Як утворюється гроза і блискавка для дітей. Чому відбувається грім? Як формуються грозові хмари

Лінійна блискавка зазвичай супроводжується сильним розкотистим звуком, який називається громом. Грім виникає з наступних причин. Ми бачили, що струм в каналі блискавки утворюється протягом дуже короткого проміжку часу. При цьому в каналі повітря дуже швидко і сильно нагрівається, а від нагрівання він розширюється. Розширення протікає так швидко, що воно нагадує вибух. Цей вибух дає струс повітря, яке супроводжується сильними звуками. Після раптового припинення струму температура в каналі блискавки швидко падає, так як тепло йде в атмосферу. Канал швидко охолоджується, і повітря в ньому тому різко стискається. Це також викликає струс повітря, яке знову утворює звук. Зрозуміло, що багаторазові розряди блискавки можуть викликати тривалий гуркіт і шум. У свою чергу, звук відбивається від хмар, землі, будинків та інших предметів і, створюючи багаторазові відлуння, подовжує грім. Тому і відбуваються гуркіт грому.

Як всякий звук, грім поширюється в повітрі з порівняно невеликою швидкістю - приблизно 330 метрів в секунду. Ця швидкість лише в півтора рази більше швидкості сучасного літака. Якщо спостерігач бачить спочатку блискавку і тільки через деякий час чує грім, то він може визначити відстань, що відокремлює його від блискавки. Нехай, наприклад, між блискавкою і громом пройшло 5 секунд. Так як за кожну секунду звук пробігає 330 метрів, то за п'ять секунд грім пройшов відстань у п'ять разів більше, а саме 1650 метрів. Значить, блискавка вдарила менше ніж за два кілометри від спостерігача.

У тиху погоду грім доноситься через 70-90 секунд, проходячи 25-30 кілометрів. Грози, які проходять від спостерігача на відстані меншій, ніж три кілометри, вважаються близькими, а грози, що проходять на більшій відстані - далекими.

Крім лінійної, бувають, правда набагато рідше, блискавки інших видів. З них ми розглянемо одну, найбільш цікаву - кульову блискавку.

Іноді спостерігаються грозові розряди, що представляють собою вогняні кулі. Як утворюються кульові молніі- поки ще не вивчено, але наявні спостереження над цим цікавим видом грозового розряду дозволяють зробити деякі висновки. Наведемо тут одне з найбільш цікавих описів кульової блискавки.

Ось що повідомляє знаменитий французький вчений Фламмарион: «7-го червня 1886 року в половині восьмого вечора, під час грози, що вибухнула над французьким містом Грей, небо раптом освітилося широкою червоною блискавкою, і при страшному трісці з неба впала вогненна куля, діаметром, очевидно , в 30-40 сантиметрів. Розсипаючи іскри, він вдарився об край ковзана даху, відбив від її головної балки шматок більш ніж в півметра завдовжки, розщепив його на дрібні шматочки, засипав горище уламками і обрушив штукатурку зі стелі верхнього поверху. Потім цей шар перескочив на дах під'їзду, пробив в ній дірку, упав на вулицю і, прокотившись по ній на деяку відстань, поступово зник. пожежі куля

Чи не справив і нікому не зашкодив, незважаючи на те, що на вулиці було багато народу ».

На рис. 13 зображена кульова блискавка, яку було знято фотографічним апаратом, а на рис. 14 зображена картина художника, який намалював кульову блискавку, яка впала у двір.

Найчастіше кульова блискавка має форму кавуна або груші. Триває вона порівняно довго - від невеликої частки Рис. 13. Кульова блискавка. секунди до декількох хвилин.

Найбільш звичайний час тривалості кульової блискавки - від 3 до 5 секунд. Кульова блискавка найчастіше з'являється в кінці грози в вигляді червоних куль, що світяться діаметром від 10 до 20 сантиметрів. У більш рідкісних випадках вона має і великі раз - 22

Заходи. Була, наприклад, сфотографована блискавка діаметром близько 10 метрів.

Куля може бути іноді сліпучо білим і мати дуже різкий контур. Зазвичай кульова блискавка видає свистячий, дзижчить або шиплячий звук.

Кульова блискавка може зникати тихо, але може видавати при цьому слабкий тріск або навіть приголомшуючий

Вибух. Зникаючи, вона часто залишає гостро пахне серпанок. Поблизу землі або в закритих приміщеннях кульова блискавка рухається зі швидкістю людини, що біжить - приблизно два метри в секунду. Вона може залишатися в спокої протягом деякого часу, і такий «осів» куля шипить і викидає іскри до тих пір, поки не зникне. Іноді здається, що кульову блискавку жене вітер, але зазвичай її рух від вітру не залежить.

Кульові блискавки притягуються до закритих приміщень, в які вони проникають через відкриті вікна або двері, а іноді навіть через невеликі щілини. Труби представляють для них хороший шлях; тому кульові блискавки часто з'являються з печей в кухнях. Покружлявши по кімнаті, кульова блискавка залишає приміщення, йдучи часто по тому самому шляху, по якому вона увійшла.

Іноді блискавка два-три рази піднімається і опускається на відстані від декількох сантиметрів до неяк

Ких метрів. Одночасно з цими підйомами та спусками вогненна куля пересувається іноді і в горизонтальному напрямку, і тоді здається, що кульова блискавка робить скачки.

Часто кульові блискавки «осідають» на провідниках, вважаючи за краще найбільш високі точки, або котяться уздовж провідників, наприклад - по водостічних трубах. Рухаючись по тілах людей, іноді під одягом, кульові блискавки викликають сильні опіки і навіть смерть. Є багато опису випадків смертельного ураження людей і тварин кульовою блискавкою. Кульові блискавки можуть заподіяти дуже сильні руйнування будівель.

