μηδέν). Πριν το σύννεφο γίνει καταιγίδα, οι κρύσταλλοι πάγου αρχίζουν να κινούνται ενεργά μέσα του, ενώ τα ρεύματα θερμού αέρα που αναδύονται από τη θερμαινόμενη επιφάνεια τους βοηθούν να κινηθούν.

Οι μάζες αέρα μεταφέρουν μικρότερα κομμάτια πάγου προς τα πάνω, τα οποία συγκρούονται συνεχώς με μεγαλύτερους κρυστάλλους κατά την κίνηση. Ως αποτέλεσμα, οι μικρότεροι κρύσταλλοι είναι θετικά φορτισμένοι, οι μεγαλύτεροι φορτίζονται αρνητικά.

Αφού συγκεντρωθούν μικροί κρύσταλλοι πάγου στην κορυφή και μεγάλοι στο κάτω μέρος, το πάνω μέρος του νέφους είναι θετικά φορτισμένο, το κάτω μέρος φορτίζεται αρνητικά. Έτσι, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο σύννεφο φτάνει σε εξαιρετικά υψηλά επίπεδα: ένα εκατομμύριο βολτ ανά μέτρο.

Όταν αυτές οι αντίθετα φορτισμένες περιοχές συγκρούονται μεταξύ τους, στα σημεία επαφής, τα ιόντα και τα ηλεκτρόνια σχηματίζουν ένα κανάλι μέσω του οποίου όλα τα φορτισμένα στοιχεία ορμούν προς τα κάτω και σχηματίζεται μια ηλεκτρική εκκένωση - κεραυνός. Αυτή τη στιγμή, απελευθερώνεται μια τόσο ισχυρή ενέργεια που η δύναμή της θα ήταν αρκετή για να τροφοδοτήσει έναν λαμπτήρα 100 watt για 90 ημέρες.

Το κανάλι θερμαίνεται σχεδόν στους 30.000 βαθμούς Κελσίου, πέντε φορές τη θερμοκρασία του Ήλιου, παράγοντας έντονο φως (το φλας συνήθως διαρκεί μόνο τρία τέταρτα του δευτερολέπτου). Μετά το σχηματισμό του καναλιού, το βροντερό νέφος αρχίζει να εκφορτίζεται: την πρώτη εκφόρτιση ακολουθούν δύο, τρεις, τέσσερις ή περισσότεροι σπινθήρες.

Ένας κεραυνός μοιάζει με έκρηξη και προκαλεί το σχηματισμό ωστικού κύματος, το οποίο είναι εξαιρετικά επικίνδυνο για κάθε ζωντανό πλάσμα που βρίσκεται κοντά στο κανάλι. Το ωστικό κύμα της ισχυρότερης ηλεκτρικής εκκένωσης λίγα μέτρα μακριά από τον εαυτό του είναι αρκετά ικανό να σπάσει δέντρα, να τραυματίσει ή να προκαλέσει διάσειση ακόμα και χωρίς άμεση ηλεκτροπληξία:

Σε απόσταση έως και 0,5 m από το κανάλι, ο κεραυνός μπορεί να καταστρέψει αδύναμες δομές και να τραυματίσει ένα άτομο.
Σε απόσταση έως και 5 μέτρων, τα κτίρια παραμένουν ανέπαφα, αλλά μπορούν να χτυπήσουν τα παράθυρα και να ζαλίσουν ένα άτομο.
Σε μεγάλες αποστάσεις, το ωστικό κύμα δεν έχει αρνητικές συνέπειες και μετατρέπεται σε ηχητικό κύμα, γνωστό ως κεραυνός.

Το Thunder κυλά

Λίγα δευτερόλεπτα μετά την καταγραφή ενός κεραυνού, λόγω της απότομης αύξησης της πίεσης κατά μήκος του καναλιού, η ατμόσφαιρα θερμαίνεται έως και 30 χιλιάδες βαθμούς Κελσίου. Ως αποτέλεσμα αυτού, προκύπτουν εκρηκτικές δονήσεις του αέρα και εμφανίζονται βροντές. Οι βροντές και οι κεραυνοί συνδέονται στενά μεταξύ τους: το μήκος της εκκένωσης είναι συχνά περίπου οκτώ χιλιόμετρα, επομένως ο ήχος από διαφορετικά μέρη της φτάνει σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, σχηματίζοντας κεραυνούς.

