Kako nastaje munja? Zašto munje sijevnu i gromovi tutnje.

Zanimljivosti o munji. Asteci su vjerovali da munja, režući zrak i idući u zemlju, prati duše mrtvih u podzemlje. U nastavku donosimo niz znanstveno dokazanih činjenica o munjama.
Dok čitate ove riječi na Zemlji se događa oko 1800 grmljavinskih oluja.

Svake godine Zemlju pogodi 25.000.000 munja, što je više od 100 munja u sekundi.

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

Energija prosječne munje bila je dovoljna za napajanje žarulje od 100 W 90 dana.

"Munja nikad ne udara dva puta u isto mjesto", nažalost, ovo je mit. Munja može udariti u isto mjesto više puta.

Ponekad, nakon udara groma, stabla možda neće biti opečena ili ozlijeđena. Elektricitet prolazi kroz mokru koru i odlazi u zemlju.

Zbog visoka temperatura, munja koja pada u pijesak rastapa ga u staklo. Ako hodate pješčanim mjestima nakon grmljavinske oluje, možete pronaći komadiće stakla.

Ako ste u mokroj odjeći, tada će munja učiniti manje štete.

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

Grmljavina nakon udara munje čuje se na udaljenosti od 12 kilometara od mjesta udara.

U isto vrijeme na Zemlji može postojati od 100 do 1000 vatrenih kugli, ali je šansa da ćete je vidjeti barem jednom u životu 0,01% (Imao sam sreće, jer je jednom takva uletjela u naš stan).

Šansa da umrete od udara groma je 1 prema 2 000 000. Imate istu šansu da umrete od pada s kreveta.

Kada pogodi čovjeka, munja na njemu ostavlja karakteristične opekotine koje imaju obrise munje. Postoje trenuci kada udar groma uzrokuje opekline na ljudskom tijelu u obliku obližnjih objekata - drveća, zgrada i drugih stvari. Kako munja može projicirati te stvari još nije otkriveno.

Oko 71% ljudi koje je pogodio grom je preživjelo.

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

Svake godine udari groma ubiju 200 ljudi samo u Sjedinjenim Državama. Za usporedbu, u svijetu od napada morskih pasa ne umre više od 90 ljudi godišnje.

Munje igraju bitnu ulogu u stvaranju ozona. Prolaskom struje 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 u njih lako možete zavući ruku. Međutim, postoji elektricitet u oblacima, kao što postoji čak iu ljudskom tijelu.

Priroda elektriciteta

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

Negativno nabijeni elektroni kruže oko jezgre. Pozitivni i negativni naboji se privlače, pa se elektroni okreću oko jezgre atoma, poput pčela oko slatke pite. Privlačenje između protona i elektrona nastaje zbog elektromagnetske sile. Dakle, struja je prisutna gdje god pogledamo. Kao što vidimo, sadržan je i u atomima.

NA normalnim uvjetima Pozitivni i negativni naboji svakog atoma međusobno se uravnotežuju, tako da tijela sastavljena od atoma obično nemaju neto naboj, ni pozitivan ni negativan. Kao rezultat toga, kontakt s drugim predmetima ne uzrokuje električno pražnjenje. Ali ponekad ravnoteža električni naboji u tijelima se mogu slomiti. Možda ćete to i sami iskusiti kada ste kod kuće na hladan zimski dan. Kuća je vrlo suha i vruća. Vi, šetajući bosim nogama, hodate po palači. Bez vašeg znanja, neki od elektrona iz vaših tabana prešli su na atome tepiha.

Povezani materijali:

Zašto su munje različite boje?

Sada nosite električni naboj, jer broj protona i elektrona u vašim atomima više nije uravnotežen. Sada pokušajte uhvatiti metalnu kvaku vrata. Iskra će poletjeti između vas i nje, a vi ćete osjetiti električni udar. To se dogodilo – vaše tijelo, koje nema dovoljno elektrona za postizanje električne ravnoteže, nastoji uspostaviti ravnotežu zahvaljujući silama elektromagnetskog privlačenja. I obnavlja se. Postoji tok elektrona između ruke i kvake prema ruci. Da je soba mračna, vidjeli biste iskre. Svjetlost je vidljiva jer elektroni emitiraju kvante svjetlosti kada skaču. Ako je soba tiha, čut ćete lagano pucketanje.

Elektricitet nas okružuje posvuda i nalazi se u svim tijelima. Oblaci u tom smislu nisu iznimka. Na pozadini plavo nebo izgledaju vrlo bezopasno. Ali baš kao što ste vi u sobi, oni mogu nositi električni naboj. Ako je tako, oprez! Kada oblak uspostavi električnu ravnotežu u sebi, bukne čitav vatromet.

Kako se pojavljuje munja?