Закінченого наукового пояснення кульової блискавки ще немає. Вчені наполегливо вивчали кульову блискавку, однак досі всі різноманітні її прояви пояснити не вдалося. У цій області належить ще велика наукова робота. Звичайно, нічого таємничого, «надприродного» і в кульової блискавки немає. Це - електричний розряд, походження якого таке ж. як і у лінійної блискавки. Безсумнівно, в недалекому майбутньому вчені зможуть пояснити всі подробиці кульової блискавки так само добре, як вони зуміли пояснити всі подробиці лінійної блискавки,

У теплу пору року досить часто бувають грози - вражаючі природні явища, проте, викликають не тільки цікавість, але і страх. Під час грози між хмарами і Землею виникають електричні розряди, які добре видно і чутно: блискавка спостерігається у вигляді розгалужених світяться ліній, які пронизують небо, а дещо пізніше ми чуємо розкотистий звук грому. При цьому, як правило, спостерігається зливовий дощ, що супроводжується шквальним вітром і градом. Гроза є одним з найбільш небезпечних атмосферних явищ: тільки повені пов'язані з великим, ніж у гроз кількістю людських жертв. Інтерес до вивчення природного електрики виник ще в давні часи. Першим, хто досліджував електричну природу блискавки, був Бенджамін Франклін - американський політичний діяч, але разом з тим вчений і винахідник. Саме він ще в 1752 році запропонував перший проект громовідводу. Давайте спробуємо розібратися, яку небезпеку несе гроза, і що потрібно знати і робити, щоб себе убезпечити.

Одночасно на Землі діє близько півтори тисячі гроз, середня інтенсивність розрядів оцінюється як 100 блискавок в секунду або понад 8 мільйонів в день. По поверхні планети грози розподіляються нерівномірно. Над океаном гроз спостерігається приблизно в десять разів менше, ніж над континентами. У тропічній і екваторіальній зоні (від 30 ° північної широти до 30 ° південної широти) зосереджено близько 78% всіх блискавичних розрядів. Максимум грозової активності припадає на Центральну Африку. У полярних районах Арктики і Антарктики і над полюсами гроз практично не буває. Інтенсивність гроз слід за сонцем: максимум гроз доводиться на літо (в середніх широтах) і денні післяполуденні години. Мінімум зареєстрованих гроз доводиться на час перед сходом сонця. На грози впливають також географічні особливості місцевості: сильні грозові центри знаходяться в гірських районах Гімалаїв і Кордильєр.

Під час грози між хмарами і Землею виникає величезна напруга, що досягає значення в 1000000000 В. При такій напрузі повітря іонізується, перетворюючись в плазму, і виникає гігантський електричний розряд з силою струму до 300000 А. Температура плазми в блискавки перевищує 10000 ° С. Блискавка проявляється яскравим спалахом світла і ударної звуковою хвилею, яку трохи пізніше чутно як грому. Небезпечна блискавка ще й тим, що вона може вдарити абсолютно несподівано, і її шлях може бути непередбачуваний. Однак відстань до грозового фронту і швидкість його наближення або видалення можна легко визначити за допомогою секундоміра. Для цього необхідно засікти час між спалахом світла блискавки і гуркотом грому. Швидкість звуку в повітрі становить приблизно 340 м / с, тому, якщо ви почули грім через 10 секунд після спалаху світла, то до грозового фронту приблизно 3,4 км. Вимірюючи таким чином час між спалахом світла і громом, а також час між різними ударами блискавки, можна визначити не тільки відстань до них, а й швидкість наближення або видалення грозового фронту:

де - швидкість звуку, - час між спалахом світла і громом першої блискавки, - час між спалахом світла і громом другий блискавки, - час між блискавками. Якщо значення швидкості вийде позитивним, то грозовий фронт наближається, а якщо негативним - видаляється. При цьому необхідно враховувати, що напрямок вітру не завжди збігається з напрямком руху грози.

Якщо все-таки ви потрапили в грозу, то слід дотримуватися ряду простих правил, щоб себе убезпечити:

По перше, Під час грози бажано уникати відкритої місцевості. Блискавка з більшою ймовірністю б'є в найвищу точку, самотня людина в полі - це і є та сама точка. Якщо Ви з якоїсь причини залишилися в полі наодинці з грозою, сховайтеся в будь-якому можливому поглибленні: канавці, улоговинці або найнижчому місці поля, сядьте навпочіпки і пригніть голову. При цьому слід пам'ятати, що піщана і кам'яна грунту мають меншу електропровідність, а значить, вони безпечніше, ніж глиниста. Не слід ховатися під окремими деревами, так як вони в першу чергу схильні до ударам блискавки. А якщо ви перебуваєте в лісі, то найкраще ховатися під низькорослими деревами з густою кроною.

По-друге, Під час грози уникайте води, так як природна вода - хороший провідник струму. Удар блискавки поширюється навколо водойми в радіусі близько 100 метрів. Нерідко вона б'є в береги. Тому під час грози необхідно подалі відійти від берега, при цьому не можна купатися і ловити рибу. Крім того, при грозі бажано позбутися металевих предметів. Годинники, ланцюжки і навіть розкрита над головою парасолька - потенційні цілі удару. Відомі випадки удару блискавки по знаходиться в кишені зв'язці ключів.

По-третє, Якщо гроза застала Вас в машині, то вона досить добре захищає від блискавки, так як навіть при ударі блискавки розряд йде по поверхні металу. Тому закрийте вікна, вимкніть радіоприймач і GPS-навігатор. Не слід доторкатися до будь-яких металевих деталей автомобіля. Дуже небезпечно під час грози розмовляти по мобільному телефону. Найкраще під час грози його теж вимкнути. Були випадки, коли вхідний дзвінок ставав причиною потрапляння блискавки. Велосипед і мотоцикл на відміну від машини від грози вас не врятують. Необхідно злізти, укласти транспорт на землю і відійти на відстань приблизно 30 м від нього.