Είναι ενδιαφέρον ότι μετρώντας το χρόνο που πέρασε μεταξύ της βροντής και της αστραπής, μπορείτε να μάθετε πόσο μακριά είναι το επίκεντρο της καταιγίδας από τον παρατηρητή.

Για να γίνει αυτό, πρέπει να πολλαπλασιάσετε το χρόνο μεταξύ αστραπής και βροντής με την ταχύτητα του ήχου, η οποία είναι από 300 έως 360 m / s (για παράδειγμα, εάν το χρονικό διάστημα είναι δύο δευτερόλεπτα, το επίκεντρο της καταιγίδας είναι λίγο περισσότερο από 600 μέτρα από τον παρατηρητή, και αν τρία - σε απόσταση χιλιόμετρα). Αυτό θα σας βοηθήσει να προσδιορίσετε εάν η καταιγίδα απομακρύνεται ή πλησιάζει.

Καταπληκτική βολίδα

Ένα από τα λιγότερο μελετημένα, και επομένως τα πιο μυστηριώδη φαινόμενα της φύσης, είναι ο κεραυνός μπάλας - μια φωτεινή μπάλα πλάσματος που κινείται στον αέρα. Είναι μυστηριώδες επειδή η αρχή του σχηματισμού του κεραυνού μπάλας είναι ακόμα άγνωστη: παρά το γεγονός ότι υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός υποθέσεων που εξηγούν τους λόγους για την εμφάνιση αυτού του εκπληκτικού φυσικού φαινομένου, υπήρχαν αντιρρήσεις για καθένα από αυτά. Οι επιστήμονες δεν κατάφεραν να επιτύχουν πειραματικά τον σχηματισμό αστραπής μπάλας.

Ο σφαιρικός κεραυνός είναι σε θέση να υπάρχει για μεγάλο χρονικό διάστημα και να κινείται κατά μήκος μιας απρόβλεπτης τροχιάς. Για παράδειγμα, είναι αρκετά ικανό να κρέμεται στον αέρα για αρκετά δευτερόλεπτα και μετά να ορμάει στο πλάι.

Σε αντίθεση με μια απλή εκκένωση, υπάρχει πάντα μία μπάλα πλάσματος: μέχρι να καταγραφούν ταυτόχρονα δύο ή περισσότερες αστραπές φωτιάς. Το μέγεθος της μπάλας αστραπής κυμαίνεται από 10 έως 20 εκ. Η αστραπή μπάλας χαρακτηρίζεται από λευκούς, πορτοκαλί ή μπλε τόνους, αν και συχνά συναντώνται και άλλα χρώματα, μέχρι και μαύρο.

Οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη καθορίσει τους δείκτες θερμοκρασίας του κεραυνού μπάλας: παρά το γεγονός ότι, σύμφωνα με τους υπολογισμούς τους, θα πρέπει να κυμαίνεται από εκατό έως χίλιους βαθμούς Κελσίου, οι άνθρωποι που βρίσκονταν κοντά σε αυτό το φαινόμενο δεν ένιωσαν τη ζεστασιά που προέρχεται από τον κεραυνό μπάλας .

Η κύρια δυσκολία στη μελέτη αυτού του φαινομένου είναι ότι οι επιστήμονες σπάνια καταφέρνουν να διορθώσουν την εμφάνισή του και οι μαρτυρίες αυτοπτών μαρτύρων συχνά αμφισβητούν το γεγονός ότι το φαινόμενο που παρατήρησαν ήταν πραγματικά κεραυνός μπάλας. Πρώτα απ 'όλα, η μαρτυρία διαφέρει ως προς τις συνθήκες στις οποίες εμφανίστηκε: βασικά φάνηκε κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας.

Υπάρχουν επίσης ενδείξεις ότι ο κεραυνός μπάλας μπορεί επίσης να εμφανιστεί σε μια ωραία μέρα: να κατέβει από τα σύννεφα, να εμφανιστεί στον αέρα ή να εμφανιστεί λόγω κάποιου αντικειμένου (δέντρου ή στύλου).

Ένα άλλο χαρακτηριστικό γνώρισμα του κεραυνού μπάλας είναι η διείσδυσή του σε κλειστά δωμάτια, έχει παρατηρηθεί ακόμη και στα πιλοτήρια (μια βολίδα μπορεί να διαπεράσει τα παράθυρα, να κατέβει μέσω αγωγών εξαερισμού και ακόμη και να πετάξει έξω από πρίζες ή τηλεόραση). Οι καταστάσεις τεκμηριώθηκαν επίσης επανειλημμένα όταν η μπάλα πλάσματος στερεωνόταν σε ένα σημείο και εμφανιζόταν συνεχώς εκεί.