Ovo se događa: u tamnom golemom grmljavinskom oblaku, snažno zračne struje, koji guraju zajedno različite čestice - zrnca oceanske soli, prašinu i tako dalje. Na isti način na koji se vaši tabani oslobađaju elektrona trljanjem o tepih, a čestice u oblaku se sudarom oslobađaju elektrona koji skaču na druge čestice. Dakle, dolazi do preraspodjele naplata. 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 planetima

Iz razloga koji nisu posve jasni, teže čestice su negativno nabijene, dok su lakše čestice pozitivno nabijene. Dakle, teži Donji dio oblaci su negativno nabijeni. Negativno nabijeni donji dio oblaka odbija elektrone prema zemlji, budući da se isti naboji odbijaju. Tako ispod oblaka nastaje pozitivno nabijen dio Zemljina površina. Zatim, točno po istom principu, po kojem iskra skoči između vas i kvake, ista će iskra skočiti između oblaka i zemlje, samo vrlo velika i snažna, to je munja. Elektroni lete u divovskom cik-cak prema zemlji, pronalazeći tamo svoje protone. Umjesto jedva čujnog pucketanja, čuje se snažan udar groma.

Munje su divan i uzbudljiv prirodni fenomen. Istovremeno, jedan je od najopasnijih i najnepredvidljivijih prirodni fenomen. Ali što zapravo znamo o munjama? Skupljaju znanstvenici diljem svijeta munjevite činjenice, pokušavaju ih reproducirati u svojim laboratorijima, mjere njihovu snagu i temperaturu, ali još uvijek ne mogu 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 grmljavinskih oluja.

Svake godine Zemlja doživi prosječno 25 milijuna munja ili više od sto tisuća grmljavinskih oluja. To je više od 100 munja u sekundi.

Prosječni udar munje traje četvrt sekunde.

Grmljavinu možete čuti 20 kilometara od munje.

Pražnjenje munje širi se brzinom od oko 190 000 km/s.

Prosječna duljina pražnjenja munje je 3-4 kilometra.

Neke munje putuju u zraku zakrivljenom putanjom, koja ne smije premašiti debljinu vašeg prsta u promjeru, a duljina putanje munje bit će 10-15 kilometara.

Temperatura tipične munje može premašiti 30 000 stupnjeva Celzija - to je oko 5 puta više od površinske temperature sunca.

"Munja nikad ne udara dva puta u isto mjesto." Nažalost, ovo je mit. Munja često udara u 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 opet se ne zapaliti. To je zato što električna energija prolazi kroz mokru površinu ravno u zemlju.

Kad munja udari, pijesak se pretvara u staklo. Nakon grmljavinske oluje možete pronaći tragove stakla u pijesku.

Ako vam je odjeća mokra, grom će vam učiniti manje štete.

Tijekom 6-satnog grmljavinskog nevremena diljem Sjedinjenih Država, na nebu je zaiskrilo 15.000 munja. Postojao je osjećaj da munja neprestano gori.

Na samom visoka zgrada u svijetu - CN toranj, munje udare oko 78 puta godišnje.

Bljeskovi munja mogu se vidjeti i na Veneri, Jupiteru, Saturnu i Uranu.

U srednjem vijeku vjerovalo se da su gromovi i munje potomci đavla, a crkvena zvona tjeraju zle duhove. Stoga su redovnici tijekom grmljavinske oluje neprestano pokušavali zvoniti u zvona i, prema tome, najčešće postajali žrtve munja.

Iracionalni strah od munje naziva se keraunofobija. Strah od grmljavine - brontofobija.

Na Zemlji postoji između 100 i 1000 kuglastih munja u isto vrijeme, no vjerojatnost da ćete vidjeti barem jednu od njih je 0,01%.

Od udara groma u Rusiji u prosjeku umre oko 550 ljudi.

Otprilike četvrtina svih ljudi koji su postali žrtve groma umre.

Muškarce ubija grom oko 6 puta češće nego žene.

Telefon je jedan od najčešćih uzroka udara groma u osobu. Ne razgovarajte telefonom tijekom grmljavinskog nevremena, čak ni u zatvorenom prostoru. Nakon udara munje na ljudskom tijelu ostaju razgranate pruge - znakovi munje. Nestaje kada se pritisne prstom.

Ponovno ispisivanje članaka i fotografija dopušteno je samo uz hipervezu na web mjesto:

Munje su jedan od onih prirodnih fenomena koji već dugo izazivaju strah u ljudskom rodu. Najveći umovi, poput Aristotela ili Lukrecija, nastojali su shvatiti njegovu bit. Vjerovali su da je to lopta koja se sastoji od vatre i stisnuta u vodenoj pari oblaka, te, povećavajući se u veličini, probija se kroz njih i pada na zemlju s brzom iskrom.

