Дізнатися: Що таке грім? Що таке блискавка?
Чи може бути грім без блискавки і навпаки, блискавка без грому?
Чи може бути гроза в іншу пору року, наприклад, взимку?
Як впливають грім і блискавка на психіку людини?
Як відповідають дійсності народні прикмети про грозу?
Мета статті:
З'ясувати походження грому і блискавки і дізнатися, що страшніше і небезпечніше - грім або блискавка?
Перевірити відповідність народних прикмет про грозу
Знайти наукову інформацію про походження блискавки й грому;
Знайти народні прикмети про ці явища природи;
Поспостерігати: чому буває гроза, як вона проходить; її вплив на стан людини і тварин; стан природи після грози;
Зробити свої висновки.
гіпотези:
1. Якщо кілька днів стоїть спекотна погода, то неодмінно буде гроза.
2. Наближення грози відчувають тварини і птахи.
3. Блискавка - це дуже великий електричний заряд, тому вона небезпечна для життя людини.
Продукт дослідницької діяльності:
Скласти збірник народних прикмет і загадок про грозу.
Методи дослідження:
Аналіз літератури, спостереження
Багатьом природних явищ ми не надаємо особливого значення, сприймаючи їх як щось само собою зрозуміле. А ось гроза, мабуть, не залишає байдужою жодну людину на землі.
Багато хто боїться грози, особливо коли вона проходить прямо над головою, коли все небо в блискавках і гримить грім.
Мені завжди буває дуже страшно, коли йде гроза.
Одного разу, повертаючись з півдня на машині, ми потрапили під сильну грозу. Стояв спекотний липневий день. Було дуже душно. Раптом стали збиратися хмари, почувся грім. Хлинув дощ. Було дуже страшно. Ми продовжували їхати під проливним дощем. Я дуже боялася грому. Як грім вдарить - здається земля розкололася. А чому він гримить? Чому виходить грім? Мені стало цікаво дізнатися про це.
Про грозі у давній міфології
Найголовніший бог у древніх греків - Зевс - був також богом блискавки й грому. Його називали громовержцем, хмарогонець. Зевс хмурить брови - і згущуються хмари. У гніві він вражає блискавкою, лякає громом.
У римлян богом-громовержцем був Юпітер. Як у древніх греків Зевс, так у римлян Юпітер вважався головним богом. У індусів богом-громовержцем був бог Індра, у скандинавів - бог Тор, у слов'ян - бог Перун.
Перун - бог грозових хмар, грому і блискавки. Дуже виразний портрет Громовержця дав поет Костянтин Бальмонт:
У Перуна думки швидкі,
Що захоче - так зараз.
Сипле іскри, метає іскри
З зіниць блиснула очей.
Перун був озброєний палицею, луком зі стрілами (блискавки це стріли, які метал бог), і сокирою. Сокира вважався одним з головних символів бога.
Перун часто виявляється тісно пов'язаний крім вогню з культом води, дерева і каменю. Він вважається родоначальником небесного вогню, який сходить на землю, дає життя. З настанням весняного тепла він запліднює землю дощами і виводить з-за хмар ясне сонце. Його зусиллями світ щоразу як би народжується заново.
Слов'яни представляли Перуна в образі вершника, що скаче по небу на коні або їде на колісниці. Гуркіт від колісниці люди брали за гуркіт грому. А так же Перуна уявляли собі у вигляді немолодого разгневаного чоловіки з рудою клубящейся бородою. Відзначають, що руда борода - неодмінна риса Бога грози у самих різних народів. Зокрема, рудобородим вважали Громовержца Тора в скандинавському пантеоні. У Перуна точно відомо що волосся були як грозова хмара - чорно -серебряние. Колісниця Перуна була запряжена крилатими жеребцями, білими і воронами.
Саме ім'я Перуна дуже давнє. У перекладі на сучасну мову воно означає "Той хто сильніше б'є", "разючий". Перуна вважали засновником морального закону і найпершим захисником Правди.
Люди вірили що Перун, гуляючи по білому світу охоче приймає вигляд лісового бика Тура, тому бик вважався священною твариною Перуна.
Святилища Перуна влаштовувалися під відкритим небом. Вони мали форму квітки; в тих святилищах, що розкопані археологами, "пелюсток" зазвичай вісім, але в найдавніші часи, на думку вчених, їх було шість. "Пелюстки" представляли собою ями, в яких горів невгасимі священні вогнища. Посередині ставилося скульптурне зображення Перуна. Перед зображенням Бога містився вівтар, зазвичай у вигляді кам'яного кільця. Туди складалися приношення і проливали жертовну кров: найчастіше тваринну.