Συχνά, η εμφάνιση του κεραυνού μπάλας δεν προκαλεί προβλήματα (κινείται αθόρυβα στα ρεύματα αέρα και πετά μακριά ή εξαφανίζεται μετά από λίγο). Όμως, οι θλιβερές συνέπειες έγιναν επίσης αντιληπτές όταν εξερράγη, εξατμίζοντας αμέσως το κοντινό υγρό, λιώνοντας γυαλί και μέταλλο.

Πιθανοί κίνδυνοι

Δεδομένου ότι η εμφάνιση του κεραυνού μπάλας είναι πάντα απροσδόκητη, όταν βλέπετε αυτό το μοναδικό φαινόμενο κοντά σας, το κύριο πράγμα είναι να μην πανικοβληθείτε, να μην κινηθείτε απότομα και να μην τρέχετε πουθενά: ο κεραυνός φωτιάς είναι πολύ ευαίσθητος στους κραδασμούς του αέρα. Είναι απαραίτητο να αφήσετε ήσυχα την τροχιά της μπάλας και να προσπαθήσετε να μείνετε όσο το δυνατόν πιο μακριά από αυτήν. Εάν ένα άτομο βρίσκεται σε εσωτερικό χώρο, πρέπει να περπατήσετε αργά προς το άνοιγμα του παραθύρου και να ανοίξετε το παράθυρο: υπάρχουν πολλές ιστορίες όταν μια επικίνδυνη μπάλα έφυγε από το διαμέρισμα.

Τίποτα δεν μπορεί να πεταχτεί σε μια μπάλα πλάσματος: είναι αρκετά ικανή να εκραγεί και αυτό είναι γεμάτο όχι μόνο με εγκαύματα ή απώλεια συνείδησης, αλλά και με καρδιακή ανακοπή. Εάν συνέβη η ηλεκτρική μπάλα να πιάσει ένα άτομο, πρέπει να το μεταφέρετε σε ένα αεριζόμενο δωμάτιο, να το τυλίξετε πιο ζεστό, να κάνετε μασάζ καρδιάς, τεχνητή αναπνοή και να καλέσετε αμέσως έναν γιατρό.

Τι να κάνετε σε μια καταιγίδα

Όταν ξεκινά μια καταιγίδα και βλέπετε κεραυνούς να πλησιάζουν, πρέπει να βρείτε καταφύγιο και να κρυφθείτε από τις καιρικές συνθήκες: ένας κεραυνός είναι συχνά θανατηφόρος και αν οι άνθρωποι επιβιώσουν, συχνά παραμένουν ανάπηροι.

Εάν δεν υπάρχουν κτίρια κοντά και ένα άτομο βρίσκεται στο χωράφι εκείνη την ώρα, πρέπει να λάβει υπόψη ότι είναι καλύτερο να κρυφτεί από μια καταιγίδα σε μια σπηλιά. Καλό είναι όμως να αποφεύγετε τα ψηλά δέντρα: ο κεραυνός στοχεύει συνήθως στο μεγαλύτερο φυτό και αν τα δέντρα έχουν το ίδιο ύψος, πέφτει σε κάτι που άγει καλύτερα τον ηλεκτρισμό.

Για να προστατεύσουν ένα ξεχωριστό κτίριο ή δομή από κεραυνούς, συνήθως τοποθετούν κοντά τους έναν ψηλό ιστό, πάνω από τον οποίο στερεώνεται μια μυτερή μεταλλική ράβδος, ασφαλώς συνδεδεμένη με ένα χοντρό σύρμα, στο άλλο άκρο υπάρχει ένα μεταλλικό αντικείμενο θαμμένο βαθιά στο έδαφος. Το σχέδιο λειτουργίας είναι απλό: μια ράβδος από ένα σύννεφο βροντής φορτίζεται πάντα με ένα φορτίο αντίθετο από το σύννεφο, το οποίο, ρέοντας κάτω από το καλώδιο υπόγεια, εξουδετερώνει το φορτίο του νέφους. Αυτή η συσκευή ονομάζεται αλεξικέραυνο και εγκαθίσταται σε όλα τα κτίρια των πόλεων και άλλων ανθρώπινων οικισμών.

Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι ο γραμμικός κεραυνός - ο τύπος που βλέπετε συχνά κατά τη διάρκεια καταιγίδων - είναι μια εκκένωση σπινθήρα τεράστιων ηλεκτρικών φορτίων που συσσωρεύονται υπό ειδικές συνθήκες στην κατώτερη ατμόσφαιρα. Το σχήμα του κεραυνού μοιάζει συνήθως με τις ρίζες ενός γιγάντιου δέντρου που έχει ξαφνικά αναπτυχθεί στον ουρανό. Το μήκος του γραμμικού κεραυνού είναι συνήθως αρκετά χιλιόμετρα, αλλά μπορεί να φτάσει τα 20 χιλιόμετρα ή περισσότερο. Η κύρια «σπίθα» του κεραυνού έχει πολλά κλαδιά μήκους 2-3 χλμ. Η διάμετρος του καναλιού του κεραυνού είναι από 10 έως 45 cm και «ζει» μόνο δέκατα του δευτερολέπτου. Η μέση ταχύτητά του είναι περίπου 150 km/s.

Τις περισσότερες φορές, οι κεραυνοί εμφανίζονται σε ισχυρά σύννεφα σωρευτικών - ονομάζονται επίσης καταιγίδες. Λιγότερο συχνά, οι κεραυνοί εμφανίζονται στα σύννεφα nimbostratus, καθώς και κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων, ανεμοστρόβιλων και καταιγίδων σκόνης.

Εκκενώσεις κεραυνών μπορεί να συμβούν μεταξύ γειτονικών ηλεκτρισμένων νεφών, μεταξύ ενός φορτισμένου νέφους και του εδάφους ή μεταξύ διαφορετικών τμημάτων του ίδιου νέφους. Για να προκύψει μια εκφόρτιση, πρέπει να υπάρξει μια πολύ σημαντική διαφορά στο ηλεκτρικό δυναμικό. Αυτό μπορεί να συμβεί κατά τη διάρκεια βροχής, χιονόπτωσης, χαλαζιού και άλλων πολύπλοκων φυσικών διεργασιών. Η διαφορά δυναμικού μπορεί να είναι δεκάδες εκατομμύρια βολτ και το ρεύμα μέσα στο κανάλι κεραυνού φτάνει τα 20.000 αμπέρ.

Οι επιστήμονες ακόμα δεν έχουν καταλήξει σε συναίνεση για το πώς και γιατί δημιουργούνται τέτοια τεράστια φορτία στα σύννεφα. Υπάρχουν αρκετές θεωρίες για αυτό το θέμα, και καθεμία από αυτές περιγράφει τουλάχιστον έναν από τους λόγους αυτού του φαινομένου. Έτσι, το 1929, εμφανίστηκε μια θεωρία που εξηγεί τον ηλεκτρισμό σε ένα σύννεφο από το γεγονός ότι οι σταγόνες της βροχής συνθλίβονται από τα ρεύματα αέρα. Μεγαλύτερες σταγόνες φορτίζονται θετικά και πέφτουν κάτω, ενώ μικρότερες που παραμένουν στο πάνω μέρος του νέφους αποκτούν αρνητικό φορτίο. Μια άλλη θεωρία - που ονομάζεται επαγωγή - προτείνει ότι τα ηλεκτρικά φορτία στο σύννεφο διαχωρίζονται από το ηλεκτρικό πεδίο της Γης, το οποίο είναι αρνητικά φορτισμένο. Υπάρχει μια άλλη θεωρία - οι συγγραφείς της πιστεύουν ότι η ηλεκτροδότηση συμβαίνει ως αποτέλεσμα του γεγονότος ότι σταγόνες διαφορετικών μεγεθών στην ατμόσφαιρα απορροφούν ιόντα αερίων με διαφορετικά φορτία.

Περίπου 100 γραμμικές εκκενώσεις κεραυνών συμβαίνουν στη Γη κάθε δευτερόλεπτο και κατά τη διάρκεια του έτους χτυπούν κάθε τετραγωνικό χιλιόμετρο της επιφάνειάς της έξι φορές. Μερικές φορές ο κεραυνός μπορεί να συμπεριφέρεται με εντελώς ανεξήγητο τρόπο.

Υπάρχουν περιπτώσεις όπου κεραυνός:

Έκαψε σεντόνια σε έναν άνδρα, αφήνοντας άθικτα τα εξωτερικά ρούχα του.