Pojam munje i njezin nastanak

Najčešće se stvaraju munje koje su prilično velike. Gornji dio može se 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 razini od 3-4 km voda smrzava i pretvara u sante leda, koje se, sudarajući se jedna s drugom, elektrificiraju. Oni koji imaju najveća veličina, primaju negativan naboj, a najmanji - pozitivan. Ovisno o težini, ravnomjerno su raspoređeni u oblaku po slojevima. Približavajući se jedni drugima, oni formiraju plazma kanal, iz kojeg se dobiva električna iskra, nazvana munja. Svoj izlomljeni oblik dobio je zbog činjenice da se na putu do tla često nalaze razne čestice zraka koje čine barijere. A da biste ih zaobišli, morate promijeniti putanju.

Fizički opis munje

Pražnjenje munje oslobađa 109 do 1010 džula energije. Takva ogromna 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, njezino pražnjenje može ubiti osobu ili uništiti zgradu. Još jedna zanimljiva činjenica je da je prirodna pojava sposobni taliti pijesak, formirajući šuplje cilindre. Ovaj učinak se postiže zbog visoke temperature unutar munje, može doseći 2000 stupnjeva. Vrijeme sudara s tlom također je različito, ne može biti duže od sekunde. Što se tiče snage, amplituda pulsa može doseći stotine kilovata. Kombinacijom svih ovih čimbenika dobiva se najsnažnije prirodno pražnjenje struje koje ubija sve što dotakne. svi postojeće vrste munje su vrlo opasne, a susret s njima izuzetno je nepoželjan za osobu.

Formiranje grmljavine

Sve vrste munja ne mogu se zamisliti bez grmljavine, koja ne nosi jednaku opasnost, ali u nekim slučajevima može dovesti do kvara na mreži i drugih tehničkih problema. Nastaje zbog činjenice da se topli val zraka, zagrijan munjom do temperature toplije od sunca, sudara s hladnim. Zvuk koji iz toga proizlazi nije ništa drugo nego val uzrokovan vibracijama zraka. U većini slučajeva volumen se povećava prema kraju rolanja. To je zbog refleksije zvuka od oblaka.

Što su munje

Ispostavilo se da su svi različiti.

1. Linijska munja- najčešća sorta. Električno zvonjenje izgleda poput obraslog stabla okrenutog naopako. Iz glavnog kanala polazi nekoliko tanjih i kraćih "procesa". Duljina 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 doseže 10 000 stupnjeva.

2. Unutaroblačna munja - nastanak ove vrste prati promjena električnih i magnetskih polja, emitiraju se i radio valovi. Takav valjak najvjerojatnije će se naći bliže ekvatoru. U umjerenim geografskim širinama pojavljuje se izuzetno rijetko. Ako u oblaku postoji munja, tada strani objekt koji narušava cjelovitost ljuske, poput elektrificirane letjelice ili metalnog kabela, također može navesti oblak da izađe. Duljina može varirati od 1 do 150 kilometara.

3. Prizemna munja - ove vrste prolazi kroz nekoliko faza. Udarna ionizacija počinje na prvom od njih, koji se stvara na početku slobodni elektroni, uvijek su prisutni u zraku. Pod utjecajem električno polje elementarne čestice postižu velike brzine i kreću se prema tlu, sudarajući se s molekulama koje čine zrak. Dakle, postoje elektronske lavine, inače zvane streamers. To su kanali koji, spajajući se jedan s drugim, uzrokuju sjajnu, toplinski izoliranu munju. Do tla stiže u obliku malih ljestava, jer su mu na putu prepreke, a da bi ih zaobišao, mijenja smjer. Brzina kretanja je otprilike 50.000 kilometara u sekundi.

Nakon što munja pređe svoj put, na nekoliko desetaka mikrosekundi prekida svoje kretanje, dok svjetlost slabi. Nakon toga počinje sljedeća faza: ponavljanje prijeđenog puta. Najnovije pražnjenje nadmašuje sve prethodne u svjetlini, trenutna snaga u njemu može doseći stotine tisuća ampera. Temperatura unutar kanala varira oko 25.000 stupnjeva. Ova vrsta munje je najduža, pa posljedice mogu biti razorne.

Biserna munja

Odgovarajući na pitanje kakve su munje, ne smije 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 zvukovi.

Kuglasta munja

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

Kako nastaje Ovo pitanje najčešće postavljaju ljudi koji su se susreli s ovom pojavom. Kao što svi znaju, neke stvari su izvrsni vodiči elektriciteta, pa se u njima, akumulirajući svoj naboj, počinje pojavljivati ​​lopta. Može se pojaviti i iz glavne munje. Očevici kažu da se pojavljuje niotkuda.

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

munja sprite

U novije vrijeme, 1989. godine, znanstvenici su otkrili još jednu vrstu munje, koja se zvala sprite. Do otkrića je došlo sasvim slučajno, jer je fenomen izuzetno rijedak i traje tek desetinke sekunde. Razlikuju se od ostalih po visini na kojoj se pojavljuju - otprilike 50-130 kilometara, dok druge podvrste ne prelaze liniju od 15 kilometara. Također, sprite munje ima ogroman promjer, koji doseže 100 km. Čine se okomito i bljeskaju u skupinama. Njihova boja varira ovisno o sastavu zraka: bliže tlu, gdje ima više kisika, zelene su, žute ili bijele, ali pod utjecajem dušika, na nadmorskoj visini većoj od 70 km, poprimaju svijetlu boju. crvena nijansa.

