Procesul de formare a fulgerului. Care sunt tipurile de fulgere? Natura fizică a fulgerului

Mulți oameni se tem de un fenomen natural teribil - furtuni. Acest lucru se întâmplă de obicei atunci când soarele este acoperit cu nori întunecați, bubuiește tunet teribil și cade ploi abundente.

Desigur, ar trebui să vă fie frică de fulger, deoarece poate chiar ucide sau deveni. Acest lucru este cunoscut de mult timp, prin urmare, au fost inventate diverse mijloace de protecție împotriva fulgerelor și a tunetelor (de exemplu, stâlpi metalici).

Ce se întâmplă acolo sus și de unde vine tunetul? Și cum apare fulgerul?

Nori de tunsoare

De obicei imens. Ele ajung la câțiva kilometri înălțime. Vizual, nu se vede cum totul fierbe și fierbe în interiorul acestor nori explozivi. Acest aer, inclusiv picăturile de apă, se deplasează cu viteză mare de jos în sus și invers.

Partea superioară a acestor nori în termeni de temperatură atinge -40 de grade, iar picăturile de apă care cad în această parte a norului îngheață.

Despre originea norilor de tunete

Înainte de a ști de unde provin tunetele și fulgerele și cum se întâmplă, să descriem pe scurt cum se formează norii de tunete.

Cele mai multe dintre aceste fenomene nu au loc pe suprafața apoasă a planetei, ci pe continente. În plus, norii de furtună se formează intens pe continentele de latitudini tropicale, unde aerul de lângă suprafața pământului (spre deosebire de aerul de deasupra suprafeței apei) se încălzește puternic și se ridică rapid.

De obicei, pe versanții de diferite înălțimi, se formează un aer încălzit similar, care atrage aer umed din zone vaste ale suprafeței pământului și îl ridică.

Astfel, se formează așa-numiții nori cumulus, transformându-se în nori de furtună, descriși chiar mai sus.

Acum să clarificăm ce este fulgerul, de unde vine?

Fulgere și tunete

Din acele picături foarte înghețate se formează bucăți de gheață, care se mișcă și în nori cu o viteză extraordinară, ciocnindu-se, prăbușindu-se și încărcându-se cu electricitate. Acele bucăți de gheață care sunt mai ușoare și mai mici rămân în vârf, iar cele mai mari se topesc, coborând, transformându-se din nou în picături de apă.

Astfel, două sarcini electrice apar într-un nor de tunete. Negativ în partea de sus, pozitiv în partea de jos. Când se întâlnesc sarcini diferite, apare una puternică și apar fulgere. De unde vine, a devenit clar. Ce se întâmplă mai departe? Un fulger se încălzește instantaneu și extinde aerul din jurul lui. Acesta din urmă se încălzește atât de mult încât apare un efect de explozie. Acesta este tunetul care sperie toată viața de pe pământ.

Se dovedește că toate acestea sunt manifestări. Atunci apare următoarea întrebare de unde provine aceasta din urmă și în cantități atât de mari. Și unde se duce?

ionosferă

Ce este fulgerul, de unde vine, și-au dat seama. Acum puțin despre procesele care conservă încărcarea Pământului.

Oamenii de știință au descoperit că încărcarea Pământului este în general mică și este de doar 500.000 de coulombi (cum ar fi 2 baterii de mașină). Atunci, unde dispare sarcina negativă care este purtată de fulger mai aproape de suprafața Pământului?

De obicei, pe vreme senină, Pământul se descarcă lent (un curent slab trece constant între ionosferă și suprafața Pământului prin întreaga atmosferă). Deși aerul este considerat un izolator, acesta conține o mică fracțiune de ioni, ceea ce permite existența curentului în volumul întregii atmosfere. Din această cauză, deși încet, dar o sarcină negativă este transferată de la suprafața pământului la înălțime. Prin urmare, volumul încărcăturii totale a Pământului rămâne întotdeauna neschimbat.

Astăzi, cea mai răspândită opinie este că fulgerul cu minge este un tip special de încărcătură în formă de minge, care există de destul de mult timp și se mișcă pe o traiectorie imprevizibilă.

Astăzi nu există o teorie unificată a apariției acestui fenomen. Există multe ipoteze, dar până acum niciuna nu a primit recunoaștere în rândul oamenilor de știință.

De obicei, după cum mărturisesc martorii oculari, apare într-o furtună sau într-o furtună. Dar există și cazuri de apariție a acestuia pe vreme însorită. Mai des este generat de fulgerul obișnuit, uneori apare și coboară din nori, iar mai rar apare pe neașteptate în aer sau chiar poate ieși dintr-un obiect (stâlp, copac).

Câteva fapte interesante

De unde vin furtunile și fulgerele, am aflat. Acum puțin despre faptele curioase referitoare la fenomenele naturale descrise mai sus.

1. În fiecare an, Pământul experimentează aproximativ 25 de milioane de fulgere.

2. Fulgerul are o lungime medie de aproximativ 2,5 km. Există, de asemenea, descărcări care se extind pe 20 km în atmosferă.

3. Există credința că fulgerul nu poate lovi de două ori într-un singur loc. În realitate, nu este cazul. Rezultatele analizei (pe o hartă geografică) a locurilor loviturilor de fulger în ultimii ani arată că fulgerul poate lovi de mai multe ori același loc.

Așa că am aflat ce este fulgerul, de unde vine.

Furtunile se formează ca o consecință a celor mai complexe fenomene atmosferice la scară planetară.

Pe planeta Pământ apar aproximativ 50 de fulgere în fiecare secundă.