Наукове пояснення походження грому і блискавки
Грім виходить від блискавок. Це через них весь шум і тріск. А блискавки виходять з-за зіткнення хмар. Вологе повітря піднімається вгору, виходять дощові хмари. Так як вгорі холодно, то крапельки перетворюються в кристали льоду. Кристали в хмарах труться одна об одну, утворюється електрику, і виходить спалах - це блискавка. Небо висвітлюється блискавкою, повітря на її шляху нагрівається і швидко розширюється. Виникає вибухова хвиля, і ми чуємо грім. Про це навіть є вірш:
Говорила хмара хмарі:
Геть з дороги, пар летючий!
Ти не бачиш - я поспішаю.
Налечу і зламаю!
Відповідала хмара хмарі:
Ти сама зверни-но краще.
Чи не підеш з дороги геть -я
Рознесу тебе на шматки.
Раскатился сміх у відповідь:
Поступитися дорогою? Ні!
Гримни шаблею громовий -
І просто з головою!
Не лякай, на цей випадок
У мене заряд гримучий.
Буду битися я з тобою
Електричної стрілою.
Почорніли обидві хмари,
Лоби - що кам'яні кручі.
І, як в полі два бика,
Зчепилися в небі хмари.
Вмить навколо все потемніло,
У страху світ закрив очі.
Обидві хмари раз у раз
Метають вогненні стріли,
На смерть шаблями б'ючи.
Покотив по небу грім,
Трясучи все кругом,
Тут виблискує, сяє там -
Трах! - і небо навпіл!
І тремтять лісу, поля:
Раптом розколеться земля ?!
Чи буває грім без блискавок? При грозі грім і блискавка виникають одночасно, але ми бачимо спочатку блискавку, а потім чуємо грім. Грім - це всього лише звук грозового розряду, який викликає блискавку.
Що правильно: громовідводи або громовідводи?
Що страшніше: грім або блискавка?
Від справжнього грому немає ніякої шкоди. Остерігатися треба блискавки, яка його породила. Блискавка - це величезна електрична іскра. У лічені частки секунди вона пролітає кілька кілометрів. Повітря на її шляху миттєво розжарюється. Відбувається вибух. Звук від нього - грім. З блискавкою жарти погані.
Вдарить в копицю сіна - підпалить, пожежа влаштує. Тому житлові будинки, заводські труби захищають громовідводи. Це такий металевий стрижень. Один його кінець підноситься над будівлями, інший закопаний в землю. Блискавка відразу знаходить коротку доріжку і, не заподіявши нікому і нічому шкоди, йде в землю. За звичкою люди кажуть - громовідводи. Але це не правильно. Правильно - громовідводи.
Мої спостереження і висновки
Влітку я вела спостереження, за якими ознаками можна очікувати наступ грози, постаралася співвіднести їх з народними прикметами.
Я проаналізувала результати і зробила висновки:
1. Гроза найчастіше очікується після тривалої спеки.
2. Перед грозою: З ранку жарко і задушливо. «Паріт! Буде гроза », - кажуть люди.
До вечора насувається на небосхил величезна чорна хмара. Вона поширюється, зростає на очах і ось уже зловісно нависає над головою. Пориви сильного вітру піднімають з землі стовпи пилу, обламані гілки, зривають листя. Згущаються сутінки. Яскраво спалахує блискавка, засліплюючи миттєвим світлом. Оглушливо гримить грім. І ось зверху обрушуються потоки води.
3. Під час грози. Проливний дощ йде. Кругом нічого не видно. На землі утворюються калюжі, заповнюються водою всі ямки і поглиблення. Вони переповнюються водою і потекли струмки. Поступово світлішає. Дощ стихає. З'являється ласкаве сонечко.
4. Після грози.
Свіжість в повітрі. Почуття полегшення. Радість в душі. Щебет птахів. Хочеться сказати грозі: «Спасибі! Як стало свіжо! Вже зовсім не страшно! ». Вона, наче, почувши вдячні слова, посилає нам чудову веселку.
Я перевірила деякі народні прикмети. дійсно:
1. Комарі кусаються сильніше перед дощем.
2. Ластівки низько літають - до дощу.
3. Жаби стрибають на суші - перед дощем.
4. Птахи замовкли - перед грозою, чекають грому.
Грім і блискавку можна порівняти з роботою електрозварника. При зварюванні теж спалахує іскра - блискавка. А тріск від неї - це як би грім. Від удару такої блискавки зварника захищають брезентові рукавиці, від сліпучого світла - чорні окуляри. Я теж бачила влітку як працюють зварювальники.
Одного разу у мами перегорів праска - засяяло і затріщало.
У невиправленої розетки при включенні електроприладу теж засяяло і почувся тріск. Папа сказав, що це теж блискавка і грім, тільки маленькі, але точно також небезпечні як і справжні.
