Напротив, поверхность Земли заряжена отрицательно. Однако этот заряд не является постоянным. Согласно математическим расчетам, без зарядки Земля полностью разрядилась бы примерно за полчаса. Однако этого не происходит, и причиной тому являются бури. Каждый квадратный километр пространства получает в среднем 6 ударов молнии в год, которые переносят отрицательный заряд на поверхность Земли.
Как образуются грозы
Каждый хотя бы раз в жизни видел грозу с молнией, пронзающей полнеба, – одно из самых ярких и пугающих явлений природы. От ударов молнии ежегодно погибает несколько тысяч человек. Но помимо смертельной угрозы, грозы также являются источником увлекательных загадок.
Эта статья была опубликована в OYLA #7(35). Вы можете подписаться как на печатную, так и на электронную версию здесь.
Индра – небесный бог и громовержец в ведизме, буддизме и индуизме
Люди издавна пытались понять, что такое гроза и почему она разражается, и обычно приписывали ее богам или другим мифическим существам. Почти у каждого народа был свой бог молнии: у египтян – Сет, у греков – Зевс, у китайцев – Лей-Гонг, у индусов – Индра, у восточных славян – Перун, у скандинавов – Тор. Некоторые первобытные народы представляли себе гром в виде гигантской птицы, производящей гром с трепещущими крыльями и молнии с горящими глазами. Почти всегда гроза означала, что люди плохо себя вели и разгневали богов.
Сегодня у нас есть достаточно инструментов для научного объяснения природных явлений.
Бьет ли молния дважды в одно и то же место?
Вопреки распространенному мнению, молния может ударить дважды, а то и больше, в одно и то же место. В Эмпайр-стейт-билдинг ежегодно ударяет от 20 до 100 молний, а в одном случае было зафиксировано 8 ударов за 24 минуты! Другие небоскребы подвергаются ударам в среднем 25 раз в год. Но благодаря молниеотводам они остаются целыми и невредимыми.
Каждая гроза начинается с облака. Он образуется благодаря теплым воздушным потокам, поднимающим с Земли водяной пар, который образуется в результате испарения воды из рек, озер, морей и океанов. Поднимаясь над Землей, пар охлаждается: чем выше температура, тем ниже температура окружающей среды. Вначале водяной пар конденсируется в жидкие капли, которые затем образуют кусочки льда, выпадающие в виде осадков.
Механизмы образования грозового облака до конца не изучены, но существует общепринятая концепция электризации грозового облака. Заряд накапливается в центре облака, где воздух быстро поднимается вверх (апвеллинг). Из-за низких температур там образуется смесь из капель воды, кусочков льда и мягкого града.
Поток воздуха поднимает капли воды и кусочки льда вверх, а более тяжелые и плотные градины падают вниз. При ударе более массивные градины забирают электроны с поверхности кусков льда, в результате чего верхняя часть облака, где находятся куски льда, становится положительно заряженной, а нижняя часть, куда падают градины, становится отрицательно заряженной. Между противоположно заряженными участками возникает напряжение, создающее электрическое поле. Это приводит к движению заряженных частиц и, следовательно, к возникновению электрического тока. Ток может возникать между разноименно заряженными частями облаков или между облаком и объектом на поверхности Земли. Этот ток называется молнией, яркую вспышку которой мы видим во время грозы.
Грозовое облако площадью 100 км² и толщиной 5 км обладает энергией, сравнимой с энергией ядерной бомбы. Он образуется в результате превращения водяного пара в капли дождя, которые конденсируются в облако.
Ток нагревает воздух до 30 000°C – местное давление повышается, расширяя и взрывая газ. Звук взрывающегося газа – это гром. Вы, вероятно, заметили, что он всегда “отстает” от молнии. Это происходит потому, что скорость света больше скорости звука. Чем дальше от грозы, тем больше разница во времени между молнией и громом.
Кучево-дождевое облако
Воздух в кучево-дождевом облаке охлаждается по мере подъема, достигая определенной температуры, при которой влага в нем начинает конденсироваться. Начинает формироваться кучево-дождевое облако. Во время конденсации выделяется достаточное количество тепловой энергии, чтобы поднять воздух дальше.
Зрелые грозовые облака
Воздушный поток продолжает поднимать влагу и увеличивает облако. Капельки воды объединяются в более крупные и тяжелые капли и замерзают. Падая, они тают и превращаются в дождь. Если восходящий поток сильный, капли льда становятся настолько большими, что не успевают растаять и выпадают в виде града.
Распространение
Холодный воздух, переносимый к земле нисходящим потоком, перекрывает восходящий поток воздуха, останавливает рост и рассеивает грозовое облако. Эта фаза наступает довольно быстро, примерно за 20-30 минут жизни грозового облака.