Άρπαξε μεταλλικά αντικείμενα από τα χέρια ενός ατόμου και δεν του έκανε κακό.

Έλειωσε μαζί όλα τα νομίσματα στο πορτοφόλι χωρίς να καταστραφεί το χαρτονόμισμα.

Κατέστρεψε ολοσχερώς το μετάλλιο στην αλυσίδα που φορούσε γύρω από το λαιμό, αφήνοντας στο δέρμα ενός ατόμου το αποτύπωμα της αλυσίδας και του μενταγιόν, που δεν ξεκολλούσε για αρκετά χρόνια.

Τρεις φορές χτύπησε έναν άνδρα χωρίς να τον βλάψει και όταν πέθανε μετά από μακρά ασθένεια, για τέταρτη φορά προσγειώθηκε σε ένα μνημείο στον τάφο του.

Ακόμα και πιο περίεργες ιστορίες λέγονται για ανθρώπους που χτυπήθηκαν από κεραυνό, αλλά δεν έχουν όλες επιβεβαίωση. Το μόνο που δείχνουν οι στατιστικές είναι ότι ο κεραυνός χτυπά τους άνδρες έξι φορές πιο συχνά από τις γυναίκες.

Παρόλο που η δύναμη της εκκένωσης είναι απίστευτα υψηλή, οι περισσότεροι άνθρωποι που χτυπιούνται από κεραυνό δεν πεθαίνουν. Αυτό συμβαίνει επειδή το κύριο ρεύμα κεραυνού φαίνεται να «ρέει» πάνω από την επιφάνεια του ανθρώπινου σώματος. Τις περισσότερες φορές, η περίπτωση περιορίζεται σε σοβαρά εγκαύματα και βλάβες του καρδιαγγειακού και του νευρικού συστήματος και το θύμα αυτού του φυσικού φαινομένου χρειάζεται επείγουσα ιατρική φροντίδα.

Ο πιο συχνός «στόχος» των κεραυνών είναι τα ψηλά δέντρα, κυρίως οι βελανιδιές και οι οξιές. Είναι ενδιαφέρον ότι μεταξύ των κατασκευαστών βιολιών και κιθάρας, το ξύλο των δέντρων που χτυπήθηκαν από κεραυνό θεωρείται προικισμένο με μοναδικές ακουστικές ιδιότητες.

Πιθανότατα, πολλοί αναγνώστες του ιστότοπου " Earth Science News» να ξέρετε ότι υπάρχουν πολλά είδη κεραυνών, αλλά ακόμη και οι πιο μορφωμένοι άνθρωποι μερικές φορές αγνοούν πόσα είδη κεραυνών υπάρχουν στην πραγματικότητα. Αποδεικνύεται ότι υπάρχουν περισσότεροι από δέκα τύποι από αυτούς και σε αυτό το άρθρο δίνονται κριτικές για τις πιο ενδιαφέρουσες αστραπές. Φυσικά, δεν υπάρχουν μόνο γυμνά γεγονότα εδώ, αλλά και πραγματικές φωτογραφίες πραγματικών κεραυνών. Για να είμαστε ειλικρινείς, οι συγγραφείς εκπλήσσονται από τον επαγγελματισμό των φωτογράφων που είναι σε θέση να απαθανατίσουν τόσο καθαρά αυτά τα ατμοσφαιρικά φαινόμενα.

Έτσι, τα είδη των κεραυνών θα εξεταστούν με τη σειρά, από τον πιο συνηθισμένο γραμμικό κεραυνό έως τον πιο σπάνιο αστραπή sprite. Σε κάθε τύπο κεραυνού δίνονται μία ή περισσότερες φωτογραφίες που βοηθούν στην κατανόηση του τι είναι πραγματικά ένας τέτοιος κεραυνός.