У природі існують різні види блискавок: лінійні (наземні, внутріоблачние, блискавки у верхній атмосфері) і кульові блискавки - світяться плаваючі в повітрі освіти, унікально рідкісне природне явище. Якщо природа лінійної блискавки ясна і її поведінку більш передбачувано, то природа кульової блискавки до цих пір зберігає в собі безліч таємниць. Незважаючи на те, що ймовірність ураження людини кульовою блискавкою мала, проте, вона становить серйозну небезпеку, так як не існує надійних методів і правил захисту від неї.

Поведінка кульової блискавки непередбачувано. Вона може несподівано з'являтися де завгодно, в тому числі в закритих приміщеннях. Відзначено випадки появи кульової блискавки з телефонної трубки, електричної бритви, вимикача, розетки, репродуктора. Досить часто вона проникає в будівлі через труби, відкриті вікна і двері. Відомі випадки, коли кульова блискавка проникала в приміщення через вузькі щілини і навіть замкову щілину. Розміри кульової блискавки можуть бути різними: від декількох сантиметрів до декількох метрів. У більшості випадків кульова блискавка легко ширяє або котиться над землею, іноді підскакуючи, але може і зависнути над поверхнею землі. Як стверджують очевидці, кульова блискавка реагує на вітер, протяг, висхідні і низхідні потоки повітря. Але це не завжди так: відомі випадки, коду кульова блискавка ніяк не реагувала на потоки повітря.

Кульова блискавка може раптово з'явитися і так само раптово зникнути, чи не завдавши шкоди людині або приміщенню. Наприклад, може залетіти у вікно і вилетіти з приміщення через відкриті двері або димар, пролетівши повз Вас. При цьому слід знати, що будь-який контакт з людиною призводить до важких травм, опіків, а в більшості випадків до смертельного результату. Тому, якщо ви побачили кульову блискавку, найбезпечніше віддалитися від неї на максимально можливу відстань.

Крім того кульова блискавка часто вибухає. Виникає при цьому ударна повітряна хвиля може травмувати людину або привести до руйнувань. Наприклад, відомі випадки вибухів блискавок в печах, димоходах, що призвело до серйозних руйнувань. Температура всередині кульової блискавки досягає 5000 ° С, тому вона може стати причиною пожежі. Статистика поведінки кульової блискавки говорить про те, що в 80% випадків вибухи не були небезпечні, проте важкі наслідки все-таки виникали в 10% вибухів.

За запропонованим методом ми пропонуємо вам розрахувати відстань до грозового розряду і його швидкість, якщо перший грім був чутний через 20 секунд після спостереження першої блискавки, а другий через 15 секунд після спостереження другий блискавки. Час між блискавками становить 1 хвилину.

Стародавні люди далеко не завжди вважали грозу і блискавку, а також супроводжуючий їх гуркіт грому проявом гніву богів. Наприклад, для еллінів грім і блискавка були символами верховної влади, тоді як етруски вважали їх ознаками: якщо спалах блискавки була помічена зі східного боку, це означало, що все буде добре, а якщо виблискувала на заході або північно-заході - навпаки.

Ідею етрусків перейняли римляни, які були переконані, що удар блискавки з правого боку є достатньою підставою, щоб відкласти всі плани на добу. Цікава трактування небесних іскор була у японців. Дві ваджри (блискавки) вважалися символами Айдзю-мео, бога співчуття: одна іскра перебувала на голові божества, іншу він тримав в руках, пригнічуючи нею все негативні бажання людства.

Блискавка - це величезних розмірів електричний розряд, який завжди супроводжується спалахом і громовими гуркотом (в атмосфері чітко проглядається сяючий канал розряду, що нагадує дерево). При цьому спалах блискавки майже ніколи не буває одна, за нею звичайно треба дві, три, нерідко доходить і до декількох десятків іскор.

Ці розряди майже завжди утворюються в купчасто-дощових хмарах, іноді - в шарувато-дощових хмарах великих розмірів: верхня межа нерідко досягає семи кілометрів над поверхнею планети, тоді як нижня частина може майже торкатися землі, перебуваючи не вище п'ятисот метрів. Блискавки можуть утворюватися як в одній хмарі, так і між які перебувають поруч наелектризованими хмарами, а також між хмарою і землею.

Складається грозова хмара з великої кількості пара, сконденсованого у вигляді крижинок (на висоті, що перевищує три кілометри це практично завжди крижані кристали, оскільки температурні показники тут не піднімаються вище нуля). Перед тим як хмара стає грозовий, всередині неї починають активний рух крижані кристали, при цьому рухатися їм допомагають висхідні з нагрітої поверхні потоки теплого повітря.

Повітряні маси захоплюють за собою вгору більш дрібні крижинки, які під час руху постійно наштовхуються на більші кристали. В результаті кристалики менших розмірів виявляються зарядженими позитивно, більші - негативно.

Після того як маленькі крижані кристали збираються нагорі, а великі - знизу, верхня частина хмари виявляється позитивно зарядженої, нижня - негативно. Таким чином, напруженість електричного поля в хмарі досягає надзвичайно високих показників: мільйон вольт на один метр.

Коли ці протилежно заряджені області стикаються один з одним, в місцях зіткнення іони і електрони утворюють канал, по якому вниз спрямовуються всі заряджені елементи і утворюється електричний розряд - блискавка. У цей час виділяється настільки потужна енергія, що її сили цілком вистачило б на те, щоб протягом 90 днів живити лампочку потужністю в 100 Вт.

Канал розжарюється майже до 30 тис. Градусів Цельсія, що в п'ять разів перевищує температурні показники Сонця, утворюючи яскраве світло (спалах зазвичай триває лише три чверті секунди). Після утворення каналу грозову хмару починає розряджатися: за першим розрядом йдуть дві, три, чотири і більше іскор.