Правила безпечної поведінки під час грози
Як поводитися під час грози?
Я читала розповідь Льва Миколайовича Толстого «Як мене в лісі застала гроза» В цьому оповіданні автор розповідає випадок зі свого дитинства. Як він ходив до лісу за грибами і потрапив під грозу. Він сховався під великий дуб, а в нього влучила блискавка і розбила дуб на друзки. Хлопчик впав і лежав до тих пір, поки не закінчилася гроза. А потім він взяв гриби і побіг додому.
Висновок: не можна ховатися під час грози під деревами!
Я склала правила безпечної поведінки під час грози:
1. Якщо гроза застала тебе в відкритому місці, лягай на землю, сховайся в яму або улоговинку, біжи в укриття - машину або будинок. Адже блискавка завжди вдаряє в піднесені місця.
2. Якщо гроза застала тебе в воді, негайно виходь на берег.
При попаданні блискавки у водойму, можна сильно постраждати.
3. Під час грози не можна ховатися під окремими деревами. Не варто ховатися під високими деревами. У них найчастіше потрапляє блискавка.
4. Найкраще перечекати грозу в чагарнику. Туди блискавка не потрапить.
Ще мені дуже сподобалося вірш за правилами безпеки під час грози:
Люблю грозу на початку травня,
Коли весняний перший грім,
Неначе ласкаво граючи,
Як бахне видали відром.
Але знає вся моя село,
І знають всі мої друзі,
Що під високі дерева
Від блискавок ховатися не можна.
Нехай далеко йти до будинку,
Але нам, друзі, не відомий страх,
І я біжу з водойми
І ховаюся від грози в кущах.
Люблю грозу на початку травня.
Нехай грім гримить і дощ іде,
І яскраво блискавка блискає
У мене вона не потрапить!
Збірник загадок, народних прикмет про грозу
1. Підходила - гуркотіла, стріли на поле метала.
Нам здавалося - йшла бідою, виявилося йшла з водою.
Підійшла і пролилася. Вдосталь рілля напилася. (Хмара).
2. Спершу - блиск, за блиском - тріск, за тріском - плескіт. (Гроза).
3. Голосно стукає,
Дзвінко кричить,
А що каже,
Нікому не зрозуміти
І мудрецям не впізнати. (Грім).
4. Розпечена стріла
Дуб звалила у села. (Блискавка).
5. Блисне, гримне,
Блимне, всіх налякає. (Грім і блискавка).
7. Кінь біжить, земля тремтить. (Грім).
8. На небі стукне, на землі чути. (Грім).
9. Від небесного стуку земля тремтить. (Грім).
10. Летить орлиця по синьому небу,
Крила розпластала,
Сонечко застелила. (Хмара).
11. Ніг немає, а йде,
Око немає, а плаче. (Хмара).
12. Вогнем сипле, водою бризкає. (Грозова хмара).
13. Мене ніхто не бачить, але всякий чує, а вірну супутницю мою всякий може бачити, але ніхто не чує. (Грім і блискавка).
14. Летить птах орел, несе в зубах вогонь, посередині його - людська смерть. (Блискавка).
15. Заревів ведмідь на всі гори, на всі моря. (Грім).
16. Кінь біжить, земля тремтить. (Грім).
17. Каркнув ворон
На сто міст,
На тисячу озер. (Грім).
18. Трах - тарарах! - їде баба на горах, батогом стукає, на весь світ бурчить. (Хмара грозова).
19. Без вогню горить, без крил летить, без ніг біжить. (Хмара грозова).
20. Летить птах без крила,
Б'є мисливець без рушниці,
Кухар смажить без вогню,
Баран їсть без рота. (Хмара, грім, сонце і земля).
Народні прикмети:
1. Птахи замовкли - чекай грому.
2. Качки надривно кричать, ляскають крилами, пірнають - грозу кличуть.
3. Ластівки низько літають - до дощу, до грозі.
4. Жайворонки нахохлились - бути грозі.
5. Комарі кусаються сильніше звичайного зазвичай до грози.
6. Мурахи ховаються в свої будиночки - до грози.
7. Якщо вночі зірки сильно мерехтять, а з ранку небо покрите хмарами, то в полудень буде гроза.
8. Жаби расквакалісь перед дощем.
9. Жаби на суші стрибають - до дощу.
10. Вранці чути грім - ввечері дощ.
11. Блискавка на заході - дощ слідом.
12. Грім гримить довго і не різко - до негоди; якщо ж уривчасто і недовго - буде ясно.
13. Якщо ж грім гримить безперервно - буде град.
14. Якщо влітку при холодній дощовій погоді гримить грім, слід очікувати тривалої прохолодної погоди, часто з подальшим зниженням температури.