Молния несет заряд до нескольких десятков кулонов – это в 10 000 раз больше заряда обычного конденсатора. Но заряд присущ не только молнии: маленькие заряженные частицы окружают нас повсюду. Ионосфера Земли наполнена положительными зарядами от космического излучения. Поток заряженных частиц из космоса выбивает электроны из молекул газа и ионизирует воздух.
Космические лучи – это поток заряженных частиц внеземного происхождения. Чем выше над уровнем моря, тем более ионизирован воздух.
Напротив, поверхность Земли заряжена отрицательно. Однако заряд не является постоянным явлением. Согласно математическим расчетам, без подзарядки Земля полностью разрядится примерно через полчаса. Однако этого не происходит, и причиной тому являются бури. В среднем на квадратный километр в год приходится 6 ударов молний, которые переносят отрицательный заряд на поверхность Земли.
То же самое происходит с суперконденсатором, подобным нашей планете, один слой которого – ионосфера, а другой – поверхность Земли. Атмосфера является промежуточным газообразным диэлектриком, а молния – электрической цепью, которая заряжает оболочки.
Для изучения гроз или сотрудничества с центрами космических лучей строятся специальные высотные станции. В качестве примера можно привести Баксанскую нейтринную обсерваторию на Кавказе или космическую станцию на Тянь-Шане, где одна из инсталляций называется “Гроза”. Это явление также изучается в центрах исследования атмосферного воздуха, которые существуют во многих странах.
Тянь-Шаньская высокогорная станция является лучшим местом для изучения молний, поскольку его высота – 3 400 метров над уровнем моря – соответствует высоте грозовых облаков в этом районе.
Поскольку молния электрически заряжена и обладает высокой энергией, она может поджечь объект на своем пути. Молнии часто становятся причиной пожаров, оставляя людей без крова. Жители сельской местности также рискуют потерять сено, амбары и весь инвентарь. Молния бьет в деревья, сжигая людей и животных, находящихся под ними.
Когда молния ударяет в тело человека, мышцы сильно сокращаются, выделяются токсичные вещества, нарушается система кровообращения и может возникнуть внутреннее кровотечение. Очень часто травмы, нанесенные молнией, либо несовместимы с жизнью, либо оставляют человека инвалидом на всю жизнь. Ежегодное число жертв молнии колеблется от 6 000 до 24 000 человек. Наряду с трагическими последствиями были и счастливые случаи, когда человек выходил из аварии невредимым или избавлялся от шрамов и небольших ожогов. Это происходит, если молния не поражает жизненно важные органы, такие как сердце, спинной и головной мозг. Кроме того, молния проходит через тело почти мгновенно. А шрамы от него часто имеют форму ветвистого дерева – это происходит из-за разрыва кровеносных сосудов под кожей.
Длина молнии обычно составляет от 1 до 10 км, но в 2007 году в Оклахоме (США) была зафиксирована рекордная длина в 321 км.
Молниеотводы – металлические конструкции, установленные на высоких зданиях, – используются для защиты от молний. Когда молния ударяет в них, она уходит в землю через металлический проводник. Если буря застала вас на улице, немедленно ищите укрытие. Но никогда не стойте под деревом или рядом с большой металлической конструкцией. Если вы находитесь в помещении, отойдите от окна и не прикасайтесь к электроприборам: они привлекают молнию электрическими полями, которые они создают.
Причины возникновения гроз связаны с конвекцией. В физике конвекцией называют процесс теплообмена между потоками и струями вещества. Существует несколько ситуаций, в которых это происходит:
Как развивается гроза
Причины возникновения гроз связаны с конвекцией. В физике конвекцией называют процесс теплообмена между потоками и струями вещества. Существует несколько ситуаций, в которых это происходит:
- Неравномерный нагрев пограничного слоя воздуха. Конвекция происходит над водоемом и землей.
- Вытеснение тепла холодными воздушными массами.
- Подъем воздуха в горных районах.
В целом, грозы образуются в результате быстрого восходящего движения теплого воздуха на высотах, где образуется озон. Когда воздух поднимается вверх, он охлаждается и конденсируется. В результате образуется дождевое облако. Такие облака образуются на высоте нескольких десятков километров. Затем водяной пар конденсируется в капельки воды или лед. Давление внутри облака уменьшается. Капли, выпадающие из облака, пересекают друг друга, увеличиваясь в размерах. Капли образуют течение, которое втягивает холодный воздух в облако, вызывая сильные ветры, обычно сопровождающие грозы.
Грозы образуются во всех регионах планеты. Большинство из них образуются в средних широтах. Он возникает в результате столкновения теплых тропических воздушных масс с холодными воздушными массами из северных широт.