Ponašanje za vrijeme grmljavinske oluje

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

1. U ovoj situaciji, najviši objekti spadaju u rizičnu skupinu, stoga treba izbjegavati otvorene površine. Da biste postali niži, najbolje je sjesti i staviti glavu i prsa na koljena, u slučaju poraza, ovaj će položaj zaštititi sve vitalne važni organi. Ni u kojem slučaju ne biste trebali ležati ravno, kako ne biste povećali područje mogućeg udarca.
2. Također, nemojte se skrivati ​​ispod visokog drveća, a nezaštićene strukture ili metalni predmeti (na primjer, šupa za piknik) bit će nepoželjno sklonište.
3. Za vrijeme grmljavinskog nevremena treba odmah izaći iz vode, jer je ona dobar provodnik. Ulaskom u njega, pražnjenje munje može se lako proširiti na osobu.
4. Ni pod kojim okolnostima ne koristite svoj mobilni telefon.
5. Za pružanje prve pomoći žrtvi najbolje je izvršiti kardiopulmonalnu reanimaciju i odmah nazvati službu spašavanja.

Pravila ponašanja u kući

U zatvorenom prostoru također postoji opasnost od ozljeda.

1. Ako vani počinje grmljavinsko nevrijeme, prvo što treba učiniti je zatvoriti sve prozore i vrata.
2. Svi električni uređaji moraju biti isključeni.
3. Držite se podalje od žičnih telefona i drugih kabela, oni su izvrsni vodiči struje. Metalne cijevi imaju isti učinak, stoga ne biste trebali biti u blizini vodovoda.
4. Znajući kako je napravljeno loptasta munja i koliko je njegova putanja nepredvidiva, 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 kontrole čovjeka i nosi mnoge opasnosti. Sve vrste munja su, u biti, najjača električna pražnjenja, koja su nekoliko puta snažnija od svih izvora struje koje je čovjek umjetno stvorio.

Liječnik biološke znanosti, kandidat za fizičke i matematičke znanosti K. BOGDANOV.

U svakom trenutku u različite točke Zemlja blista od munja više od 2000 grmljavinskih oluja. U svakoj sekundi zemljinu površinu udari oko 50 munja, au prosjeku svaka kvadratni kilometar munja udara šest puta godišnje. B. Franklin također je pokazao da munja udara u zemlju iz grmljavinskih oblaka - to su električna pražnjenja koja na nju prenose negativni naboj od nekoliko desetaka privjesaka, a amplituda struje tijekom udara munje je od 20 do 100 kA. Brzo fotografiranje pokazalo je da pražnjenje munje traje nekoliko desetinki sekunde i sastoji se od nekoliko još kraćih pražnjenja. Munje su dugo zanimale znanstvenike, ali u naše vrijeme znamo tek nešto više o njihovoj prirodi nego prije 250 godina, iako smo ih mogli otkriti čak i na drugim planetima.

Znanost i život // Ilustracije

Sposobnost elektrifikacije trenjem različitih materijala. Materijal iz trljajućeg para, koji je viši u tablici, pozitivno je nabijen, a ispod njega je negativno nabijen.

Negativno nabijeno dno oblaka polarizira površinu Zemlje ispod sebe tako da je pozitivno nabijena, a kada se stvore uslovi za električni kvar, dolazi do udara groma.

Raspodjela učestalosti grmljavinskih oluja po površini kopna i oceana. Najtamnija mjesta na karti odgovaraju učestalosti ne više od 0,1 grmljavinske oluje godišnje po kvadratnom kilometru, a najsvjetlija - više od 50.

Kišobran s gromobran. Model je prodan u 19. stoljeću i bio je tražen.

Gađanje tekućinom ili laserom na grmljavinski oblak koji visi nad stadionom skreće munju u stranu.

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

Veliki "razgranati" fulgurit težak 7,3 kg, koji je autor pronašao na periferiji Moskve.

Šuplji cilindrični fragmenti fulgurita formirani od otopljenog pijeska.

Bijeli fulgurit iz Teksasa.