Удар блискавки нагадує вибух і викликає утворення ударної хвилі, надзвичайно небезпечною для будь-якого живої істоти, що опинився біля каналу. Ударна хвиля найсильнішого електричного розряду в декількох метрах від себе цілком здатна зламати дерева, травмувати або контузити навіть без прямого ураження електрикою:

• На відстані до 0,5 м до каналу блискавка здатна зруйнувати слабкі конструкції і травмувати людину;
• На відстані до 5 метрів споруди залишаються цілими, але може вибити вікна і оглушити людини;
• На великих відстанях ударна хвиля негативних наслідків не несе і переходить в звукову хвилю, відому як грім.

Гуркіт грому

Через кілька секунд після того як був зафіксований удар блискавки, через різке підвищення тиску уздовж каналу, атмосфера розжарюється до 30 тис. Градусів Цельсія. В результаті цього виникають вибухоподібному коливання повітря і виникає грім. Грім і блискавка тісно взаємопов'язані між собою: довжина розряду нерідко становить близько восьми кілометрів, тому звук з різних його ділянок доходить в різний час, утворюючи грім.

Цікаво, що вимірюючи час, який минув між громом і блискавкою, можна дізнатися, наскільки далеко знаходиться епіцентр грози від спостерігача.

Для цього потрібно помножити час між блискавкою і громом на швидкість звуку, який становить від 300 до 360 м / с (наприклад, якщо проміжок часу становить дві секунди, епіцентр грози перебуває трохи більше ніж в 600 метрах від спостерігача, а якщо три - на відстані кілометра). Це допоможе визначити, віддаляється або наближається гроза.

Дивовижний вогненна куля

Одним з найменш вивчених, а тому найбільш таємничих явищ природи вважається кульова блискавка - пересувається по повітрю свячень плазмова куля. Загадковий він тому, що принцип формування кульової блискавки невідомий і понині: незважаючи на те, що існує велика кількість гіпотез, що пояснюють причини появи цього дивного явища природи, на кожну з них знайшлися заперечення. Ученим так і не вдалося дослідним шляхом домогтися освіти кульової блискавки.

Куляста блискавка здатна існувати тривалий час і переміщатися по непрогнозованою траєкторії. Наприклад, вона цілком здатна зависати кілька секунд в повітрі, після чого кинутися в сторону.

На відміну від простого розряду, плазмова куля завжди буває один: поки не було одночасно зафіксовано двох і більше вогненних блискавок. Розміри кульової блискавки коливаються від 10 до 20 см. Для кульової блискавки характерні білий, помаранчевий чи блакитний тони, хоча нерідко зустрічаються й інші кольори, аж до чорного.

Вчені ще не визначили температурні показники кульової блискавки: незважаючи на те, що вона за їхніми підрахунками повинна коливатися від ста до тисячі градусів Цельсія, люди, що знаходилися недалеко від цього феномена, не відчували виходила від кульової блискавки теплоти.

Основні труднощі при вивченні цього феномена полягає в тому, що зафіксувати його появу вченим вдається рідко, а свідчення очевидців часто ставлять під сумнів той факт, що спостерігається ними явище дійсно було кульовою блискавкою. Перш за все, розходяться свідчення щодо того, в яких умовах вона з'явилася: в основному її бачили під час грози.

Існують також свідчення, що кульова блискавка може з'являтися і в погожий день: спуститися з хмар, виникнути в повітрі або з'явитися через якогось предмета (дерева або стовпа).

Ще однією характерною особливістю кульової блискавки є її проникнення в закриті кімнати, була помічена навіть в кабінах пілотів (вогненна куля може проникати через вікна, спускатися по вентиляційних каналах і навіть вилітати з розеток або телевізора). Також були неодноразово задокументовані ситуації, коли плазмова куля закріплювався на одному місці і постійно там з'являвся.

Нерідко поява кульової блискавки не викликає неприємностей (вона спокійно рухається в повітряних потоках і через якийсь час летить або зникає). Але, були помічені і сумні наслідки, коли вона вибухала, моментально випаровуючи знаходиться неподалік рідина, плавлячи скло і метал.

можливі небезпеки

Оскільки поява кульової блискавки завжди несподівано, побачивши біля себе цей унікальний феномен, головне, не впадати в паніку, різко не рухатися і нікуди не бігти: вогненна блискавка дуже сприйнятлива до коливань повітря. Необхідно тихо піти з траєкторії руху кулі і постаратися триматися від неї якнайдалі. Якщо людина перебуває в приміщенні, потрібно потихеньку дійти до віконного отвору і відкрити кватирку: відомо чимало історій, коли небезпечний куля залишав квартиру.

У плазмова куля нічого не можна кидати: він цілком здатний вибухнути, а це загрожує не тільки опіками або втратою свідомості, але зупинкою серця. Якщо ж сталося так, що електричний куля зачепила людини, потрібно перенести його в провітрюваних кімнату, тепліше укутати, зробити масаж серця, штучне дихання і відразу ж викликати лікаря.

Що робити в грозу

Коли починається гроза і ви бачите наближення блискавки, потрібно знайти укриття і сховатися від негоди: удар блискавки нерідко смертельний, а якщо люди і виживають, то часто залишаються інвалідами.

Якщо ж ніяких споруд поблизу немає, а людина в цей час в поле, він повинен враховувати, що від грози краще сховатися в печері. А ось високих дерев бажано уникати: блискавка зазвичай мітить в найбільше рослина, а якщо дерева мають однакову висоту, то потрапляє в те, що краще проводить електрику.

Щоб захистити окрема будівля або конструкцію від блискавки, біля них зазвичай встановлюють високу щоглу, нагорі якої закріплений загострений металевий стрижень, надійно з'єднаний з товстим проводом, на іншому кінці знаходиться закопаний глибоко в землю металевий предмет. Схема роботи проста: стрижень від грозової хмари завжди заряджається протилежним хмарі зарядом, який, стікаючи по дроту під землю, нейтралізує заряд хмари. Це пристрій називається громовідвід і встановлюється на всіх будівлях міст і інших людських поселень.