Ας ξεκινήσουμε λοιπόν με γραμμική αστραπή από σύννεφο σε έδαφος

Πώς να πάρετε τέτοιο κεραυνό; Ναι, είναι πολύ απλό - το μόνο που απαιτείται είναι μερικές εκατοντάδες κυβικά χιλιόμετρα αέρα, ένα ύψος επαρκές για το σχηματισμό κεραυνών και μια ισχυρή θερμική μηχανή - καλά, για παράδειγμα, η Γη. Ετοιμος? Τώρα πάρτε τον αέρα και αρχίστε διαδοχικά να τον θερμαίνετε. Όταν αρχίζει να ανεβαίνει, με κάθε μέτρο ανόδου, ο θερμαινόμενος αέρας ψύχεται, σταδιακά γίνεται όλο και πιο κρύος. Το νερό συμπυκνώνεται σε όλο και μεγαλύτερες σταγόνες, σχηματίζοντας αστραπιαία σύννεφα. Θυμάστε εκείνα τα μαύρα σύννεφα πάνω από τον ορίζοντα, στη θέα των οποίων τα πουλιά σωπαίνουν και τα δέντρα σταματούν να θροΐζουν; Αυτά είναι λοιπόν τα σύννεφα που δημιουργούν αστραπές και βροντές.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ο κεραυνός σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της κατανομής των ηλεκτρονίων στο σύννεφο, συνήθως θετικά φορτισμένα από την κορυφή του νέφους και αρνητικά από. Το αποτέλεσμα είναι ένας πολύ ισχυρός πυκνωτής που μπορεί να εκφορτιστεί από καιρό σε καιρό ως αποτέλεσμα της απότομης μετατροπής του συνηθισμένου αέρα σε πλάσμα (αυτό οφείλεται στον ολοένα και ισχυρότερο ιονισμό των ατμοσφαιρικών στρωμάτων κοντά στα σύννεφα). Το πλάσμα σχηματίζει περίεργα κανάλια, τα οποία, όταν συνδέονται με το έδαφος, χρησιμεύουν ως εξαιρετικός αγωγός για την ηλεκτρική ενέργεια. Τα σύννεφα εκκενώνονται συνεχώς μέσω αυτών των καναλιών και βλέπουμε τις εξωτερικές εκδηλώσεις αυτών των ατμοσφαιρικών φαινομένων με τη μορφή κεραυνού.

Παρεμπιπτόντως, η θερμοκρασία του αέρα στον τόπο όπου περνά το φορτίο (κεραυνός) φτάνει τους 30 χιλιάδες μοίρες και η ταχύτητα διάδοσης του κεραυνού είναι 200 χιλιάδες χιλιόμετρα την ώρα. Γενικά, λίγοι κεραυνοί ήταν αρκετοί για να τροφοδοτήσουν μια μικρή πόλη για αρκετούς μήνες.

αστραπή - σύννεφο

Και υπάρχουν τέτοιες αστραπές. Σχηματίζονται ως αποτέλεσμα του συσσωρευμένου ηλεκτροστατικού φορτίου στην κορυφή του ψηλότερου αντικειμένου στη γη, γεγονός που το καθιστά πολύ «ελκυστικό» για κεραυνούς. Τέτοιοι κεραυνοί σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της «διάσπασης» του κενού αέρα μεταξύ της κορυφής ενός φορτισμένου αντικειμένου και του πυθμένα ενός κεραυνού.

Όσο πιο ψηλά είναι το αντικείμενο, τόσο πιο πιθανό είναι να χτυπηθεί από κεραυνό. Έτσι λένε την αλήθεια - δεν πρέπει να κρύβεστε από τη βροχή κάτω από ψηλά δέντρα.

αστραπιαία σύννεφο-σύννεφο

Ναι, μεμονωμένα σύννεφα μπορούν επίσης να «ανταλλάξουν» κεραυνούς, χτυπώντας το ένα το άλλο με ηλεκτρικά φορτία. Είναι απλό - αφού το πάνω μέρος του νέφους είναι θετικά φορτισμένο και το κάτω μέρος είναι αρνητικά, τα κοντινά σύννεφα κεραυνών μπορούν να εκτοξεύουν ηλεκτρικά φορτία το ένα στο άλλο.

Είναι αρκετά σύνηθες οι κεραυνοί να διαπερνούν ένα σύννεφο και πολύ πιο σπάνιο οι κεραυνοί να ταξιδεύουν από το ένα σύννεφο στο άλλο.

Οριζόντιο φερμουάρ

Αυτή η αστραπή δεν χτυπά στο έδαφος, απλώνεται οριζόντια στον ουρανό. Μερικές φορές τέτοιες αστραπές μπορεί να εξαπλωθούν σε έναν καθαρό ουρανό, προερχόμενοι από ένα μόνο κεραυνό. Τέτοιοι κεραυνοί είναι πολύ ισχυροί και πολύ επικίνδυνοι.

