Як виникає блискавка? Чому блищить блискавка і гримить грім.

Цікаві фактипро блискавки. Ацтеки вважали, що блискавка розсікаючи повітря та йдучи у землю супроводжує душі мертвихв підземне царство. Нижче ми наведемо низку науково-доведених фактів про блискавки.
У той час, як ви читаєте ці слова на Землі відбувається близько 1800 гроз.

Щорічно Земля піддається 25 000 000 ударів блискавок, це більше 100 блискавок на секунду.

Середньостатистична блискавка триває три чверті секунди, має температуру приблизно 28 тисяч градусів Цельсія, що в 5 разів спекотніше за поверхню Сонця, а завдовжки 8 і більше кілометрів.

Енергії середньостатистичної блискавки вистачило щоб живити лампочку в 100 Вт цілих 90 днів.

«Блискавка ніколи не б'є двічі в одне й те саме місце», на жаль, це міф. Блискавка може бити в те саме місце багато разів.

Іноді після попадання блискавки дерева можуть не обпектися і травмуватися. Електрика проходить мокрою корою і йде в землю.

Через високої температуриблискавки потрапляючи в пісок розплавляють його в скло. Якщо прогулятися піщаними місцями після грози, то можна виявити шматки скла.

Якщо ви в мокрому одязі, то блискавка завдасть менше шкоди.

Блискавки існують і на інших планетах, таких як Венера, Сатурн, Юпітер та Уран.

Розкати грому після удару блискавки можна почути на відстані 12 кілометрів від місця удару.

Одночасно на Землі може існувати від 100 до 1000 кульових блискавок, але шанс, що ви побачите її хоч раз у своєму житті дорівнює 0,01% (Значить мені пощастило, тому що до нас одного разу одна така залетіла в квартиру).

Шанс померти від удару блискавки дорівнює 1 до 2000000. У вас такі ж шанси померти від падіння з ліжка.

При попаданні в людину блискавка залишає на ньому характерні опіки, які мають контури блискавки. Бувають випадки, що при ударі блискавки – на тілі людини були опіки у вигляді довколишніх об'єктів – дерев, будівель та іншого. Яким чином блискавка може проектувати ці речі ще не розгадано.

Близько 71% людей вдарила блискавка – вижили.

Штат Флорида в США зветься «Смертельний штат». У цьому штаті в 2 рази більше смертей від удару блискавки, ніж у будь-якій іншій державі на Землі.

Щороку лише на території США внаслідок ударів блискавки гине 200 людей. Для порівняння внаслідок атак акул у всьому світі гине не більше 90 людей на рік.

Блискавки грають найважливішу рольв освіті озону. При проходженні електрики через атмосферу і завдяки високим температурам виробляється озон.

Блискавка

Ми часто думаємо, що електрика - це щось таке, що виробляється тільки на електростанціях, а аж ніяк не в волокнистих масах водяних хмар, які настільки розріджені, що в них можна спокійно просунути руку. Тим не менш, у хмарах є електрика, як є навіть у людському тілі.

Природа електрики

Всі тіла складаються з атомів - від хмар та дерев до людського організму. Кожен атом має ядро, що несе позитивно заряджені протони і нейтральні нейтрони. Винятком є ​​найпростіший атом водню, в ядрі якого немає нейтрону, а є лише один протон.

Навколо ядра звертаються негативно заряджені електрони. Позитивні та негативні заряди взаємно притягуються, тому електрони обертаються навколо ядра атома, як бджоли біля солодкого пирога. Притягнення між протонами та електронами обумовлено електромагнітними силами. Тому електрика є скрізь, куди б ми не подивилися. Як бачимо, воно міститься й у атомах.

У нормальних умовахпозитивні та негативні заряди кожного атома врівноважують один одного, тому тіла, що складаються з атомів, зазвичай не несуть жодного сумарного заряду - ні позитивного, ні негативного. В результаті зіткнення з іншими предметами не викликає електричного розряду. Але іноді рівновага електричних зарядіву тілах може порушитись. Можливо, ви це відчуваєте на собі, перебуваючи вдома холодного зимового дня. У будинку дуже сухо та спекотно. Ви, човгаючи босими ногами, ходите по паласу. Непомітно вам частина електронів з підошв перейшла до атомів килима.

Матеріали на тему:

Чому блискавки різного кольору?

Ось тепер ви несете електричний заряд, оскільки кількість протонів та електронів у ваших атомах вже не збалансована. Спробуйте тепер взятися за металеву ручку дверей. Між вами та нею проскочить іскра, і ви відчуєте електричний удар. Сталося ось що – ваше тіло, якому не вистачає електронів для досягнення електричної рівноваги, прагне за рахунок сил електромагнітного тяжіння відновити рівновагу. І вона відновлюється. Між рукою і ручкою дверей виникає потік електронів, спрямований до руки. Якби в кімнаті було темно, ви побачили б іскри. Світло видно тому, що електрони при перескакуванні випромінюють кванти світла. Якщо у кімнаті тихо, ви почуєте легке потріскування.