Редкий вид явления – снежная буряВосходящие и нисходящие потоки в изолированных бурях обычно имеют диаметр от 0,5 до 2,5 км и высоту от 3 до 8 км. Иногда диаметр восходящего потока может достигать 4 км. Вблизи поверхности потоки обычно увеличиваются в диаметре, а их скорость уменьшается по сравнению с потоками, расположенными выше. Характерные скорости апвеллинга составляют от 5 до 10 м/с и могут достигать 20 м/с в вершинах крупных штормов. Исследовательский самолет, пролетая сквозь грозовое облако на высоте 10 000 м, регистрирует восходящие потоки со скоростью более 30 м/с. Самые сильные восходящие потоки наблюдаются в организованных штормах.
Этапы развития грозового облака
Условиями для образования грозового облака являются условия для конвекции или другого механизма подъема, достаточное количество влаги для образования осадков и структура, в которой часть частиц облака находится в жидком состоянии, а часть – в ледяном. Конвекция, приводящая к развитию гроз, возникает в следующих случаях:
- При неравномерном нагреве поверхностного слоя воздуха над различными нижележащими поверхностями. Например, над водой и сушей из-за разницы температур воды и почвы. Над крупными городами интенсивность конвекции намного выше, чем на окраинах города.
- Когда теплый воздух поднимается или вытесняется холодным воздухом на атмосферных фронтах. Атмосферная конвекция на атмосферных фронтах гораздо интенсивнее и чаще, чем внутримассовая конвекция. Часто фронтальная конвекция развивается одновременно со слоисто-дождевыми облаками и облачными всплесками, маскируя образование кучево-дождевых облаков.
- когда воздух поднимается в горных районах. Даже небольшие возвышения в рельефе местности приводят к повышенному образованию облаков (из-за принудительной конвекции). Высокие горы создают особенно сложные условия для развития конвекции и почти всегда увеличивают ее повторяемость и интенсивность.
Все грозовые облака, независимо от типа, последовательно проходят стадию кучево-дождевого облака, стадию зрелого грозового облака и стадию распада.
Гроза – Сложное атмосферное явление, основными элементами которого являются повторяющиеся электрические заряды между облаками или между облаком и землей (молния), сопровождающиеся звуковым явлением – громом. Грозы связаны с развитием мощных кучево-дождевых облаков, следовательно, с сильной неустойчивостью стратифицированного воздуха с высоким содержанием влаги. Поэтому гроза также характеризуется сильным пассатом и обильными осадками, часто с градом. Грозы – относительно недолговечные явления, отдельные грозы редко длятся более 2 часов.
Гроза
Гроза – Сложное атмосферное явление, состоящее из множества электрических зарядов между облаками или между облаками и землей (молния), обычно сопровождаемое звуковым явлением, называемым громом. Грозы связаны с развитием мощных кучево-дождевых облаков, следовательно, с сильной неустойчивостью стратифицированного воздуха с высоким содержанием влаги. В связи с этим грозы характеризуются сильным, порывистым ветром и обильными осадками, часто с градом. Это явление относительно недолговечно; одна буря редко длится более 2 часов.
На земном шаре одновременно происходит до 1800 штормов. Грозы в высоких широтах очень редки, но летом их можно наблюдать даже в центральной Арктике. В умеренных широтах грозы бывают 10-15 дней в году, причем летние грозы преобладают на суше, а зимние – над океанами. В субтропической зоне (районы поясов и пустынь) грозы редки, в то время как на экваторе (на суше) бывает 80-160 дней в году с очень интенсивными грозами из-за высоких температур и высокой влажности. Над океанами грозы случаются реже, чем на суше. Количество ударов молнии во время сильных гроз в Центральной Европе составляет до 200 в течение 5 минут и до 800 в течение 1 часа.
Почему сначала сверкает молния, а потом гремит гром? Потому что и молнии, и грому требуется некоторое время, чтобы дойти до нас из грозовой тучи. Но молния – это свет, а гром – звук. А свет, как мы знаем, летит к нам быстрее звука. Вот почему это так. Если мы знаем, через сколько секунд после удара молнии раздается гром, мы можем разделить это число на 3 и узнать, на сколько километров от нас летит молния!
Образование гроз [ ]
Грозовые облака образуются при теплой или даже жаркой температуре. Их трение (столкновение друг с другом) приводит к образованию искр. Это также происходит, когда вы начинаете трогать сухие волосы расческой – они становятся немного липкими и даже образуют маленькие искры. Это маленькие искры. У облаков они большие, потому что грозовые облака тоже большие. Гром – это их звук.
Поскольку грозы образуются только при теплой или жаркой температуре, они не бывают зимой, а только летом, ранней осенью и поздней весной.