Φερμουάρ ταινίας

Αυτός ο κεραυνός μοιάζει με πολλούς κεραυνούς που τρέχουν παράλληλα μεταξύ τους. Δεν υπάρχει μυστήριο στον σχηματισμό τους - εάν φυσάει δυνατός άνεμος, μπορεί να επεκτείνει τα κανάλια από το πλάσμα, για το οποίο γράψαμε παραπάνω, και ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένας τέτοιος διαφοροποιημένος κεραυνός.

Χάντρες (φερμουάρ με κουκκίδες)

Αυτός είναι ένας πολύ, πολύ σπάνιος κεραυνός, ναι, υπάρχει, αλλά το πώς σχηματίζεται είναι ακόμα εικασία του καθενός. Οι επιστήμονες προτείνουν ότι οι διακεκομμένοι κεραυνοί σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της ταχείας ψύξης ορισμένων τμημάτων της τροχιάς του κεραυνού, που μετατρέπει τους συνηθισμένους κεραυνούς σε διακεκομμένους κεραυνούς. Όπως μπορείτε να δείτε, αυτή η εξήγηση πρέπει σαφώς να βελτιωθεί και να συμπληρωθεί.

sprite αστραπή

Μέχρι στιγμής, έχουμε μιλήσει μόνο για το τι συμβαίνει κάτω από τα σύννεφα, ή στο επίπεδό τους. Αλλά αποδεικνύεται ότι ορισμένοι τύποι κεραυνών είναι υψηλότεροι από τα σύννεφα. Είναι γνωστά από την εμφάνιση των αεριωθούμενων αεροσκαφών, αλλά αυτοί οι κεραυνοί φωτογραφήθηκαν και κινηματογραφήθηκαν μόλις το 1994. Κυρίως μοιάζουν με μέδουσες, σωστά; Το ύψος του σχηματισμού ενός τέτοιου κεραυνού είναι περίπου 100 χιλιόμετρα. Μέχρι στιγμής, δεν είναι πολύ σαφές τι είναι.

Ακολουθούν φωτογραφίες, ακόμη και βίντεο από μοναδικούς κεραυνούς sprite. Πολύ όμορφο, έτσι δεν είναι;

Αστραπή μπάλας

Κάποιοι ισχυρίζονται ότι ο κεραυνός μπάλας δεν υπάρχει. Άλλοι δημοσιεύουν βίντεο με βολίδες στο YouTube και αποδεικνύουν ότι όλα είναι αληθινά. Σε γενικές γραμμές, οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη πεισθεί σταθερά για την ύπαρξη αστραπής μπάλας και η πιο διάσημη απόδειξη της πραγματικότητάς τους είναι μια φωτογραφία που τραβήχτηκε από έναν Ιάπωνα φοιτητή.

Οι φωτιές του Saint Elmo

Αυτό, καταρχήν, δεν είναι κεραυνός, αλλά απλώς το φαινόμενο μιας εκκένωσης λάμψης στο άκρο διαφόρων αιχμηρών αντικειμένων. Οι φωτιές του Αγίου Έλμου ήταν γνωστές στην αρχαιότητα, τώρα περιγράφονται λεπτομερώς και αποτυπώνονται σε φιλμ.

Ηφαιστειακή αστραπή

Πρόκειται για πολύ όμορφους κεραυνούς που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια μιας ηφαιστειακής έκρηξης. Είναι πιθανό ότι ο φορτισμένος θόλος αερίου-σκόνης, που διεισδύει σε πολλά στρώματα της ατμόσφαιρας ταυτόχρονα, προκαλεί διαταραχές, καθώς ο ίδιος φέρει ένα αρκετά σημαντικό φορτίο. Όλα φαίνονται πολύ ωραία, αλλά ανατριχιαστικά. Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακόμη ακριβώς γιατί σχηματίζεται τέτοιος κεραυνός και υπάρχουν πολλές θεωρίες ταυτόχρονα, μία από τις οποίες περιγράφεται παραπάνω.

Ακολουθούν μερικά ενδιαφέροντα στοιχεία για τους κεραυνούς που δεν δημοσιεύονται συχνά:

* Ο τυπικός κεραυνός διαρκεί περίπου ένα τέταρτο του δευτερολέπτου και αποτελείται από 3-4 εκκενώσεις.

* Μια μέση καταιγίδα ταξιδεύει με ταχύτητα 40 χλμ. την ώρα.