Електрика оточує нас усюди і міститься у всіх тілах. Хмари у цьому сенсі – не виняток. На фоні синього небавони виглядають дуже невинними. Але як і в кімнаті, вони можуть нести електричний заряд. Якщо це так – бережіться! Коли хмара відновлює електричну рівновагу в собі - спалахує цілий феєрверк.

Як з'являється блискавка?

Ось що при цьому відбувається: у темній величезній грозовій хмарі постійно циркулюють потужні повітряні потоки, які зіштовхують між собою різноманітні частинки - крупинки океанічної солі, пил і так далі. Так само, як ваші підошви при терті об килим звільняються від електронів, і частинки в хмарі при зіткненні звільняються від електронів, які перескакують на інші частинки. Так виникає перерозподіл зарядів. На одних частках, які втратили свої електрони, є позитивний зарядНа інших, які взяли на себе зайві електрони, тепер негативний заряд.

Матеріали на тему:

Дощі на інших планетах

З причин, які не зрозумілі, більш важкі частинки заряджаються негативно, а легші - позитивно. Таким чином, важча Нижня частинахмари заряджається негативно. Негативно заряджена нижня частина хмари відштовхує у бік землі електрони, оскільки однойменні заряди відштовхуються. Таким чином, під хмарою формується позитивно заряджена частина земної поверхні. Потім точно за таким же принципом, за яким між вами та дверною ручкою проскакує іскра, між хмарою та землею проскочить така сама іскра, тільки дуже велика і потужна це і є блискавка. Електрони гігантським зигзагом летять до землі, знаходячи свої протони. Замість ледь чутного потріскування лунає сильний удар грому.

Блискавки - чудові та захоплюючі явища природи. У той же час - це один з найнебезпечніших і найнепередбачуваніших природних феноменів. Але що ж ми справді знаємо про блискавки? У всьому світі вчені збирають факти про блискавки, намагаються відтворити їх у своїх лабораторіях, вимірюють їх потужність і температуру, але все ж таки не здатні визначити природу блискавки і передбачити її поведінку. Але все ж таки, давайте подивимося на цікаві факти про блискавки, які вже відомі.

У цей момент у світі вирують близько 1800 гроз.

Щороку Земля зазнає в середньому 25 мільйонів ударів блискавок або більше сотні тисяч грози. Це більше, ніж 100 ударів блискавок на секунду.

Середній удар блискавки триває чверть секунди.

Ви можете почути грім за 20 кілометрів від блискавки.

Розряд блискавки поширюється із швидкістю близько 190,000 км/с.

Середня довжина розряду блискавки становить 3-4 кілометри.

Деякі блискавки проходять у повітрі кручений шлях, який може не перевищувати в діаметрі товщину вашого пальця, а довжина шляху блискавки становитиме 10-15 кілометрів.

Температура типової блискавки може перевищувати 30 000 градусів за Цельсієм - це приблизно в 5 разів більше, ніж температура поверхні сонця.

"Блискавка ніколи не вдаряє в одне місце двічі". На жаль, це є міф. Блискавки часто вдаряють в те саме місце по кілька разів.

Стародавні греки вірили, що коли блискавка вдаряє в море, з'являється нова перлина.

Дерева іноді можуть приймати удари блискавки і при цьому не спалахувати. Це тим, що електрика проходить через мокру поверхню у землю.

При ударі блискавки пісок перетворюється на скло. Після грози можна виявити скляні смуги у піску.

Якщо ваш одяг мокрий, то блискавка принесе вам менше шкоди.

Під час 6-годинної грози на території США у небі сяяли 15,000 блискавок. Складалося відчуття, що блискавки палають постійно.

У саме висока будівляу світі - Сі-Ен тауер, блискавки б'ють приблизно 78 разів на рік.

Спалах блискавок також можна побачити на Венері, Юпітері, Сатурні та Урані.

У середні віки вважалося, що грім і блискавка - це породження диявола, а церковні дзвони відлякують злих духів. Тому під час грози ченці постійно намагалися дзвонити в дзвони, і відповідно найчастіше ставали жертвами блискавок.

Ірраціональний страх блискавок називається кераунофобією. Страх грому – бронтофобія.

Одночасно на Землі існує від 100 до 1000 екземплярів кульової блискавки, але шанс, що ви побачите хоча б одну з них, дорівнює 0.01%.

У середньому близько 550 людей помирають від ударів блискавок у Росії.

Приблизно чверть усіх людей, які стали жертвами блискавок – гинуть.

Чоловіки гинуть від удару блискавки приблизно в 6 разів частіше ніж жінки.

Телефон - одна з найчастіших причин потрапляння в людину блискавки. Не говоріть по телефону під час грози навіть у приміщенні. Після удару блискавки на тілі людини залишаються гіллясті смужки – знаки блискавок. Зникають при натисканні пальцем.