15. Вода темніє в річках перед грозою.
16. Промені сонця темніють - до сильної грози.
17. Гром ранньою весною - перед холодом.
18. Перший грім при північному вітрі - холодна весна, при східному - суха і тепла, при південному - тепла, при західному - мокра.
19. Гром в вересні - тепла осінь.
Боятися грози не треба, але бути обережними під час грози необхідно. Розряди атмосферної електрики можуть завдати великої шкоди народному господарству і виявитися небезпечним для життя, якщо своєчасно не вжити заходів обережності. Остерігатися треба блискавки, а не грому. Відомий американський фахівець з гроз доктор К. В. Макіхрон сказав, що, якщо ви почуєте грім, блискавка вас уже не вдарить; якщо ви побачили блискавку, вона вже не потрапить в вас, а якщо вона в вас вдарить, ви про це не дізнаєтеся.
Так я дізналася, як виходить грім і блискавка і що з них страшніше?
Тепер я не боюся грому, а щоб захиститися від блискавки, буду дотримуватися правил. Я зробила висновок: боятися грому не треба, небезпечна блискавка.
Мої гіпотези підтвердилися
Ще 250 років тому знаменитий американський вчений і громадський діяч Бенджамін Франклін встановив, що блискавка - це електричний розряд. Але до сих пір розкрити до кінця всі таємниці, які зберігає блискавка, не вдається: вивчати це природне явище складно і небезпечно.
(20 фото блискавок + відео Блискавка в сповільненій зйомці)
усередині хмари
Грозову хмару не сплутаєш із звичайним хмарою. Її похмурий, свинцевий колір пояснюється великою товщиною: нижній край такій хмари висить на відстані не більше кілометра над землею, верхній же може досягати висоти 6-7 кілометрів.
Що відбувається всередині цієї хмари? Водяна пара, з якого складаються хмари, замерзає і існує у вигляді крижаних кристалів. Висхідні потоки повітря, що йдуть від нагрітої землі, захоплюють дрібні крижинки вгору, змушуючи їх весь час стикатися з великими, осідають вниз.
До речі, взимку земля нагрівається менше, і в цей час року, практично, не утворюється потужних висхідних потоків. Тому зимові грози - вкрай рідкісне явище.
В процесі зіткнень крижинки електризується, точно так же, як це відбувається при терті різних предметів один про інший, - наприклад, гребінці про волосся. Причому, дрібні крижинки набувають заряд позитивний, а великі - негативний. З цієї причини верхня частина молніеобразующего хмари набуває позитивний заряд, а нижня - негативний. Виникає різниця потенціалів в сотні тисяч вольт на кожному метрі відстані - як між хмарою і землею, так і між частинами хмари.
розвиток блискавки
Розвиток блискавки починається з того, що в деякому місці хмари виникає вогнище з підвищеною концентрацією іонів - молекул води і, складових повітря, газів, від яких забрали або до яких додали електрони.
За одним гіпотезам, такий осередок іонізації виходить з-за розгону в електричному полі вільних електронів, завжди наявних в повітрі в невеликих кількостях, і зіткненням їх з нейтральними молекулами, які відразу ж ионизируются.
За іншою гіпотезою, початковий поштовх викликається космічними променями, які весь час пронизують нашу атмосферу, іонізуючи молекули повітря.
Іонізований газ служить непоганим провідником електрики, тому через іонізовані області починає текти струм. Далі - більше: проходить струм нагріває область іонізації, викликаючи все нові високоенергетичних частинки, які іонізують прилеглі області, - канал блискавки дуже швидко поширюється.
Слідом за лідером
На практиці процес розвитку блискавки відбувається в кілька стадій. Спочатку передній край провідного каналу, званий «лідером», просувається стрибками по кілька десятків метрів, кожен раз, трохи змінюючи напрямок (від цього блискавка виходить звивистій). Причому швидкість просування «лідера» може, в окремі моменти, досягати 50 тисяч кілометрів за одну-єдину секунду.
Зрештою, «лідер» досягає землі або іншої частини хмари, але це ще не головна стадія подальшого розвитку блискавки. Після того, як іонізований канал, товщина якого може досягати декількох сантиметрів, виявляється «пробитий», по ньому з величезною швидкістю - до 100 тисяч кілометрів всього за одну секунду - спрямовуються заряджені частинки, це і є сама блискавка.
Струм в каналі складає сотні і тисячі ампер, а температура всередині каналу, при цьому, досягає 25 тисяч градусів - тому блискавка і дає настільки яскравий спалах, видиму за десятки кілометрів. А миттєві перепади температур, в тисячі градусів, створюють найсильніші перепади тиску повітря, що поширюються в вигляді звукової хвилі - грому. Цей етап триває дуже недовго - тисячні частки секунди, але енергія, яка при цьому виділяється, величезна.