* Υπάρχουν 1.800 καταιγίδες στον κόσμο αυτή τη στιγμή.

* Το Empire State Building των ΗΠΑ χτυπιέται από κεραυνό κατά μέσο όρο 23 φορές το χρόνο.

* Κεραυνός χτυπά αεροσκάφη κατά μέσο όρο μία φορά κάθε 5-10 χιλιάδες ώρες πτήσης.

* Η πιθανότητα να σκοτωθεί από κεραυνό είναι 1 στις 2.000.000. Καθένας από εμάς έχει τις ίδιες πιθανότητες να πεθάνει από πτώση από το κρεβάτι.

* Η πιθανότητα να δείτε αστραπή μπάλας τουλάχιστον μία φορά στη ζωή είναι 1 στις 10.000.

* Οι άνθρωποι που χτυπήθηκαν από κεραυνό θεωρούνταν σημαδεμένοι από τον Θεό. Και αν πέθαιναν, δήθεν πήγαιναν κατευθείαν στον παράδεισο. Στην αρχαιότητα, θύματα κεραυνών θάβονταν στον τόπο του θανάτου.

Τι πρέπει να κάνετε όταν πλησιάζει κεραυνός;

Μέσα στο σπίτι

* Κλείστε όλα τα παράθυρα και τις πόρτες.
* Αποσυνδέστε όλες τις ηλεκτρικές συσκευές. Μην τα αγγίζετε, συμπεριλαμβανομένων των τηλεφώνων, κατά τη διάρκεια καταιγίδων.
* Κρατήστε το μακριά από μπανιέρες, βρύσες και νεροχύτες καθώς οι μεταλλικοί σωλήνες μπορούν να μεταδώσουν ηλεκτρισμό.
* Εάν ο κεραυνός μπάλας έχει πετάξει μέσα στο δωμάτιο, προσπαθήστε να βγείτε γρήγορα και να κλείσετε την πόρτα από την άλλη πλευρά. Αν όχι, τουλάχιστον παγώστε στη θέση του.

Στο δρόμο

* Προσπαθήστε να μπείτε στο σπίτι ή στο αυτοκίνητο. Μην αγγίζετε μεταλλικά μέρη στο αυτοκίνητο. Το αυτοκίνητο δεν πρέπει να σταθμεύει κάτω από ένα δέντρο: ξαφνικά θα το χτυπήσει κεραυνός και το δέντρο θα πέσει ακριβώς πάνω σας.
* Αν δεν υπάρχει καταφύγιο, βγείτε στην ύπαιθρο και, σκύβοντας, στριμώξτε στο έδαφος. Αλλά δεν μπορείς απλά να ξαπλώσεις!
* Στο δάσος, είναι καλύτερα να κρύβεστε κάτω από χαμηλούς θάμνους. ΠΟΤΕ μην στέκεστε κάτω από ένα ανεξάρτητο δέντρο.
* Αποφύγετε πύργους, φράχτες, ψηλά δέντρα, καλώδια τηλεφώνου και ηλεκτρικού ρεύματος, στάσεις λεωφορείων.
* Μείνετε μακριά από ποδήλατα, μπάρμπεκιου, άλλα μεταλλικά αντικείμενα.
* Κρατήστε το μακριά από λίμνη, ποτάμι ή άλλα υδάτινα σώματα.
* Αφαιρέστε όλο το μέταλλο από τον εαυτό σας.
* Μην στέκεστε στο πλήθος.
* Εάν βρίσκεστε σε ανοιχτό χώρο και ξαφνικά νιώσετε τα μαλλιά σας να σηκώνονται ή ακούσετε έναν περίεργο θόρυβο που προέρχεται από αντικείμενα (που σημαίνει ότι πρόκειται να χτυπήσει κεραυνός!), σκύψτε μπροστά με τα χέρια στα γόνατά σας (αλλά όχι στο έδαφος ). Τα πόδια πρέπει να είναι ενωμένα, οι φτέρνες να πιέζονται μεταξύ τους (εάν τα πόδια δεν αγγίζουν, η εκκένωση θα περάσει μέσα από το σώμα).
* Εάν μια καταιγίδα σας έπιασε σε μια βάρκα και δεν έχετε πλέον χρόνο να κολυμπήσετε μέχρι την ακτή, σκύψτε μέχρι το κάτω μέρος του σκάφους, ενώστε τα πόδια σας και καλύψτε το κεφάλι και τα αυτιά σας.