Передрук статей та фотографій дозволяється лише з посиланням на сайт:

Блискавка - одне з тих природних явищ, які здавна вселяли страх людського роду. Зрозуміти її сутність прагнули найбільші уми, такі як Аристотель чи Лукрецій. Вони вважали, що це куля, що складається з вогню і затиснута у водяних парах хмар, і, збільшуючись у розмірі, вона прориває їх і стрімкою іскрою падає на землю.

Поняття блискавки та її зародження

Найчастіше блискавка утворюється в які мають досить великий розмір. Верхня частина може розташовуватися на висоті 7 кілометрів, а нижня - лише за 500 метрів над поверхнею землі. Враховуючи атмосферну температуру повітря, можна дійти висновку, що на рівні 3-4 км вода замерзає і перетворюється на крижинки, які, стикаючись між собою, електризуються. Ті, що мають найбільшим розміром, Отримують негативний заряд, а найменші - позитивний. Виходячи зі своєї ваги, вони рівномірно розподіляються у хмарі за шарами. Зближуючись між собою, вони утворюють плазмовий канал, з якого виходить електрична іскра, іменована блискавкою. Свою ламану форму вона набула через те, що на шляху до землі часто зустрічаються різні повітряні частинки, які утворюють перепони. І щоби їх обійти, доводиться змінювати траєкторію.

Фізичний опис блискавки

Розряд блискавки виділяє від 109 до 1010 джоулів енергії. Така колосальна кількість електрики в більшою міроювитрачається створення світлової спалаху і яка інакше називається громом. Але навіть маленькій частині блискавки вистачить, щоб творити немислимі речі, наприклад, її розряд може вбити людину чи зруйнувати будівлю. Ще один цікавий факт говорить про те, що це природне явищездатне плавити пісок, утворюючи порожнисті циліндри. Такий ефект досягається через високу температуру всередині блискавки, вона може досягати 2000 градусів. Час удару об землю також різний, він може бути більше секунди. Що ж до потужності, то амплітуда імпульсу може досягти сотні кіловат. Поєднуючи всі ці фактори, виходить найсильніший природний розряд струму, який несе в собі загибель всього того, чого торкнеться. Усе існуючі видиблискавок дуже небезпечні, і зустріч із нею вкрай небажана людини.

Освіта грому

Всі види блискавок неможливо уявити без гуркоту грому, який не несе в собі такої ж небезпеки, але в деяких випадках може призвести до збою роботи мережі та інших технічних неполадок. Він виникає через те, що тепла хвиля повітря, нагріта блискавкою до гарячої температури, ніж сонце, стикається з холодною. Звук, що виходить при цьому, - не що інше, як хвиля, спричинена коливаннями повітря. У більшості випадків гучність збільшується до кінця гуркоту. Це відбувається через відображення звуку від хмар.

Які бувають блискавки

Виявляється, усі вони різні.

1. Лінійні блискавки- Різновид, що найчастіше зустрічається. Електричний гуркіт виглядає як перевернуте догори дригом, розросле дерево. Від головного каналу відходить дещо тонших і коротких "відростків". Довжина такого розряду може досягати 20 кілометрів, а сила струму – 20 000 ампер. Швидкість руху складає 150 кілометрів на секунду. Температура плазми, що наповнює канал блискавки, сягає 10 000 градусів.

2. Внутрішньохмарні блискавки - походження цього виду супроводжується зміною електричних і магнітних полів, також випромінюються радіохвилі. Такий гуркіт з найбільшою ймовірністю можна зустріти ближче до екватора. У помірних широтах він з'являється дуже рідко. Якщо в хмарі знаходиться блискавка, то спонукати її вибратися назовні може і сторонній об'єкт, що порушує цілісність оболонки, наприклад, наелектризований літак або металевий трос. По довжині може коливатися від 1 до 150 км.

3. Наземні блискавки - даний видпроходить кілька стадій. На першій з них починається ударна іонізація, що створюється на початку вільними електронами, вони завжди присутні в повітрі. Під дією електричного поля елементарні часткинабувають високі швидкості і прямують до землі, стикаючись з молекулами, що становлять повітря. Таким чином, виникають електронні лавини, які по-іншому називаються стримери. Вони є каналами, які, зливаючись між собою, спричиняють яскраву, термоізольовану блискавку. Вона досягає землі у формі невеликих сходів, тому що на її шляху зустрічаються перепони, і щоб їх обійти, вона змінює напрямок. Швидкість руху становить приблизно 50 000 кілометрів на секунду.

Після того, як блискавка пройде свій шлях, вона закінчує рух на кілька десятків мікросекунд, при цьому світло слабшає. Після цього починається наступна стадія: повторення пройденого шляху. Останній розряд перевершує за яскравістю всі попередні, сила струму в ньому може досягати сотень тисяч ампер. Температура всередині каналу коливається в районі 25 000 градусів. Такий вид блискавок найтриваліший, тому наслідки можуть бути руйнівними.