Кінцева стадія
На кінцевій стадії швидкість і інтенсивність руху зарядів в каналі знижується, але, все одно, залишаються досить великими. Саме цей момент найбільш небезпечний: кінцева стадія може тривати тільки десяті (і навіть менше) частки секунди. Таке, досить тривалий, вплив на предмети на землі (наприклад, на сухі дерева) часто призводить до пожеж і руйнувань.
Причому, як правило, одним розрядом справа не обмежується - второваним шляхом можуть рушити нові «лідери», викликаючи в тому ж самому місці повторні розряди, за кількістю доходять до декількох десятків.
Незважаючи на те, що людству відома блискавка з моменту появи самої людини на Землі, до теперішнього часу вона до кінця ще не вивчена.
Грозові розряди ( блискавки) - це найбільш поширене джерело потужних електромагнітних полів природного походження. Блискавка являє собою різновид газового розряду при дуже великій довжині іскри. Загальна довжина каналу блискавки досягає декількох кілометрів, причому значна частина цього каналу знаходиться всередині грозової хмари. блискавки Причиною виникнення блискавок є утворення великої об'ємного електричного заряду.
звичайним джерелом блискавок є грозові купчасто-дощові хмари, що несуть в собі скупчення позитивних і негативних електричних зарядів у верхній і нижній частинах хмари і утворюють навколо цієї хмари електричні поля зростаючої напруженості. Утворення таких об'ємних зарядів різної полярності в хмарі (поляризація хмари) пов'язано з конденсацією внаслідок охолодження водяної пари висхідних потоків теплого повітря на позитивних і негативних іонах (центрах конденсації) і поділом заряджених крапельок вологи в хмарі під дією інтенсивних висхідних теплових повітряних потоків. Через те, що в хмарі утворюється кілька ізольованих один від одного скупчень зарядів (в нижній частині хмари скупчуються переважно заряди негативної полярності).
Грозові розряди за зовнішніми ознаками можуть бути розділені на кілька типів. Звичайний тип - лінійна блискавка, З різновидами: стрічкова, ракетоподібні, звивиста і розгалужена. Найбільш рідкісний тип розрядів - кульова блискавка. Відомі розряди, що носять назви "Вогні святого Ельма" і "Світіння Анд". Блискавка зазвичай буває багаторазової, тобто складається з декількох одиничних розрядів, що розвиваються за одним і тим самим шляхом, причому кожен розряд, так само як і розряд, що отримується в лабораторних умовах, починається лідерних і завершується зворотним (головним) розрядом. Швидкість опускання лідера першого одиничного розряду приблизно дорівнює 1500 км / с, швидкості лідерів наступних розрядів досягають 2000 км / с, а швидкість зворотного розряду змінюється в межах 15000 -150000 км / с, т. Е. Від 0,05 до 0,5 швидкості світла. Канал лідера, як і канал всякого стримера, заповнений плазмою, отже, має певну провідність.
Верхнім кінцем лідерних канал з'єднаний з одним із заряджених центрів в хмарі, тому частина зарядів цього центру стікає в канал лідера. Розподіл заряду в каналі має бути нерівномірним, зростаючи до його кінця. Однак деякі непрямі вимірювання дозволяють припустити, що абсолютна величина заряду на голівці лідера невелика і в першому наближенні канал можна вважати рівномірно зарядженим з лінійною щільністю зарядів S. Загальний заряд в каналі лідера в цьому випадку дорівнює Q \u003d S * l, де l - довжина каналу , причому зазвичай значення його становить близько 10% значення заряду, що стікає в землю під час одиничного розряду блискавки. У 70-80% всіх випадків цей заряд має негативну полярність. У міру просування каналу лідера під дією створюваного їм електричного поля в землі відбувається зміщення зарядів, причому заряди, протилежні за знаком зарядів лідера (зазвичай це позитивні заряди), прагнуть розташуватися якомога ближче до голівки лідерних каналу. У разі однорідного грунту ці заряди накопичуються безпосередньо під лідерних каналом.