Munje su vječni izvor punjenja Zemljinog električnog polja. Početkom 20. stoljeća atmosferske sonde korištene su za mjerenje električnog polja Zemlje. Ispostavilo se da je njegova snaga na površini oko 100 V/m, što odgovara ukupnom naboju planeta od oko 400 000 C. Kao nositelji naboja u Zemljinoj atmosferi služe ioni čija koncentracija raste s visinom i doseže maksimum na visini od 50 km, gdje je pod djelovanjem kozmičkog zračenja nastao elektrovodljivi sloj, ionosfera. Dakle, električno polje Zemlje je polje sfernog kondenzatora s primijenjenim naponom od oko 400 kV. Pod djelovanjem tog napona iz gornjih slojeva u donje teče struja od 2-4 kA čija je gustoća 1-2. 10 -12 A/m 2, a oslobađa se energija do 1,5 GW. I ovo električno polje bi nestalo da nema munje! Stoga se za lijepog vremena električni kondenzator - Zemlja - prazni, a za vrijeme grmljavine puni.

Osoba ne osjeća električno polje Zemlje, jer je njegovo tijelo dobar dirigent. Stoga se naboj Zemlje nalazi i na površini ljudskog tijela, lokalno iskrivljujući električno polje. Pod grmljavinskim oblakom, gustoća pozitivnih naboja induciranih na tlu može značajno porasti, a jakost električnog polja može premašiti 100 kV/m, 1000 puta više od svoje vrijednosti za lijepog vremena. Kao rezultat toga, pozitivni naboj svake vlasi na glavi osobe koja stoji pod grmljavinskim oblakom povećava se za isti iznos, a oni, odbijajući se jedni od drugih, stoje na kraju.

Elektrifikacija - uklanjanje "nabijene" prašine. Da bismo razumjeli kako oblak razdvaja električne naboje, sjetimo se što je elektrizacija. Tijelo ćete najlakše napuniti tako da ga trljate o nešto drugo. Naelektrisanje trenjem je najstariji način dobivanja električnih naboja. Sama riječ "elektron" u prijevodu s grčkog na ruski znači jantar, budući da je jantar uvijek bio negativno nabijen kada se trljao o vunu ili svilu. Veličina naboja i njegov predznak ovise o materijalu tijela koja se trljaju.

Vjeruje se da je tijelo, prije nego što se trljalo o drugo, električki neutralno. Doista, ako se nabijeno tijelo ostavi u zraku, tada će se na njega početi lijepiti suprotno nabijene čestice prašine i ioni. Dakle, na površini bilo kojeg tijela postoji sloj "nabijene" prašine, koja neutralizira naboj tijela. Dakle, elektrifikacija trenjem je proces djelomičnog uklanjanja "nabijene" prašine s oba tijela. U tom će slučaju rezultat ovisiti o tome koliko je bolje ili lošije uklonjena "nabijena" prašina s trljajućih tijela.

Oblak je tvornica za proizvodnju električnih naboja. Teško je zamisliti da postoji nekoliko materijala navedenih u tablici u oblaku. No, na tijelima se može pojaviti različito "nabijena" prašina, čak i ako su izrađena od istog materijala - dovoljno je da se mikrostruktura površine razlikuje. Na primjer, kada se glatko tijelo trlja o hrapavo, oba će biti naelektrizirana.

Grmljavinski oblak je veliki iznos para, čiji se dio kondenzira u sitne kapljice ili sante leda. Vrh grmljavinski oblak može se nalaziti na visini od 6-7 km, a dno visi nad tlom na visini od 0,5-1 km. Iznad 3-4 km oblaci se sastoje od ledenih santa različitih veličina, jer je tamo temperatura uvijek ispod nule. Ove kocke leda su u stalnom pokretu uzrokovane uzlaznim strujama topli zrak od zagrijane površine zemlje. Male komade leda lakše od velikih odnesu uzlazne zračne struje. Stoga se "okretni" mali komadi leda kreću Gornji dio oblaci, stalno se sudaraju s velikima. Pri svakom takvom sudaru dolazi do elektrifikacije pri čemu se veliki komadi leda naelektrišu negativno, a mali pozitivno. S vremenom se pozitivno nabijeni mali komadići leda nalaze na vrhu oblaka, a negativno nabijeni veliki na dnu. Drugim riječima, vrh grmljavinske oluje je pozitivno nabijen, dok je donji dio negativno nabijen. Sve je spremno za munjevito pražnjenje, u kojem dolazi do raspada zraka i negativni naboj s dna grmljavinskog oblaka teče na Zemlju.

Munje - pozdrav iz svemira i izvora rendgensko zračenje. Međutim, sam oblak nije u stanju naelektrizirati se tako da izazove pražnjenje između svojih dno i zemlja. Jačina električnog polja u grmljavinskom oblaku nikada ne prelazi 400 kV/m, a električni proboj u zraku događa se pri jakosti većoj od 2500 kV/m. Dakle, za nastanak munje potrebno je još nešto osim električnog polja. Godine 1992. ruski znanstvenik A. Gurevič iz Institut za fiziku ih. P. N. Lebedev s Ruske akademije znanosti (FIAN) predložio je da se neka vrsta paljenja munje može kozmičke zrake- čestice visoke energije koje iz svemira padaju na Zemlju brzinom bliskom svjetlosnoj. Tisuće takvih čestica svake sekunde bombardiraju svaku četvorni metar zemljina atmosfera.