Перлинні блискавки

Відповідаючи на запитання про те, які бувають блискавки, не можна випустити з уваги таке рідкісне природне явище. Найчастіше розряд проходить після лінійного та повністю повторює його траєкторію. Тільки ось на вигляд він являє собою кулі, що знаходяться на відстані один від одного і нагадують намиста з дорогоцінного матеріалу. Така блискавка супроводжується найгучнішими і гучними звуками.

Кульова блискавка

Природне явище, коли блискавка набуває форми кулі. У цьому випадку траєкторія її польоту стає непередбачуваною, що робить її ще більш небезпечною для людини. Найчастіше такий електричний ком виникає разом із іншими видами, але зафіксовано факт його навіть у сонячну погоду.

Саме цим питанням найчастіше задаються люди, що зіткнулися з цим феноменом. Як усім відомо, деякі речі є чудовими провідниками електрики, так саме в них, накопичуючи свій заряд, і починає зароджуватися куля. Також він може виникнути з основної блискавки. Очевидці ж стверджують, що вона виникає просто звідки.

Діаметр блискавки коливається від кількох сантиметрів до метра. Що ж до кольору, то є кілька варіантів: від білого і жовтого до яскраво-зеленого, дуже рідко можна зустріти чорну електричну кулю. Після стрімкого спуску він рухається горизонтально, приблизно за метр від поверхні землі. Така блискавка може несподівано змінювати траєкторію і так само несподівано зникнути, вивільнивши при цьому величезну енергію, через яку відбувається плавлення або руйнування різних предметів. Живе вона від десяти секунд до кількох годин.

Спрайт-блискавка

Нещодавно, в 1989 році, вчені виявили ще один вид блискавки, який отримав назву спрайт. Відкриття сталося зовсім випадково, тому що феномен спостерігається дуже рідко і триває лише десяті частки секунди. Від інших їх відрізняє висота, де вони з'являються - приблизно 50-130 кілометрів, тоді як інші підвиди не долають 15-кілометровий рубіж. Також спрайт-блискавка відрізняється величезним діаметром, що сягає 100 км. Вони виглядають як вертикальні та спалахують групами. Їх колір відрізняється залежно від складу повітря: ближче до землі, де більше кисню, вони зелені, жовті або білі, а ось під впливом азоту, на висоті понад 70 км, вони набувають яскраво-червоного відтінку.

Поведінка під час грози

Усі види блискавок несуть у собі надзвичайну небезпеку здоров'я і навіть життя. Щоб уникнути електричного удару, на відкритій місцевості слід дотримуватись таких правил:

1. У цій ситуації групу ризику потрапляють найвищі об'єкти, тому варто уникати відкритих місцевостей. Щоб стати нижче, найкраще присісти і покласти голову та груди на коліна, у разі поразки ця поза захистить все життєво важливі органи. У жодному разі не можна лягати плазом, щоб не збільшувати площу можливого влучення.
2. Також не варто ховатися під високими деревами та небажаним укриттям будуть і незахищені конструкції або металеві об'єкти (наприклад, навіс для пікніка).
3. Під час грози потрібно негайно вийти з води, бо вона є добрим провідником. Потрапляючи до неї, розряд блискавки може легко поширитися і людини.
4. У жодному разі не можна користуватися мобільним телефоном.
5. Для надання першої допомоги потерпілому найкраще зробити серцево-легеневу реанімацію та негайно викликати службу порятунку.

Правила поведінки у будинку

Усередині приміщень також існує небезпека поразки.

1. Якщо на вулиці почалася гроза, насамперед потрібно закрити всі вікна та двері.
2. Необхідно вимкнути усі електричні прилади.
3. Не наближаючись до дротових телефонів та інших кабелів, вони є чудовими провідниками електрики. Такий же ефект мають і металеві труби, тому не варто знаходитися поряд з сантехнікою.
4. Знаючи, як утворюється кульова блискавкаі як непередбачувана її траєкторія, якщо вона все-таки потрапила до приміщення, необхідно негайно залишити його і закрити всі вікна і двері. Якщо ці дії неможливі, краще стояти нерухомо.

Природа все ще непідвладна людині і несе багато небезпек. Усі види блискавок - це, за своєю суттю, найпотужніші електричні розряди, які у кілька разів перевищують потужність усі штучно створені людиною джерела струму.

Лікар біологічних наук, кандидат фізико-математичних наук К. БОГДАНОВ

У кожний момент часу в різних точкахЗемлі виблискують блискавки понад 2000 гроз. Кожної секунди близько 50 блискавок ударяються в поверхню землі, і в середньому кожен її квадратний кілометрблискавка вражає шість разів на рік. Ще Б. Франклін показав, що блискавки, що б'ють по землі з грозових хмар, - це електричні розряди, що переносять на неї негативний заряд завбільшки кілька десятків кулонів, а амплітуда струму при ударі блискавки становить від 20 до 100 кА. Швидкісне фотозйомка показало, що розряд блискавки триває кілька десятих часток секунди і складається з кількох ще більш коротких розрядів. Блискавки здавна цікавлять вчених, але й у наш час про їхню природу ми знаємо лише трохи більше, ніж 250 років тому, хоча змогли їх знайти навіть на інших планетах.