При каких условиях возникает гроза? Мираж – это оптическое явление в атмосфере, при котором можно увидеть воображаемое изображение объекта (или части неба), смещенное относительно объекта, вместе с удаленным объектом (или частью неба). Если объект находится ниже горизонта, видно только воображаемое изображение.
Читайте также
При каких условиях возникает мираж?
При каких условиях возникает мираж? Мираж – это оптическое явление в атмосфере, при котором воображаемое изображение удаленного объекта (или части неба) видно вместе с удаленным объектом. Если объект находится ниже горизонта, можно увидеть только воображаемое изображение.
8.8 гроза
8.8 Несколько замечаний для тех, кто находится в зоне действия грозы: – ветер не дает хорошего представления о направлении грозы; грозы часто идут против ветра; – о расстоянии до грозы можно судить по времени между молнией и громом (1 с – это расстояние
THUNDERSTORM
Согласно статистике, ежедневно в мире происходит 40 000 гроз, а каждую секунду в землю ударяет 117 молний. Рано или поздно один из них попадает в человека, именно так погиб мой сосед по комнате, курсант второго курса автошколы. Он пошел искать грибы и нашел свой
Как создается сцена?
Как создается сцена В каждой сцене постарайтесь найти драматизм и что-то, что привлекает внимание. Если эти элементы отсутствуют, поищите их. В некоторых случаях сцены нужны только для того, чтобы дать читателю необходимую информацию. Проверьте, возможна ли такая сцена.
Как создается люминесценция?
Как образуется люминесценция? Некоторые вещества способны люминесцировать при воздействии на них источника энергии. Если таким источником является электрический разряд, это называется электролюминесценцией. Люминесцентные лампы используются для освещения домов и для люминесценции
Как создается звук в музыкальном инструменте?
Как создается звук на музыкальном инструменте? Музыкальный инструмент вибрирует, заставляя вибрировать и воздух вокруг него. И именно этот звук достигает наших ушей. Барабанная перепонка также колеблется, вибрируя, поэтому мы можем слышать звуки. Эти вибрации
Как создается смех?
Как возникает смех? Наверное, нет человека, который бы не любил смеяться. Существует множество, хотя и не очень достоверных, доказательств пользы смеха для здоровья. Но откуда она берется? Наука серьезно изучает этот вопрос. Существует даже международная ассоциация, занимающаяся изучением
Что вызывает язву желудка?
Что вызывает язву желудка? И язва желудка, и язва двенадцатиперстной кишки имеют общее название: пептическая язва. Если его не лечить, он может привести к серьезным осложнениям, таким как сильное кровотечение, перфорация (прободение) стенки желудка или
3.8.1. тромбоз
3.8.1. Если вам угрожает опасность поражения молнией, займите как можно более сухое или слегка влажное место на расстоянии 1,5-2 метров от скал или отдельных деревьев, возвышающихся на высоте 10 и более метров. Чаще всего молния поражает отдельно стоящие деревья, такие как
Как создается магнитное поле Земли?
Как создается магнитное поле Земли? Если бы у Земли не было магнитного поля, сама Земля и мир живых организмов, населяющих ее, выглядели бы совсем иначе. Магнитосфера, как огромный защитный щит, защищает планету от космических лучей, которые постоянно
Что вызывает свинку?
Почему возникает свинка? Свинка – это инфекционное заболевание, при котором опухают слюнные железы. В основном поражаются околоушные железы. Причиной паротита является вирус, который попадает в эти железы. И распространяет болезнь почти
Гроза
Если вам угрожает опасность поражения молнией, следует занять как можно более сухое или слегка влажное место на расстоянии 1,5-2 м от скал или разлапистых деревьев высотой 10 м и более. Молния чаще всего ударяет в разлапистые деревья, в лесных массивах
Гроза
Молния Расстояние до грозы можно определить по временному интервалу между молнией и громом:- 1 секунда – расстояние около 400 метров- 2 секунды – расстояние около 800 метров- 3 секунды – расстояние более 1000 метровВаши действия:1. Если вы находитесь на
При каких условиях возникает мираж?
При каких условиях возникает мираж? Мираж – это оптическое явление в атмосфере, при котором вы видите воображаемое изображение удаленного объекта (или части неба), смещенное относительно этого объекта. Если объект находится ниже горизонта, видно только воображаемое изображение.
Читайте далее:- Как и откуда берутся молнии: типы, физическая природа, причины. Физика атмосферы.
- Грозы, их причины и характеристики.
- Как можно определить расстояние до бури?.
- Гром. Что такое гром?.
- Каково это – быть пораженным молнией? Русская служба BBC News.
- Почему зимой не бывает штормов?.
- 1 Понятие электромагнитного поля и его различные проявления. Материальность – Работа в школе.