Prema Gurevichevoj teoriji, čestica kozmičkog zračenja, sudarajući se s molekulom zraka, ionizira je, što rezultira stvaranjem ogromnog broja visokoenergetskih elektrona. Jednom kada se nađu u električnom polju između oblaka i zemlje, elektroni se ubrzavaju do brzina bliskih svjetlosti, ionizirajući putanju svog kretanja i tako uzrokujući lavinu elektrona koji se kreću s njima prema zemlji. Ionizirani kanal koji stvara ova lavina elektrona koristi munja za pražnjenje (vidi "Znanost i život" br. 7, 1993.).

Svatko tko je vidio munju primijetio je da to nije blistava ravna linija koja spaja oblak i zemlju, već izlomljena linija. Stoga se proces formiranja vodljivog kanala za pražnjenje groma naziva njegov "korakni vođa". Svaka od tih "stepenica" mjesto je gdje su se elektroni ubrzani do brzina bliskih svjetlosti zaustavili zbog sudara s molekulama zraka i promijenili smjer kretanja. Dokaz za takvo tumačenje stepenastog karaktera munje su bljeskovi rendgenskih zraka koji se podudaraju s trenucima kada munja, kao da posrće, mijenja svoju putanju. Nedavne studije pokazale su da je munja prilično snažan izvor rendgenskog zračenja, čiji intenzitet može biti i do 250 000 elektron volti, što je otprilike dvostruko više od onoga što se koristi u rendgenskim zrakama prsnog koša.

Kako aktivirati munju? Vrlo je teško proučavati što će se dogoditi na neshvatljivom mjestu i kada. Naime, tako su godinama radili znanstvenici koji proučavaju prirodu munje. Vjeruje se da oluju na nebu vodi prorok Ilija i da nam nije dano znati njegove planove. Međutim, znanstvenici već jako dugo pokušavaju zamijeniti Iliju proroka, stvarajući provodni kanal između grmljavinskog oblaka i zemlje. B. Franklin za ovo tijekom grmljavinske oluje pokrenut zmaj, završavajući žicom i hrpom metalnih ključeva. Time je izazvao slaba pražnjenja koja teku niz žicu i prvi je dokazao da je munja negativno električno pražnjenje koje teče iz oblaka prema tlu. Franklinovi pokusi bili su iznimno opasni, a jedan od onih koji su ih pokušali ponoviti, ruski akademik G. V. Richman, umro je 1753. od udara groma.

U 1990-ima istraživači su naučili kako prizvati munju bez ugrožavanja života. Jedan od načina za pozivanje munje je lansiranje sa zemlje mala raketa pravo u oluju. Duž cijele putanje raketa ionizira zrak i tako stvara vodljivi kanal između oblaka i tla. A ako je negativni naboj dna oblaka dovoljno velik, tada se duž stvorenog kanala pojavljuje pražnjenje munje, čiji svi parametri bilježe uređaji smješteni u blizini raketne lansirne rampe. Za stvaranje više Bolji uvjeti za pražnjenje munje, metalna žica je pričvršćena na raketu koja je povezuje sa zemljom.

Munja: davateljica života i pokretač evolucije. Godine 1953. biokemičari S. Miller (Stanley Miller) i G. Urey (Harold Urey) pokazali su da se jedan od "građevnih blokova" života - aminokiseline mogu dobiti propuštanjem električnog pražnjenja kroz vodu, u kojoj su plinovi "primitivne" atmosfere Zemlje su otopljene ( metan, amonijak i vodik). Pedeset godina kasnije, drugi su istraživači ponovili te eksperimente i dobili iste rezultate. Na ovaj način, znanstvena teorija podrijetlo života na Zemlji pridaje temeljnu ulogu udaru groma.

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

Zašto su grmljavinske oluje tako rijetke zimi? F. I. Tyutchev, nakon što je napisao "Volim grmljavinu početkom svibnja, kad prva grmljavina u proljeće ...", znao je da zimi gotovo da nema grmljavine. Za formiranje grmljavinskog oblaka potrebna su uzlazna strujanja vlažnog zraka. Koncentracija zasićene pare raste s temperaturom i doseže maksimum ljeti. Temperaturna razlika o kojoj ovise uzlazna strujanja zraka to je veća što je viša njegova temperatura u blizini zemljine površine, jer na visini od nekoliko kilometara njegova temperatura ne ovisi o godišnjem dobu. To znači da je i intenzitet uzlaznih struja maksimalan ljeti. Stoga grmljavinska nevremena najčešće imamo ljeti, a na sjeveru, gdje je ljeti hladno, grmljavinska nevremena su prilično rijetka.