Наука та життя // Ілюстрації

Здатність електризації тертя різних матеріалів. Матеріал з пари, що труться, що знаходиться вище в таблиці, заряджається позитивно, а нижче - негативно.

Негативно заряджений низ хмари поляризує поверхню Землі під собою так, що вона заряджається позитивно, і, як з'являються умови для електричного пробою, З'являється розряд блискавки.

Розподіл частоти гроз на поверхні суші та океанів. Найтемніші місця на карті відповідають частотам не більше 0,1 грози на рік на квадратний кілометр, а найсвітліші - понад 50.

Парасолька з громовідведенням. Модель продавалася в XIX столітті та мала попит.

Постріл рідиною або лазером по грозової хмарі, що нависла над стадіоном, веде розряд блискавки убік.

Декілька розрядів блискавок, викликаних пуском ракети в грозову хмару. Ліва вертикальна пряма – слід ракети.

Великий «гіллястий» фульгурит вагою 7,3 кг, знайдений автором на околиці Москви.

Порожнисті циліндричні фрагменти фульгуриту, утворені з оплавленого піску.

Білий фульгурит із Техасу.

Блискавка - вічне джерело підзарядки електричного поля Землі. На початку XX століття за допомогою атмосферних зондів виміряли електричне поле Землі. Його напруженість біля поверхні дорівнювала приблизно 100 В/м, що відповідає сумарному заряду планети близько 400 000 Кл. Переносником зарядів в атмосфері Землі є іони, концентрація яких збільшується з висотою і досягає максимуму на висоті 50 км, де під дією космічного випромінювання утворився електропровідний шар - іоносфера. Тому електричне поле Землі – це поле сферичного конденсатора з прикладеною напругою близько 400 кВ. Під дією цієї напруги з верхніх шарів нижні весь час тече струм силою 2-4 кА, щільність якого становить 1-2 . 10 -12 А/м 2 і виділяється енергія до 1,5 ГВт. І це електричне поле зникло б, якби не було блискавок! Тому в хорошу погоду електричний конденсатор – Земля – розряджається, а при грозі заряджається.

Людина не відчуває електричного поля Землі, оскільки його тіло – добрий провідник. Тому заряд Землі перебуває і поверхні тіла людини, локально спотворюючи електричне полі. Під грозовим хмарою щільність наведених землі позитивних зарядів може значно зростати, а напруженість електричного поля - перевищувати 100 кВ/м, в 1000 разів більше її значення хорошу погоду. В результаті в стільки ж разів збільшується позитивний заряд кожної волосинки на голові людини, що стоїть під грозовою хмарою, і вони, відштовхуючись один від одного, встають дибки.

Електризація - видалення "зарядженого" пилу.Щоб зрозуміти, як хмара поділяє електричні заряди, пригадаємо, що таке електризація. Найлегше зарядити тіло, втративши його інше. Електризація тертям - найстаріший спосіб отримання електричних зарядів. Саме слово "електрон" у перекладі з грецької на російську означає бурштин, оскільки бурштин завжди заряджався негативно при терті про шерсть або шовк. Величина заряду і його знак залежать від матеріалів тіл, що труться.

Вважається, що тіло, перш ніж його стали терти інше, електронейтрально. Дійсно, якщо залишити заряджене тіло у повітрі, то до нього почнуть прилипати протилежно заряджені частинки пилу та іони. Таким чином, на поверхні будь-якого тіла знаходиться шар "зарядженого" пилу, що нейтралізує заряд тіла. Тому електризація тертям - це процес часткового зняття "зарядженого" пилу з обох тіл. При цьому результат залежатиме від того, наскільки краще або гірше знімається "заряджений" пил з тіл, що труться.

Хмара – фабрика з виробництва електричних зарядів.Важко уявити, що у хмарі є пара матеріалів з перелічених у таблиці. Однак на тілах може виявитися різний "заряджений" пил, навіть якщо вони зроблені з одного того ж матеріалу, - достатньо, щоб мікроструктура поверхні відрізнялася. Наприклад, при терті гладкого тіла про шорстке обидва електризуватимуться.

Грозова хмара - це велика кількістьпара, частина якого конденсувалася у вигляді дрібних крапель або крижинок. Верх грозової хмариможе бути на висоті 6-7 км, а низ нависати над землею на висоті 0,5-1 км. Вище 3-4 км хмари складаються з крижинок різного розміру, тому що температура там завжди нижча за нуль. Ці крижинки знаходяться в постійному русі, викликаному висхідними потоками теплого повітрявід нагрітої поверхні землі. Дрібні крижинки легше, ніж великі, захоплюються висхідними потоками повітря. Тому "шустрые" дрібні крижинки, рухаючись у верхню частинухмари весь час стикаються з великими. При кожному такому зіткненні відбувається електризація, коли великі крижинки заряджаються негативно, а дрібні - позитивно. З часом позитивно заряджені дрібні крижинки опиняються у верхній частині хмари, а негативно заряджені великі – внизу. Інакше кажучи, верхівка грози заряджена позитивно, а низ - негативно. Все готове для розряду блискавки, при якому відбувається пробій повітря та негативний заряд із нижньої частини грозової хмари перетікає на Землю.