Блискавка - це потужний електричний розряд. Він виникає при сильній електризації хмар або землі. Тому розряди блискавки можуть відбуватися або всередині хмари, або між сусідніми наелектризованими хмарами, або між наелектризованим хмарою і землею. Розряду блискавки передує виникнення різниці електричних потенціалів між сусідніми хмарами або між хмарою і землею.

Електризація, тобто освіту сил тяжіння електричної природи, всім добре знайома з повсякденного досвіду.

Що викликає електризацію хмар? Адже вони не труться одна об одну, як це відбувається при утворенні електростатичного заряду на волоссі і на гребінці.

Грозову хмару - це величезна кількість пара, частина якого сконденсована у вигляді дрібних крапельок або крижинок. Верх грозової хмари може перебувати 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, так як температура там завжди нижче нуля. Ці крижинки знаходяться в постійному русі, викликаному висхідними потоками теплого повітря від нагрітої поверхні землі. Дрібні крижинки легше, ніж великі, захоплюються висхідними потоками повітря. Тому "спритні" дрібні крижинки, рухаючись в верхню частину хмари, весь час стикаються з великими. Кожне таке зіткнення призводить до електризації. При цьому великі крижинки заряджаються негативно, а дрібні - позитивно. Згодом позитивно заряджені дрібні крижинки виявляються у верхній частині хмари, а негативно заряджені великі - внизу. Іншими словами, верх грозової хмари заряджений позитивно, а низ - негативно.

Електричне поле хмари має величезну напруженість - близько мільйона В / м. Коли великі протилежно заряджені області підходять досить близько один до одного, деякі електрони і іони, пробігаючи між ними, створюють світиться плазмовий канал, по якому за ними спрямовуються інші заряджені частинки. Так відбувається блискавичний розряд.

Під час цього розряду виділяється величезна енергія - до мільярда Дж. Температура каналу досягає 10 000 К, що і народжує яскраве світло, який ми спостерігаємо при розряді блискавки. Хмари постійно розряджаються по цих каналах, і ми бачимо зовнішні прояви даних атмосферних явищ у вигляді блискавок.

Розпечена середу вибухово розширюється і викликає ударну хвилю, яка сприймається як грім.

Ми і самі можемо змоделювати блискавку, нехай мініатюрну. Досвід слід проводити в темному приміщенні, інакше нічого не буде видно. Нам буде потрібно два довгастих повітряні кульки. Надуємо їх і зауважимо. Потім, стежачи, щоб вони не стикалися, одночасно натремо їх вовняною ганчіркою. Повітря, що наповнює їх, електризується. Якщо кульки зблизити, залишивши між ними мінімальний зазор, то від одного до іншого через тонкий шар повітря почнуть проскакувати іскри, створюючи світлові спалахи. Одночасно ми почуємо слабке потріскування - мініатюрну копію грому під час грози.

Кожен, хто бачив блискавку, зауважив, що це не яскраво світиться пряма, а ламана лінія. Тому процес утворення провідного каналу для розряду блискавки називають її "ступінчастим лідером". Кожна з таких "сходинок" - це місце, де розігнатися до близькосвітлових швидкостей електрони зупинилися через зіткнення з молекулами повітря і змінили напрямок руху.

Таким чином, блискавка - це пробій конденсатора, у якого діелектриком є \u200b\u200bповітря, а обкладинками - хмари і земля. Ємність такого конденсатора невелика - приблизно 0,15 мкФ, але запас енергії величезний, так як напруга досягає мільярда вольт.

Одна блискавка складається зазвичай з декількох розрядів, кожен з яких триває всього кілька десятків мільйонних часток секунди.

Найбільш часто блискавка виникає в купчасто-дощових хмарах. Блискавка буває також при вулканічних виверженнях, торнадо і пилових бурях.

Існує кілька видів блискавок за формою і у напрямку розряду. Розряди можуть відбуватися:

• між грозовою хмарою і землею,
• між двома хмарами,
• всередині хмари,
• йти з хмари в чисте небо.

Гроза - атмосферне явище нехай не таке вже й рідкісне, як, наприклад, північне сяйво чи вогні святого Ельма, але від цього не менш яскраве і вражаюче своєї нестримної силою і первозданної силою. Недарма її так люблять описувати в своїх творах все поети і прозаїки романтичного спрямування, а професійні революціонери бачать в грозі символ народних хвилювань і серйозних соціальних потрясінь. З наукової ж точки зору гроза це зливовий дощ, супроводжуваний шквалистим посиленням вітру, блискавками і гуркотом грому. Але, якщо зі зливою і вітром вам, напевно, і так все зрозуміло, то про інших складових грози варто розповісти трохи докладніше.

Що таке грім і блискавка

Блискавками називають потужні електричні розряди в атмосфері, які можуть виникати як між окремими купчастими хмарами, так і між дощовими хмарами і землею. Блискавка - це свого роду гігантська електрична дуга, довжина якої в середньому становить 2,5 - 3 кілометри. Про неймовірну силу блискавок говорить той факт, що струм в розряді сягає десятків тисяч ампер, а напруга - кількох мільйонів вольт. З урахуванням того, що така фантастична потужність вивільняється протягом декількох мілісекунд, розряд блискавки цілком можна назвати свого роду електричним вибухом неймовірної сили. Зрозуміло, що подібна детонація неминуче викликає появу ударної хвилі, яка потім вироджується в звукову, і загасає в міру поширення в повітряному середовищі. Таким чином стає очевидним, що таке грім.