Zašto su grmljavinske oluje češće nad kopnom nego nad morem? Da bi se oblak ispraznio, u zraku ispod njega mora postojati dovoljan broj iona. Zrak, koji se sastoji samo od molekula dušika i kisika, ne sadrži ione, te ga je vrlo teško ionizirati čak iu električnom polju. Ali ako u zraku ima puno stranih čestica, poput prašine, onda ima i puno iona. Ioni nastaju kretanjem čestica u zraku na isti način kao što se naelektriziraju trljanjem jedni o druge. raznih materijala. Očito je da ima mnogo više prašine u zraku iznad kopna nego iznad oceana. Zato grmljavinske oluje češće tutnje kopnom. Također je zabilježeno da, prije svega, munje udaraju u ona mjesta gdje je koncentracija aerosola u zraku posebno visoka - dim i emisije iz industrije prerade nafte.

Kako je Franklin odbio munju. Srećom, većina munja se događa između oblaka i stoga ne predstavljaju prijetnju. Međutim, vjeruje se da munja svake godine ubije više od tisuću ljudi diljem svijeta. Barem u Sjedinjenim Američkim Državama, gdje se vode takve statistike, oko 1000 ljudi strada od groma svake godine, a više od sto ih umre. Znanstvenici su dugo pokušavali zaštititi ljude od ove "Božje kazne". Na primjer, izumitelj prve električni kondenzator(Leydenske staklenke) Pieter van Muschenbroek (1692-1761) u članku o elektricitetu napisanom za poznatu Francusku enciklopediju, obranio tradicionalnim načinima zaštita od munja - zvonjava i topovska paljba, koji su, smatrao je, bili prilično učinkoviti.

Benjamin Franklin, pokušavajući zaštititi Kapitol glavnog grada Marylanda, 1775. godine je na zgradu pričvrstio debelu željeznu šipku koja se uzdizala nekoliko metara iznad kupole i bila spojena sa zemljom. Znanstvenik je odbio patentirati svoj izum, želeći da što prije posluži ljudima.

Vijest o Franklinovom gromobranu brzo se proširila Europom, a on je izabran u sve akademije, uključujući i rusku. Međutim, u nekim je zemljama pobožno stanovništvo s negodovanjem dočekalo ovaj izum. Sama pomisao da čovjek može tako lako i jednostavno ukrotiti glavno oružje "Božjeg gnjeva" činila se bogohulnom. Stoga su ljudi na različitim mjestima iz pobožnih razloga lomili gromobran. Zanimljiv incident dogodio se 1780. godine u gradiću Saint-Omer u sjevernoj Francuskoj, gdje su građani zahtijevali uklanjanje željeznog gromobrana, a slučaj je došao do suđenja. Mladi odvjetnik koji je branio gromobran od napada mračnjaka svoju obranu gradio je na činjenici da su i ljudski um i njegova sposobnost da pobijedi sile prirode božansko porijeklo. Sve što pomaže da se spasi život je za dobro – argumentirala je mlada pravnica. Dobio je proces i stekao veliku slavu. Odvjetnik 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 vodenim mlazom i laserom. Nedavno je predloženo novi put borba protiv munje. Gromobran će biti stvoren od ... mlaza tekućine, koji će biti izbačen sa zemlje direktno u grmljavinske oblake. Tekućina za munje je slana otopina u koju su dodani tekući polimeri: sol je namijenjena povećanju električne vodljivosti, a polimer sprječava da se mlaz "raspadne" na zasebne kapljice. Promjer mlaza bit će oko centimetar, i maksimalna visina- 300 metara. Kada se tekući gromobran dovrši, bit će opremljeno sportskim i dječjim igralištima, gdje će se fontana automatski uključivati ​​kada jakost električnog polja postane dovoljno velika, a vjerojatnost udara groma najveća. Naboj će teći niz mlaz tekućine iz grmljavinskog oblaka, čineći munju sigurnom za druge. Sličnu zaštitu od pražnjenja groma moguće je izvesti uz pomoć lasera čija će zraka ionizirajući zrak stvoriti kanal za električno pražnjenje daleko od gomile ljudi.

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

Može li vas udariti grom u kući ili avionu? Nažalost da! Struja munje može ući u kuću kroz telefonsku žicu s obližnjeg stupa. Stoga, tijekom grmljavinske oluje, pokušajte ne koristiti običan telefon. Smatra se da je sigurniji razgovor preko radiotelefona ili mobitela. Ne dirajte cijevi za vrijeme grmljavine centralno grijanje i vodovod koji povezuje kuću sa zemljom. Iz istih razloga stručnjaci savjetuju gašenje svih električnih uređaja, uključujući računala i televizore, za vrijeme grmljavinskog nevremena.

Što se tiče zrakoplova, općenito govoreći, oni pokušavaju letjeti iznad područja s olujnim aktivnostima. Pa ipak, u prosjeku jedan od aviona jednom godišnje udari grom. Njegova struja ne može pogoditi putnike, teče duž vanjske površine zrakoplova, ali može onemogućiti radiokomunikacije, navigacijsku opremu i elektroniku.