Блискавка - привіт з космосу та джерело рентгенівського випромінювання. Однак сама хмара не в змозі так наелектризувати себе, щоб викликати розряд між своєю нижньою частиноюта землею. Напруженість електричного поля у грозовій хмарі ніколи не перевищує 400 кВ/м, а електричний пробій у повітрі відбувається при напруженості більше 2500 кВ/м. Тому для виникнення блискавки необхідно ще щось крім електричного поля. У 1992 році російський вчений А. Гуревич з Фізичного інститутуім. П. М. Лебедєва РАН (ФІАН) припустив, що своєрідним запалюванням для блискавки можуть бути космічні промені- Частки високих енергій, що обрушуються на Землю з космосу з навколосвітловими швидкостями. Тисячі таких частинок кожну секунду бомбардують кожен квадратний метрземної атмосфери.

Відповідно до теорії Гуревича, частка космічного випромінювання, зіштовхуючись із молекулою повітря, іонізує її, у результаті утворюється величезна кількість електронів, які мають високої енергією. Потрапивши в електричне поле між хмарою і землею, електрони прискорюються до навколосвітніх швидкостей, іонізуючи шлях свого руху і таким чином викликаючи лавину електронів, що рухаються разом з ними до землі. Іонізований канал, створений цією лавиною електронів, використовується блискавкою для розряду (див. "Наука життя" № 7, 1993 р.).

Кожен, хто бачив блискавку, помітив, що це не яскрава пряма, що світиться, що з'єднує хмару і землю, а ламана лінія. Тому процес утворення провідного каналу для розряду блискавки називають її "ступінчастим лідером". Кожна з таких "сходинок" - це місце, де електрони, що розігналися до навколосвітніх швидкостей, зупинилися через зіткнення з молекулами повітря і змінили напрямок руху. Доказ для такої інтерпретації ступінчастого характеру блискавки - спалахи рентгенівського випромінювання, що збігаються з моментами, коли блискавка, ніби спотикаючись, змінює свою траєкторію. Нещодавні дослідження показали, що блискавка є досить потужним джерелом рентгенівського випромінювання, інтенсивність якого може становити до 250 000 електронвольт, що приблизно вдвічі перевищує ту, яку використовують при рентгені грудної клітки.

Як викликати розряд блискавки?Вивчати те, що станеться незрозуміло, де і коли, дуже складно. Саме так протягом довгих років працювали вчені, які досліджують природу блискавок. Вважається, що грозою на небі керує Ілля-пророк і нам не дано знати його плани. Проте вчені дуже давно намагалися замінити Іллю-пророка, створюючи провідний канал між грозовою хмарою та землею. Б. Франклін для цього під час грози запускав повітряний змій, що закінчується дротом та зв'язкою металевих ключів. Цим він викликав слабкі розряди, що стікають униз по дроту, і першим довів, що блискавка - це негативний електричний розряд, що стікає з хмар на землю. Досліди Франкліна були надзвичайно небезпечними, і один із тих, хто їх намагався повторити, - російський академік Г. В. Ріхман - у 1753 році загинув від удару блискавки.

У 1990-х роках дослідники навчилися викликати блискавки, не наражаючи на небезпеку своє життя. Один із способів викликати блискавку - запустити із землі невелику ракетупрямо в грозову хмару. Вздовж усієї траєкторії ракета іонізує повітря і створює таким чином провідний канал між хмарою і землею. І якщо негативний заряд низу хмари досить великий, то вздовж створеного каналу відбувається розряд блискавки, всі параметри якого реєструють прилади, розташовані поруч із стартовим майданчиком ракети. Щоб створити ще найкращі умовидля розряду блискавки, до ракети приєднують металевий провід, що з'єднує її із землею.

Блискавка: подарувала життя і двигун еволюції. В 1953 біохіміки С. Міллер (Stanley Miller) і Г. Юрі (Harold Urey) показали, що одні з "цеглинок" життя - амінокислоти можуть бути отримані шляхом пропускання електричного розряду через воду, в якій розчинені гази "первісної" атмосфери Землі ( метан, аміак та водень). Через 50 років інші дослідники повторили ці досліди і отримали самі результати. Таким чином, наукова теоріязародження життя Землі відводить удару блискавки основну роль.

При пропущенні коротких імпульсів струму через бактерії в їх оболонці (мембрані) з'являються пори, через які можуть проходити всередину фрагменти ДНК інших бактерій, запускаючи один з механізмів еволюції.