Грім - це звукові коливання, що виникають в атмосфері під впливом ударної хвилі, викликаної потужним електричним розрядом. З урахуванням того, що повітря в каналі блискавки миттєво розігрівається до температури близько 20 тисяч градусів, що перевищує температуру поверхні Сонця, такий розряд неминуче супроводжується оглушливим гуркотом, як і будь-який інший дуже потужний вибух. Але ж блискавка тривати менше секунди, а грім ми чуємо довгими гуркотом. Чому ж так відбувається, чому гримить грім? У вчених, які вивчають атмосферні явища, є відповідь і на це питання.

Чому ми чуємо гуркіт грому

Гуркіт грому виникають в атмосфері через те, що блискавка, як ми вже говорили, має вельми велику довжину і тому звук від різних її ділянок доходить до нашого вуха не одночасно, хоча саму світловий спалах ми бачимо цілком в один момент. Крім того, виникнення громових розкатів сприяє відображення звукових хвиль від хмар і поверхні землі, а також їх рефракція і розсіювання.

Грім - це звук блискавки, яка пронизує повітря. Коли перша стріла блискавки прагне до землі, вона несе в собі електричний заряд. Назустріч їй з землі виривається іскровий заряд. При їхньому з'єднанні до хмари починає підніматися струм, що набирає силу до 20 000 ампер. А температура каналу, по якій іде струм, може стати вище 250000 с.от такої високої температури молекули повітря розлітаються, а сам він розширюється з надзвуковою швидкістю і утворює ударні хвилі. Оглушливий гуркіт, породжуваний такими хвилями, і називається грімом. Через те що швидкість світла значно перевищує швидкість звуку, блискавка видна відразу, а грім чується набагато позднее.Раскати гріма відбуваються внаслідок того, що звук виходить від різних ділянок блискавки, що має значну довжину. Крім того, сам розряд відбувається не в одну мить, а триває певний час. Звук, що виникає при цьому, може відображатися луною від навколишніх предметів: гір, будівель і хмар. Тому люди чують не один звук, а кілька наздоганяючих один одного відзвуків, грімкістка яких може перевищувати 100 децібел.Чтоби приблизно обчислити, на якій відстані вдарила блискавка, потрібно зауважити кількість секунд, які пройшли між спалахом і ударом гріма. А потім поділити отриману цифру на три. Зіставивши подібні обчислення, можна також зробити висновок про те, чи наближається гроза або, навпаки, віддаляється. зазвичай, грімові гуркіт можна почути на відстані від 15 до 20 кілометрів від спалаху блискавки.

Скільки не роз'яснює наука суть атмосферної електрики, все одно люди здригаються при розрядах блискавки і мимоволі стискаються в очікуванні гуркоту грому. Очевидно, в більшості людей говорить пам'ять далеких предків, які намагалися відшукати хоч якийсь захист від небесного вогню.

Нічого надприродного в атмосферному електриці, зрозуміло, немає, але від цього блискавки і наступні за ними гуркіт грому не виглядають менш переконливо і грізно. Так що ж насправді являє собою блискавка?

Як відомо зі шкільного курсу фізики, всі предмети мають цілком певний електричний заряд. Зіткнення між собою заряджених частинок призводить до створення великих областей позитивних і негативних зарядів. Коли такі області виявляються досить близько одна від одної, відбувається пробій і в створений канал спрямовуються заряджені частинки. Цей пробою люди і сприймають як розряд блискавки.

Якщо з блискавкою більш-менш зрозуміло, то чому слідом за нею приходить жахливий гуркіт, що нагадує артилерійську канонаду? Адже та ж фізика переконує людей, що електричний струм не можна побачити, почути або якось інакше виявити, за винятком спеціальних приладів.

Як виявляється, вся справа - в повітрі, вірніше, в його властивості. Справа в тому, що, будучи, по суті, ізолятором, в момент пробою він розігрівається до температури близько 30 000оС. Причому швидкість розігріву і відповідно розширення повітряного середовища розширюється вибухово, що призводить до виникнення ударної хвилі, яку людський слух і сприймає як гуркіт або гром.

Отже, блискавка і грім нерозривні, оскільки грім є результатом блискавки. Розмови про те, що нібито буває блискавка без грому і навпаки - безпідставні.

З іншого боку, існує досить багато незрозумілого пов'язаного з блискавками і їх проявами. Досить відомі і відносно добре вивчені такі види блискавок як лінійна, шнурова, джгутова, стрічкова. У свою чергу, вони бувають єдиними і розгалуженими. Найтаємничіша і поки до кінця не досліджені блискавка - кульова. З нею пов'язана найбільша кількість дивацтв і загадок як підтверджених документально, так і недоведених.

Неодноразово зазначалося багатьма очевидцями, що блискавка мерехтить. Справа в тому, що блискавка складається з безлічі послідовних розрядів тривалістю всього кілька десятків мільйонних часток секунди. Це і створює ефект мерехтіння.

Розряди блискавок бувають як між окремими грозовими хмарами, між хмарою і землею, а іноді розряд з незрозумілих причин йде вертикально в небо.

Що стосується блискавок виходять з хмар в землю, то відомо два їх типу позитивні і негативні. Причому, на думку вчених, саме позитивні розряди як більш потужні призводять до пожеж.

Безумовно, всім відомо таке атмосферне явище, як гроза. Кожен день на Землі відбувається не менше півтори тисячі гроз. Більшість з них спостерігаються над континентами, над океанами їх набагато менше. Максимальну грозову активність можна спостерігати над територією Центральної Африки. Над Арктикою і Антарктикою це явище практично відсутня.

Гроза - це одне з найнебезпечніших природних явищ. Мало хто знає, але кількість смертельних випадків, що сталися під час грози можна порівняти тільки з повенями. Усередині грозової хмари або між земною поверхнею і купчастими хмарами виникають електричні розряди - блискавки, які супроводжуються гуркотом грому. Чому під час грози гримить грім? Багатьох цікавить це питання, але перш, ніж на нього відповісти, необхідно зрозуміти, що таке гроза і блискавка. Яка їхня природа, від чого вони виникають?