Якщо грунт неоднорідний і основна його частина має великий питомим опором, заряди зосереджуються в ділянках з підвищеною провідністю (річки, грунтові води). При наявності заземлених піднімаються об'єктів (громовідводи, димові труби, високі будівлі, змочені дощем дерева) заряди стягуються до вершини об'єкта, створюючи там значну напруженість поля. На перших стадіях розвитку лідерних каналу напруженість електричного поля на його голівці визначається власними зарядами лідера і знаходяться під хмарою скупченнями об'ємних зарядів. Траєкторія руху лідера не пов'язана із земними об'єктами. У міру опускання лідера все більший вплив починають надавати скупчення зарядів на землі і піднімаються об'єктах. Починаючи з певної висоти головки лідера (висота орієнтування), напруженість поля по одному з напрямків виявляється найбільшою, і відбувається орієнтування лідера на один з наземних об'єктів. Природно, що при цьому переважно уражаються підносяться об'єкти і ділянки землі з підвищеною провідністю (виборча поражаемость). З дуже високих об'єктів назустріч лідеру розвиваються зустрічні лідери, наявність яких сприяє орієнтуванню блискавки на даний об'єкт.
Після того, як канал лідера досягне землі або зустрічного лідера, починається зворотний розряд, під час якого канал лідера набуває потенціал, практично дорівнює потенціалу землі. На голівці розвивається вгору зворотного розряду є область підвищеної напруженості електричного поля, під дією якої відбувається перебудова каналу, що супроводжується збільшенням щільності зарядів плазми від 10 ^ 13 - 10 ^ 14 до 10 ^ 16 - 10 ^ 19 1 / м3, завдяки чому провідність каналу збільшується по крайней мере в 100 разів. Під час розвитку зворотного розряду через місце удару проходить струм iM \u003d v, де v - швидкість зворотного розряду. Процес, що відбувається при переході лідерних розряду в зворотний розряд, багато в чому аналогічний процесу замикання на землю вертикального зарядженого проводу.
Якщо заряджений провід замикається на землю через опір r, то струм в місці заземлення дорівнює: де z \u003d хвильовий опір дроти. Таким чином, і при розряді блискавки струм в місці удару буде дорівнює v тільки при опорі заземлення, що дорівнює нулю. При опорах заземлення, відмінних від нуля, струм в місці удару зменшується. Кількісно визначити це зменшення досить важко, так як хвильовий опір каналу блискавки можна оцінити лише грубо наближено. Є підстави припускати, що хвильовий опір каналу блискавки зменшується при збільшенні струму, причому середнє значення приблизно дорівнює 200 - 300 Ом. У такому випадку при зміні опору заземлення об'єкта від 0 до 30 Ом струм в об'єкті змінюється всього на 10%. Такі об'єкти в подальшому ми будемо називати добре заземленими і вважати, що через них проходить повний струм блискавки iM \u003d v. Основні параметри блискавки і інтенсивність грозової діяльності Блискавки з великими струмами виникають вкрай рідко. Так, блискавки з струмами 200 кА виникають в 0,7 ... 1,0% випадків від загального числа що спостерігалися розрядів.
Число випадків ударів блискавок з величиною струму 20 кА складає близько 50%. Тому прийнято значення амплітуд струмів блискавок представляти у вигляді кривих ймовірностей (функцій розподілу), для яких по осі ординат відкладається ймовірність появи струмів блискавки з максимальним значенням. Основною кількісною характеристикою блискавки є напруга, яка подається вражений об'єкт, який характеризується максимальним значенням iM, середньої крутизною фронту і тривалістю імпульсу tи, яка дорівнює часу зменшення струму до половини максимального значення. В даний час найбільшу кількість даних є за максимальним значенням струму блискавки, вимір якої здійснюється найпростішими вимірювальними приладами - магніторегістраторамі, які представляють собою циліндричні стержні, виготовлені зі сталевих тирси або зволікань, запресованих в пластмасу. Магніторегістратори зміцнюються поблизу піднімаються об'єктів (громовідводи, опори ліній передач) і розташовуються уздовж силових ліній магнітного поля, яке виникає при проходженні струму блискавки через об'єкт. Так як для виготовлення реєстраторів застосовуються матеріали, що володіють великою коерцитивної силою, вони зберігають велику залишкову намагніченість.
Вимірюючи цю намагніченість, можна за допомогою градуювальних кривих визначити максимальне значення на магнічівающего струму. Вимірювання магніторегістраторамі не забезпечують великої точності, однак цей недолік частково компенсується величезною кількістю вимірів, які до теперішнього часу обчислюються десятками тисяч. Маючи в своєму розпорядженні поблизу від вражати об'єкти рамку, замкнуту на індуктивну котушку, можна виміряти крутизну струму блискавки за допомогою магніторегістратора, поміщеного всередині котушки. Вимірювання показали, що струми блискавки змінюються в широких межах від декількох кілоампер до сотень кілоампер, тому результати вимірювання представляються у вигляді кривих ймовірностей (функцій розподілу) струмів блискавки, на яких по осі абсцис відкладається ймовірність появи струмів блискавки з максимальним значенням, що перевищує значення, визначене ординатою.