Чому взимку грози дуже рідкісні?Ф. І. Тютчев, написавши "Люблю грозу на початку травня, коли весняний перший грім ...", знав, що взимку гроз майже не буває. Щоб утворилася грозова хмара, необхідні висхідні потоки вологого повітря. Концентрація насиченої паризростає з підвищенням температури і максимальна влітку. Різниця температур, від якої залежать висхідні потоки повітря, тим більше, чим вища його температура біля поверхні землі, тому що на висоті кількох кілометрів його температура не залежить від пори року. Значить, інтенсивність висхідних потоків максимальна також влітку. Тому й грози у нас найчастіше влітку, а на півночі, де й улітку холодно, грози досить рідкісні.

Чому грози частіше над суходолом, ніж над морем?Щоб хмара розрядилася, у повітрі під нею має бути достатня кількість іонів. Повітря, що складається тільки з молекул азоту та кисню, не містить іонів, і його дуже важко іонізувати навіть у електричному полі. А от якщо в повітрі багато сторонніх частинок, наприклад, пилу, то й іонів теж багато. Іони утворюються при русі частинок у повітрі аналогічно тому, як електризуються при терті один про одного різні матеріали. Очевидно, що пилу в повітрі набагато більше над суходолом, ніж над океанами. Тому грози і гримлять над сушею частіше. Помічено також, що насамперед блискавки б'ють тими місцями, де в повітрі особливо велика концентрація аерозолів - димів і викидів підприємств нафтопереробної промисловості.

Як Франклін відхилив блискавку.На щастя, більшість розрядів блискавки відбуваються між хмарами і тому загрози не становлять. Однак вважається, що щороку блискавки вбивають понад тисячу людей по всьому світу. Принаймні у США, де ведеться така статистика, щороку від удару блискавки страждають близько 1000 людей і більше ста з них гинуть. Вчені давно намагалися захистити людей від цієї "кари божої". Наприклад, винахідник першого електричного конденсатора(лейденські банки) Пітер ван Мушенбрук (1692-1761) у статті про електрику, написану для знаменитої французької Енциклопедії, захищав традиційні способизапобігання блискавці - дзвін і стрілянину з гармат, які, як він вважав, виявляються досить ефективними.

Бенджамін Франклін, намагаючись захистити Капітолій столиці штату Меріленд, у 1775 році прикріпив до будівлі товстий залізний стрижень, який височів над куполом на кілька метрів і був з'єднаний із землею. Вчений відмовився патентувати свій винахід, бажаючи, щоб він якнайшвидше почав служити людям.

Звістка про громовідвід Франкліна швидко рознеслася Європою, і його обрали в усі академії, включаючи і Російську. Однак у деяких країнах побожне населення зустріло цей винахід із обуренням. Сама думка, що людина так легко і просто може приборкати головну зброю "божого гніву", здавалася блюзнірською. Тому в різних місцях люди з благочестивих міркувань ламали громовідводи. Цікавий випадок стався у 1780 році у невеликому містечку Сент-Омер на півночі Франції, де городяни зажадали знести залізну щоглу громовідводу, і справа дійшла до судового розгляду. Молодий адвокат, який захищав громовідведення від нападок мракобісів, побудував захист на тому, що і розум людини, і її здатність підкорювати сили природи мають божественне походження. Все, що допомагає врятувати життя на благо - доводив молодий адвокат. Він виграв процес і здобув велику популярність. Адвоката звали Максиміліан Робесп'єр. Ну а зараз портрет винахідника громовідводу - найбажаніша репродукція у світі, адже вона прикрашає відому стодоларову купюру.

Як можна захиститися від блискавки за допомогою водяного струменя та лазера. Нещодавно було запропоновано принципово новий спосібборотьби з блискавками. Громовідвід створять із... струменя рідини, якою стрілятимуть із землі безпосередньо в грозові хмари. Громовідвідна рідина являє собою сольовий розчин, який додані рідкі полімери: сіль призначена для збільшення електропровідності, а полімер перешкоджає "розпаду" струменя на окремі крапельки. Діаметр струменя складе близько сантиметра, а максимальна висота– 300 метрів. Коли рідкий громовідвід доопрацюють, їм оснастять спортивні та дитячі майданчики, де фонтан увімкнеться автоматично, коли напруженість електричного поля стане досить високою, а ймовірність удару блискавки – максимальною. По струмені рідини з грозової хмари стікатиме заряд, роблячи блискавку безпечною для оточуючих. Аналогічний захист від розряду блискавки можна зробити і за допомогою лазера, промінь якого, іонізуючи повітря, створить канал для електричного розряду далеко від скупчення людей.

Чи може блискавка збити нас зі шляху?Так, якщо ви користуєтесь компасом. У відомому романіГ. Мелвіла "Мобі Дік" описаний саме такий випадок, коли розряд блискавки, який створив сильне магнітне поле, перемагнітив стрілку компаса. Однак капітан судна взяв швейну голку, вдарив по ній, щоб намагнітити, і поставив її замість зіпсованої компасової стрілки.