гроза

Грозу "запускає" енергія, яка виникає при конвекції повітря. Більш тепле повітря піднімається нагору, якщо запас вологи у верхніх шарах достатній, виникають передумови для утворення грози. У верхніх шарах атмосфери виникає різниця електричних зарядів між шматочками льоду через їх швидкого переміщення. Велика вологість, крижинки і тепле повітря, що піднімається від землі, сприяють виникненню грозових хмар. Грози породжують таке страшне явище, як смерчі, так часто виникають над американським континентом. Смерчі утворюються під грозовими хмарами.

блискавка

Цікавий факт - блискавки бувають не тільки на Землі. Астрономами були зафіксовані блискавки на Юпітері, Сатурні, Венері і Урані. Сила струму в розряді блискавки коливається в діапазоні від 10 тисяч до 100 тисяч ампер, а напруга може досягати 50 мільйонів вольт! Блискавки досягають гігантських розмірів - до 20 кілометрів. Температура всередині блискавки може перевищувати температуру на поверхні Сонця в п'ять разів.

Появі блискавок в грозу сприяє електризація хмар. Відбувається це від того, що грозова хмара дуже велике. Якщо верх такого хмари знаходиться на висоті семи кілометрів, то його нижній край може нависати над землею на висоті півкілометра. На висоті 3-4 кілометрів вода замерзає і перетворюється в маленькі крижинки, які знаходяться в постійному русі від висхідних теплих потоків повітря, що піднімаються від землі.

Стикаючись між собою, крижинки електризуються. Більш дрібні заряджаються "позитивно", а більші - "негативно". В силу різниці у вазі, дрібні крижинки знаходяться нагорі грозової хмари, а великі - внизу. Виходить, що верх хмари заряджений позитивно, а низ негативно.

Зближуючись між собою, різнозаряджені області створюють плазмовий канал, яким прямують інші заряджені частинки. Це і є блискавка, яку ми бачимо. Так як будь-який струм тече по шляху найменшого опору, блискавка виглядає зигзагоподібно.

грім

У давнину люди однаково боялися і грому, і блискавки. Не дарма у багатьох народів Верховний Бог звався Громовержцем. Будь-розряд блискавки супроводжується громом. Насправді, грім - це коливання повітря. Летюча блискавка створює сильний тиск перед собою, це походить від сильного нагрівання. Потім повітря знову стискається. Звукова хвиля багаторазово відбивається від хмар, і в цей момент виникають гуркіт грому.

До речі, по інтервалу часу між спалахом блискавки і громом, можна визначити приблизну відстань до грози. Швидкість звуку залежить від щільності повітря, можна взяти її наближене значення рівне 300 метрам в секунду. Проробивши нескладні обчислення, будь-який отримає приблизне відстань до стихії. Якщо відстань до грози дуже велике (не менше 20 кілометрів), то звуки грому не дійдуть до вух людини.

Під час грози не можна ховатися під поодиноко стоять деревами. Дуже велика ймовірність того, що блискавка вдарить в дерево. Краще перечекати грозу в приміщенні з закритими вікнами. Якщо такої можливості немає, то для укриття підійде хащі лісу.

Гроза - це страшне явище. Незалежно від того, де ми знаходимося. Вдома чи на вулиці. Все одно страшно. Лякають сліпучі відблиски, розкотисте гуркотіння. Звуки як ніби наздоганяють одне одного, то наближаючись, то віддаляючись. У давнину люди вважали небесний гуркіт гнівом богів. А блискавку - караючим мечем. Але ми ж розуміємо, що цим явищам є більш земне пояснення. Чому гримить грім? Чому він нерозлучний з блискавкою? Чому йде дощ під час грози?

Як формуються грозові хмари?

В атмосферному повітрі є вода. У вигляді пари. Під впливом високої температури повітря з водної поверхні землі піднімається тепле пар. Знизу його підганяє тепле повітря.

У верхніх шарах атмосфери температура нижча. Чим вище водяна пара піднімається, тим холодніше навколо нього стає. Відповідно, він остигає.

В атмосфері є не тільки гази і вода. Присутній також пил. Навколо її найдрібніших частинок і конденсується остиглий пар. Маленькі водяні крапельки і крижинки перетворюються в хмари. Вони бувають різними. У вигляді пір'я або величезних куп, білих смужок на небесному схилі або рваних ганчірку.

Грозові хмари утворюються внаслідок зіткнення мас повітря. Тоді у верхній частині збирається багато-багато водяних кристалів. Виходить щось на кшталт білої щільної завіси. Вона підсвічує холодом все хмара, яке набуває насичений відтінок свинцю. Тому ми і називаємо такі хмари «свинцевими», «важкими».

Породження грому і блискавки

Грозові хмари породжують блискавиці. А блискавки, в свою чергу, небесний гуркіт. Як це відбувається? Чому гримить грім?

1. Крапельки і крижинки у верхній частині грозової хмари взаємодіють з молекулами повітря і заряджаються електрикою. Коли вони важчають, то падають вниз. Так нижня частина хмари заряджається негативно.

2. В цей же час позитивний заряд накопичується вгорі хмари. А плюс і мінус притягуються.

3. Під впливом тяжіння позитивного і негативного виникає напруга. З урахуванням розмірів хмари (до десяти кілометрів в ширину) це напруга досягає сотень мільйонів вольт. Так народжується блискавка.

4. Інформація, що з'явилася з хмари іскра слід до землі. Її температура величезна - понад двадцять градусів. В результаті стрімкого руху вогненної стріли в атмосфері створюється великий тиск. А відразу за нею повітря різко стискається, повертаючись до свого початкового стану. Виходить вибухоподібний звук. Так народжується грім.