В Україні при розрахунках грозозахисту використовується крива Для гірських місцевостей ординати кривої зменшуються в 2 рази, так як при малих відстанях від землі до хмар блискавка виникає при меншій щільності зарядів в скупченнях, т. Е. Ймовірність великих струмів зменшується. Значно більші труднощі представляє експериментальне визначення крутизни і тривалості імпульсу струму блискавки, тому кількість експериментальних даних по цих параметрах відносно невелике. Тривалість імпульсу струму блискавки в основному визначається часом поширення зворотного розряду від землі до хмари і в зв'язку з цим змінюється у відносно вузьких межах від 20 до 80-100 мкс. Середня тривалість імпульсу струму блискавки близька до 50 мкс, що і визначило вибір стандартного імпульсу.
Найбільш важливими з точки зору оцінок грозової стійкості РЕМ є: величина стерпного блискавкою заряду, струм в каналі блискавки, число повторних ударів по одному каналу і інтенсивність грозової діяльності. Всі ці параметри визначаються не однозначно і носять імовірнісний характер. Заряд, стерпний блискавкою, коливається в процесі розряду в межах від часток кулона до декількох десятків кулон. Середній заряд, що опускається в землю багаторазовою блискавкою, дорівнює 15 - 25 Кл. З огляду на, що в середньому розряд блискавки містить три компоненти, отже, під час однієї компоненти в землю переноситься близько 5 - 8 Кл. З них в канал лідера стікає близько 60% всього даного скупчення зарядів, що становить 3 - 5 Кл. Удар блискавки в рівнинні ділянки поверхні землі несе заряд 10 - 50 Кл (в середньому 25 Кл), при ударах блискавки в горах - заряд 30 - 100 Кл (в середньому 60 Кл), при розрядах в телевізійні вежі заряд досягає 160 Кл.
При розрядах блискавки в землю в переважній більшості (85 - 90%) в землю переноситься негативний заряд. Заряд, що стікає в землю під час багаторазової блискавки, змінюється в межах від часток кулона до 100 Кл і більш. Середнє значення цього заряду близько до 20 Кл. Заряд, що спускається в землю під час гроз, мабуть, грає істотну роль в підтримці негативного заряду землі. Інтенсивність грозової діяльності в різних кліматичних районах різниться дуже сильно. Як правило, кількість гроз протягом року мінімально в північних районах і поступово збільшується на південь, де підвищена вологість повітря і висока температура сприяють утворенню грозових хмар. Однак ця тенденція дотримується не завжди. Існують вогнища грозової діяльності і в середніх широтах (наприклад, в районі Києва), де створюються сприятливі умови для формування місцевих гроз.
Інтенсивність грозової діяльності прийнято характеризувати числом грозових днів на рік або загальної річної тривалістю гроз у годинах. Остання характеристика більш правильна, тому що число ударів блискавки в землю залежить не від числа гроз, а від їх загальної тривалості. Число грозових днів або годин на рік визначається на підставі багаторічних спостережень метеорологічних станцій, узагальнення яких дозволяє скласти карти грозової діяльності, на які наносяться лінії рівної тривалості гроз - ізокераніческіе лінії. Середня тривалість гроз за один грозовий день для території європейської частини Росії і України 1,5-2 ч.
Кожну секунду в атмосфері Землі виникає приблизно 700
блискавок, і щороку близько 3000
чоловік гинуть через удар блискавки. Фізична природа блискавки не пояснена остаточно, а більшість людей мають лише приблизне уявлення про те, що це таке. Якісь розряди стикаються в хмарах, або щось в цьому роді. Сьогодні ми звернулися до наших авторам з фізики, щоб дізнатися про природу блискавки більше. Як з'являється блискавка, куди б'є блискавка, і чому гримить грім. Прочитавши статтю, ви будете знати відповідь на ці та багато інших питань.
Що таке блискавка
блискавка - іскровий електричний розряд в атмосфері.
Електричний розряд - це процес протікання струму в середовищі, пов'язаний з істотним збільшенням її електропровідності щодо нормального стану. Існують різні види електричних розрядів в газі: іскровий, дугового, тліючий.
Іскровий розряд відбувається при атмосферному тиску і супроводжується характерним тріском іскри. Іскровий розряд являє собою сукупність зникаючих і змінюють один одного ниткоподібних іскрових каналів. Іскрові канали також називають стримерами. Іскрові канали заповнені іонізованим газом, тобто плазмою. Блискавка - гігантська іскра, а грім - дуже гучний тріск. Але не все так просто.
Фізична природа блискавки
Як пояснюють походження блискавки? система хмара-земля або хмара-хмара являє собою своєрідний конденсатор. Повітря грає роль діелектрика між хмарами. Нижня частина хмари має негативний заряд. При достатньої різниці потенціалів між хмарою і землею виникають умови, в яких відбувається утворення блискавки в природі.