Fulgurit je okamenjena munja. Tijekom pražnjenja munje oslobađa se 10 9 -10 10 džula energije. Većina se troši na stvaranje udarni val(grmljavina), grijanje zraka, svjetlosni bljesak i drugo Elektromagnetski valovi, a samo manji dio ističe se na mjestu gdje munja ulazi u zemlju. No, i taj "mali" dio sasvim je dovoljan da izazove požar, ubije osobu i uništi zgradu. Munja može zagrijati kanal kroz koji putuje do 30.000 ° C, pet puta više od temperature na površini Sunca. Temperatura unutar munje puno je viša od temperature taljenja pijeska (1600-2000°C), no hoće li se pijesak otopiti ili ne ovisi i o trajanju munje koje može varirati od desetaka mikrosekundi do desetinki sekunde . Amplituda impulsa struje munje je obično jednaka nekoliko desetaka kiloampera, ali ponekad može premašiti 100 kA. Najsnažnije munje i uzrokuju rađanje fulgurita - šupljih cilindara otopljenog pijeska.

Riječ "fulgurit" dolazi od latinske riječi fulgur, što znači munja. Najduži od iskopanih fulgurita otišao je pod zemlju na dubinu veću od pet metara. Fulguriti se također nazivaju reflow solid stijene, nastao udarom groma; ponekad su u velikom broju nalaze se na stjenovitim vrhovima planina. Fulguriti, sastavljeni od pretopljenog silicija, obično su stožaste cijevi debele poput olovke ili prsta. Ih unutarnja površina glatka i otopljena, a vanjsku čine zrnca pijeska koja su prionula na otopljenu masu. Boja fulgurita ovisi o mineralnim nečistoćama u pjeskovitom tlu. Većina ih je crvenkastosmeđa, siva ili crna, no mogu se naći i zelenkasti, bijeli ili čak prozirni fulguriti.

Navodno je 1706. godine pastor D. Hermann dao prvi opis fulgurita i njihove povezanosti s udarima munje. Nakon toga, mnogi su pronašli fulgurite u blizini ljudi pogođenih munjom. Charles Darwin tijekom putovanja svijetom na brodu "Beagle", pronašao je na pješčanoj obali kod Maldonada (Urugvaj) nekoliko staklenih cijevi koje se okomito spuštaju više od metra u pijesak. Opisao je njihovu veličinu i povezao njihov nastanak s pražnjenjem munje. Poznati američki fizičar Robert Wood dobio je "autogram" munje koja ga je zamalo usmrtila:

"Prošla je jaka grmljavinska oluja, a nebo iznad nas se već razvedrilo. Prošla sam kroz polje koje dijeli našu kuću od kuće moje šogorice. Hodala sam desetak metara stazom, kad odjednom moja kćer Margaret Zaustavio sam se na desetak sekundi i jedva krenuo dalje, kad je iznenada svijetloplava crta presjekla nebo, uz grmljavinu dvanaestoinčne puške, udarila u stazu dvadeset koraka ispred mene i podigla golemu kolonu. pare. Otišao sam vidjeti kakav je trag munja ostavila. spaljena djetelina promjera pet inča, s rupom u sredini od pola inča... Vratio sam se u laboratorij, otopio osam funti kositra i ulio u rupa... kao što bi trebala biti, u dršci i postupno se približavala kraju. Bila je nešto duža od tri stope "(citirao W. Seabrook. Robert Wood. - M .: Nauka, 1985., str. 285. ).

Pojava staklene cijevi u pijesku tijekom pražnjenja munje posljedica je činjenice da između zrnaca pijeska uvijek ima zraka i vlage. Struja munja u djeliću sekunde zagrije zrak i vodenu paru do enormnih temperatura, uzrokujući eksplozivno povećanje tlaka zraka između zrnaca pijeska i njegovo širenje, što je Wood čuo i vidio, čudom ne postavši žrtvom munje. Zrak koji se širi formira cilindričnu šupljinu unutar rastaljenog pijeska. Naknadno brzo hlađenje fiksira fulgurit - staklenu cjevčicu u pijesku.

Često pažljivo iskopan iz pijeska, fulgurit je oblikovan poput korijena drveta ili grane s brojnim obradama. Takvi razgranati fulguriti nastaju kada pražnjenje munje pogodi mokri pijesak, koji, kao što znate, ima veću električnu vodljivost od suhog pijeska.U ​​tim slučajevima, struja munje, ulazeći u tlo, odmah se počinje širiti na strane, tvoreći struktura slična korijenu stabla, a rezultirajući fulgurit samo ponavlja ovaj oblik. Fulgurit je vrlo krhak, a pokušaji uklanjanja prianjajućeg pijeska često dovode do njegovog uništenja. To se posebno odnosi na razgranate fulgurite nastale u mokrom pijesku.