Часті питання:

Чому ми спочатку бачимо блискавку, а потім чуємо звук грому?

Тому що швидкість світла в сотні мільйонів разів більше швидкості звуку.

Чому ми чуємо гуркіт грому?

Тому що хвилі звуку зустрічають на своєму шляху різні перешкоди (хмари, земля) і відбиваються від них. Відбувається це багаторазово. Звідси і розкотисті громові звуки.

Іноді ми бачимо блискавиці, але не чуємо гуркоту. Чому?

Гроза знаходиться занадто далеко від нас, більше двадцяти кілометрів.

Що таке грім? Грім - це звук, який супроводжує розряд блискавки під час грози. Звучить досить просто, але чому блискавка звучить саме таким чином? Будь-який звук складається з вібрацій, які створюють звукові хвилі в повітрі. Блискавка - це величезний розряд електрики, який вистрілює в повітрі, викликаючи вібрації. Багато хто не раз задавалися питанням про те, звідки з'являється блискавка і грім і чому грім передує блискавки. Цьому явищу є цілком з'ясовні причини.

Яким чином гримить грім?

Електрика проходить через повітря і призводить частки повітря в стан вібрації. Блискавка супроводжується неймовірно високою температурою, тому повітря навколо неї також дуже сильно нагрівається. Гаряче повітря розширюється, збільшуючи при цьому силу і кількість вібрацій. Що таке грім? Це і є звукові вібрації, що виникають при розрядах блискавки.

Чому грім гримить не одночасно з блискавкою?

Ми бачимо блискавку перш, ніж чуємо грім, тому що світло поширюється швидше, ніж звук. Є старий міф про те, що вважаючи секунди між спалахом блискавки і громом, можна дізнатися відстань до того місця, де бушує буря. Однак, з математичної точки зору, це припущення не має під собою наукового обгрунтування, так як швидкість звуку дорівнює приблизно 330 метрів в секунду.

Таким чином, щоб грім пройшов один кілометр, йому буде потрібно 3 секунди. Тому більш правильним буде порахувати кількість секунд між спалахом блискавки і шумом грому, а потім розділити це число на п'ять, це і буде відстань до грози.

Це загадкове явище - блискавка

Тепло від електрики блискавки підвищує температуру навколишнього повітря до 27,000 ° С. Оскільки блискавка рухається з неймовірною швидкістю, нагріте повітря просто не встигає розширюватися. Нагріте повітря стискається, його атмосферний тиск при цьому збільшується в рази і ставати від 10 до 100 разів більше нормального. Стиснене повітря виривається назовні від каналу блискавки, формуючи ударну хвилю стислих частинок в кожному напрямку. Подібно до вибуху швидко поширюються хвилі стисненого повітря створюють гучний, гучний сплеск шуму.

Виходячи з того, що електрику слід найкоротшим шляхом, переважна кількість блискавок близькі до вертикальних. Однак блискавка може також розгалужуватись, внаслідок чого змінюється і звукова забарвлення громового гуркоту. Ударні хвилі від різних вилок блискавки відскакують один від одного, а низько висять хмари і прилеглі пагорби допомагають створювати безперервне бурчання грому. Чому гримить грім? Грім викликається швидким розширенням повітря, що оточує шлях блискавки.

Що викликає блискавки?

Блискавка являє собою електричний струм. Усередині грозової хмари високо в небі численні невеликі шматочки льоду (замерзлі краплі дощу) стикаються один з одним, рухаючись в повітрі. Всі ці зіткнення створюють електричний заряд. Через деякий час ціла хмара наповнюється електричними зарядами. Позитивні заряди, протони, формуються у верхній частині хмари, а негативні заряди, електрони, утворюються в нижній частині хмари. А як відомо, протилежності притягуються. Основний електричний заряд концентрується навколо всього, що випирає над поверхнею. Це можуть бути гори, люди або самотні дерева. Заряд йде вгору від цих точок і в кінцевому підсумку з'єднується з зарядом йдуть вниз від хмар.

Що викликає грім?

Що таке грім? Це звук, який викликає блискавка, яка є, по суті, потоком електронів, що протікають між або усередині хмари, або між хмарою і землею. Повітря навколо цих потоків нагрівається до такої міри, що стає в три рази гаряче, ніж поверхня Сонця. Простіше кажучи, блискавкою називається яскравий спалах електроенергії.

Таке вражаюче та одночасно страхітливе видовище грому і блискавки є поєднанням динамічних вібрацій молекул повітря і їх порушення за допомогою електричних сил. Це чудове шоу вкотре нагадує всім про могутню силу природи. Якщо було чути гуркіт грому, скоро блисне і блискавка, на вулиці в цей час краще не перебувати.

Грім: забавні факти

• Судити про те, наскільки близько блискавка, можна, порахувавши секунди між спалахом і гуркотом грому. На кожну секунду доводиться близько 300 метрів.
• Під час великої грози побачити блискавку і почути грім - це звичайне явище, великою рідкістю є грім під час випадання снігу.
• Блискавка не завжди супроводжується громом. У квітні 1885 року п'ять блискавок вдарили в пам'ятник Вашингтону під час грози, грому так ніхто й не почув.

Обережно, блискавка!

Блискавка - це досить небезпечне природне явище, і краще від неї триматися подалі. Перебуваючи в приміщенні під час грози, потрібно уникати води. Це відмінний провідник електрики, тому не варто приймати душ, мити руки, посуд або прати. Не варто користуватися телефоном, так як блискавка може вдарити по зовнішнім телефонним лініям. Не вмикати електричне обладнання, комп'ютери та побутову техніку під час шторму. Знаючи, що таке грім і блискавка, важливо правильно поводитися, якщо раптом гроза застала зненацька. Варто триматися подалі від вікон і дверей. Якщо когось вдарила блискавка, потрібно покликати на допомогу і викликати швидку.