Чи може вас вразити блискавка всередині будинку чи літака?На жаль так! Струм грозового розряду може увійти в будинок по телефонному проводу від стовпа, що стоїть поруч. Тому при грозі намагайтеся не скористатися звичайним телефоном. Вважається, що говорити по радіотелефону або мобільному безпечніше. Не слід під час грози торкатися труб центрального опаленнята водопроводу, які з'єднують будинок із землею. З цих міркувань фахівці радять при грозі вимикати всі електричні прилади, у тому числі комп'ютери та телевізори.

Щодо літаків, то, взагалі кажучи, вони намагаються облітати райони з грозовою активністю. І все-таки в середньому щорічно до одного з літаків потрапляє блискавка. Її струм вразити пасажирів не може, він стікає зовнішньою поверхнею літака, але здатний вивести з ладу радіозв'язок, навігаційне обладнання та електроніку.

Фульгуріт - блискавка, що скам'яніла.При розряді блискавки виділяється 109-1010 джоулів енергії. Більшість її витрачається створення ударної хвилі(грім), нагрівання повітря, світловий спалах та інші електромагнітні хвилі, і лише невелика частина виділяється там, де блискавка входить у землю. Однак і цієї "маленької" частини цілком достатньо, щоб викликати пожежу, вбити людину та зруйнувати будівлю. Блискавка може розігріти канал, яким вона рухається, до 30 000 ° С, у п'ять разів вище за температуру на поверхні Сонця. Температура всередині блискавки набагато більша за температуру плавлення піску (1600-2000°C), але розплавиться пісок чи ні, залежить ще й від тривалості блискавки, яка може становити від десятків мікросекунд до десятих часток секунди. Амплітуда імпульсу струму блискавки зазвичай дорівнює кільком десяткам кілоампер, але іноді може перевищувати 100 кА. Найпотужніші блискавки викликають народження фульгуритів - порожніх циліндрів з оплавленого піску.

Слово "фульгуріт" походить від латинського fulgur, що означає блискавка. Найдовші з розкопаних фульгуритів вирушали під землю на глибину понад п'ять метрів. Фульгурити також називають оплавленості твердих гірських порід, утворені ударом блискавки; вони іноді в велику кількістьзустрічаються на скелястих вершинах гір. Фульгурити, що складаються з переплавленого кремнезему, зазвичай є конусоподібні трубочки товщиною з олівець або з палець. Їх внутрішня поверхнягладка і оплавлена, а зовнішня утворена піщинками, що пристали до оплавленої маси. Колір фульгурит залежить від домішок мінералів в піщаному грунті. Більшість з них мають рудувато-коричневий, сірий або чорний колір, проте зустрічаються зелені, білі або напівпрозорі фульгурити.

Очевидно, перший опис фульгуритів та його зв'язку з ударами блискавки було зроблено 1706 року пастором Д. Германом (David Hermann). Згодом багато хто знаходив фульгурити поблизу людей, уражених розрядом блискавки. Чарльз Дарвін під час навколосвітньої подорожіна кораблі "Бігль", виявив на піщаному березі поблизу Мальдонадо (Уругвай) кілька скляних трубочок, що йдуть у пісок вертикально вниз на понад метр. Він описав їх розміри та пов'язав їх освіту з розрядами блискавок. Відомий американський фізик Роберт Вуд отримав "автограф" блискавки, яка мало не вбила його:

"Пройшла сильна гроза, і небо над нами вже прояснилося. Я пішов через поле, яке відокремлює наш будинок від будинку моєї своячки. Я пройшов ярдів десять стежкою, як раптом мене покликала моя дочка Маргарет. Я зупинився секунд на десять і тільки-но рушив далі, як раптом небо прорізала яскрава блакитна лінія, з гуркотом дванадцятидюймової гармати вдаривши в стежку за двадцять кроків переді мною і піднявши величезний стовп пари. обпаленої конюшини дюймів у п'ять діаметром, з діркою посередині о півдюйма. Я повернувся до лабораторії, розплавив вісім фунтів олова і залив у отвір. як і належить, в рукоятці і поступово сходить до кінця.

Поява скляної трубочки в піску при розряді блискавки пов'язана з тим, що між піщинками завжди знаходяться повітря та волога. Електричний струмблискавки за частки секунд розжарює повітря та водяні пари до величезних температур, викликаючи вибухоподібне зростання тиску повітря між піщинками та його розширення, що чув і бачив Вуд, який дивом не став жертвою блискавки. Повітря, що розширюється, утворює циліндричну порожнину всередині розплавленого піску. Подальше швидке охолодження фіксує фульгурит - скляну трубочку в піску.

Часто акуратно викопаний з піску фульгурит формою нагадує корінь дерева або гілка з численними відростками. Такі гіллясті фульгурити утворюються, коли розряд блискавки потрапляє у вологий пісок, який, як відомо, має більшу електропровідність, ніж сухий. Фульгурит, що народжується при цьому, лише повторює цю форму.