ступінчастий лідер
Перед основним спалахом блискавки можна спостерігати невелике пляма, що рухається від хмари до землі. Це так званий ступінчастий лідер. Електрони під дією різниці потенціалів, починають рухатися до землі. Рухаючись, вони стикаються з молекулами повітря, іонізуючи їх. Від безлічі до землі прокладається як би іонізований канал. Через іонізації повітря вільними електронами електропровідність в зоні траєкторії лідера істотно зростає. Лідер як би прокладає шлях для основного розряду, рухаючись від одного електрода (хмари) до іншого (землі). Іонізація відбувається нерівномірно, тому лідер може розгалужуватися.
Зворотній спалах
У момент, коли лідер наближається до землі, напруженість на його кінці зростає. Із землі або з предметів, які виступають над поверхнею (дерева, дахи будівель) назустріч лідеру викидається у відповідь стример (канал). Це властивість блискавок використовується для захисту від них шляхом установки громовідводу. Чому блискавка б'є в людини або в дерево? Насправді їй все одно, куди бити. Адже блискавка шукає найбільш короткий шлях між землею і небом. Саме тому під час грози небезпечно перебувати на рівнині або на поверхні води.
Коли лідер досягає землі, по прокладеному каналу починає текти струм. Саме в цей момент і спостерігається основна спалах блискавки, супроводжувана різким зростанням сили струму і виділенням енергії. Тут доречне запитання, звідки йде блискавка? Цікаво, що лідер поширюється від хмари до землі, а ось зворотна яскравий спалах, яку ми і звикли спостерігати, поширюється від землі до хмари. Правильніше говорити, що блискавка йде не від неба до землі, а відбувається між ними.
Чому блискавка гримить?
Грім виникає в результаті ударної хвилі, яку породжує швидким розширенням іонізованих каналів. Чому спочатку ми бачимо блискавку а потім чуємо грім?Вся справа в різниці швидкостей звуку (340,29 м / с) і світла (299 792 458 м / с). Порахувавши секунди між громом і блискавкою і помноживши їх на швидкість звуку, можна дізнатися, на якій відстані від Вас вдарила блискавка.
Потрібна робота з фізики атмосфери? Для наших читачів зараз діє знижка 10% на будь-який вид роботи
Види блискавок і факти про блискавки
Блискавка між небом і землею - не найпоширеніша блискавка. Найчастіше блискавки виникають між хмарами і не несуть загрози. Крім наземних і внутрішньохмарних блискавок, існують блискавки, що утворюються у верхніх шарах атмосфери. Які є різновиди блискавок в природі?
- Внутрішньохмарні блискавки;
- Кульові блискавки;
- «Ельфи»;
- джети;
- Спрайт.
Останні три види блискавок неможливо спостерігати без спеціальних приладів, так як вони утворюються на висоті від 40 кілометрів і вище.
Наведемо факти про блискавки:
- Протяжність найдовшої зафіксованої блискавки на Землі склала 321
км. Ця блискавка була помічена в штаті Оклахома, 2007 р.
- Найдовша блискавка тривала 7,74
секунди і була зафіксована в Альпах.
- Блискавки утворюються не тільки на землі. Точно відомо про блискавки на Венері, Юпітері, Сатурні і урані. Блискавки Сатурна в мільйони разів могутніше земних.
- Сила струму в блискавки може досягати сотень тисяч Ампер, а напруга - мільярди Вольт.
- Температура каналу блискавки може досягати 30000
градусів Цельсія - це в 6
раз більше температури поверхні Сонця.
Кульова блискавка
Кульова блискавка - окремий вид блискавки, природа якого залишається загадкою. Така блискавка являє собою рухомий в повітрі світився в формі кулі. За нечисленним свідченнями кульова блискавка може рухатися по непередбачуваною траєкторією, розділятися на більш дрібні блискавки, може вибухнути, а може просто несподівано зникнути. Існує безліч гіпотез про походження кульової блискавки, але жодна з них не може бути визнана достовірною. Факт - ніхто не знає, як з'являється кульова блискавка. Частина гіпотез зводять спостереження цього явища до галюцинацій. Кульову блискавку ні разу не вдалося спостерігати в лабораторних умовах. Все, чим можуть задовольнятися вчені - це свідчення очевидців.
Наостанок пропонуємо Вам подивитися відео і нагадуємо: якщо курсова або контрольна звалилася на голову як блискавка в сонячний день, не потрібно впадати у відчай. Фахівця студентського сервісу виручають студентів з 2000 року. Звертайтеся по кваліфіковану допомогу в будь-який час. 24
години на добу, 7
днів в тиждень ми готові допомогти вам.
Завантаження ...