În cheie, emitând un snop de scântei. De atunci, fulgerul a fost studiat în detaliu de către oamenii de știință. Acest fenomen natural uimitor poate fi extrem de periculos, provocând daune grave liniilor electrice și altor clădiri înalte.Cauza principală a fulgerelor este coliziunea ionică (ionizarea impactului). Câmpul electric al norului este foarte puternic. Într-un astfel de câmp, electronii liberi primesc o accelerație extraordinară. Ciocnind cu atomii, aceștia îi ionizează. În cele din urmă, apare un flux de electroni rapizi. Ionizarea prin impact formează un canal de plasmă prin care trece impulsul de curent principal. Are loc o descărcare electrică, pe care o observăm sub formă de fulger. Lungimea unei astfel de descărcări poate ajunge la câțiva kilometri și poate dura până la câteva secunde. Fulgerul este întotdeauna însoțit de un fulger strălucitor de lumină și tunet. Foarte des, fulgerele apar în timpul unei furtuni, dar există și excepții. Unul dintre cele mai neexplorate fenomene naturale asociate cu descărcările electrice de către oamenii de știință este fulgerul cu minge. Se știe doar că apare brusc și poate provoca pagube semnificative. Deci, de ce este fulgerul atât de strălucitor? Curentul electric atunci când este lovit de fulger poate atinge 100.000 de amperi. În același timp, se eliberează o energie uriașă (aproximativ un miliard de Jouli). Temperatura canalului principal ajunge la aproape 10.000 de grade. Aceste caracteristici dau naștere la lumina strălucitoare care poate fi observată în timpul descărcării unui fulger. După o descărcare electrică atât de puternică, are loc o pauză, care poate dura de la 10 la 50 de secunde. În acest timp, canalul principal aproape se stinge, temperatura din el scade la 700 de grade. Oamenii de știință au descoperit că strălucirea strălucitoare și încălzirea canalului de plasmă se propagă de jos în sus, iar pauzele dintre strălucire sunt doar zeci de fracțiuni de secundă. De aceea o persoană percepe mai multe impulsuri puternice ca un singur fulger strălucitor.

Videoclipuri similare

Aproape tuturor oamenilor le este frică de furtuni, sau cel puțin le este frică de asta și preferă să aștepte într-un loc sigur - și aceasta este abordarea corectă. Cerul se întunecă și se strânge, soarele dispare, dar tunetele bubuie și fulgerele - natura face furie, iar acest lucru poate fi periculos.

O furtună este un fenomen, dintr-un nume despre care deja sunt clare multe. Când totul în jur este luminat de fulgerări, însoțite de bubuituri tunătoare, care, de regulă, sunt urmate de unul puternic, inevitabil apar întrebările: „Ce se întâmplă acolo?”, „De unde vine fulgerul și scânteie așa. strălucitor?" Natura fulgerului este electrică, norii de tunete sunt adevărați giganți. Par uriași, dar de acolo încă nu este clar cât de mari sunt. Înălțimea unui nor de tunet de dimensiuni medii este de câțiva kilometri. În interior, nu sunt deloc atât de calmi pe cât ar părea din exterior. Fluxurile de aer din nori se mișcă haotic în toate direcțiile, totul acolo „fierbe și fierbe”. De asemenea, temperatura din nor nu este distribuită uniform. În partea de sus, este de obicei foarte, aproximativ -40 de grade Celsius. Apa, care este componenta principală a unui nor de tunete, îngheață la această temperatură. Se formează bucăți mici de gheață, care se repetă în interiorul norului în același mod ca picăturile de apă obișnuite: cu o viteză extraordinară și într-un mod foarte haotic.Fulgii de gheață se ciocnesc în mod constant între ei și cu apă, sunt încărcați cu electricitate și distruși. . Cele mai grele se apropie de fundul norului și de obicei se topesc acolo, uneori căzând sub formă de grindină. Destul de repede, sarcinile electrice opuse dintr-un nor sunt concentrate în zone diferite: în partea de sus predomină cele pozitive, iar în partea de jos, cele negative, dar barbotația din interior nu se oprește. Uneori, curenți puternici apar atunci când multe particule pozitive și negative se ciocnesc în același timp.Norii sunt formațiuni foarte mari, iar când două vârtejuri puternice, încărcate opus, se ciocnesc, se formează o descărcare electrică foarte puternică. Acesta este un fulger. Sclipește orbitor, încălzind instantaneu aerul din jurul său la o temperatură foarte ridicată, astfel încât să explodeze. Tunetul este chiar această explozie a unei mase de aer încălzite de o descărcare electrică.Descărcarea electrică în sine poate fi direcționată fie dintr-o parte a norului în alta, fie de la ei către pământ. Daca fulgerul loveste obiectele aflate pe pamant, atunci despica cu usurinta chiar si pietrele mari, iar tot ce arde din impactul lui se aprinde.Fulgerul este atras de tot ce se ridica deasupra restului peisajului. Prin urmare, pentru a proteja casele, oamenii au venit cu paratrăsnet: sunt stâlpi metalici care deturnează curentul în pământ și în acest fel îl neutralizează. Dar dacă a început o furtună și nu sunteți acasă, atunci nu vă ascundeți sub obiecte înalte, de exemplu, sub copaci. Pentru că există șanse mari ca fulgerul să lovească unul dintre ei.

Fulgerul de furtună este un fenomen natural puternic și maiestuos care poate inspira uimire prin puterea sa. În cele mai vechi timpuri, fulgerul era considerat o manifestare a puterilor supranaturale, dovadă a furiei divine. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea științei pentru omenire, a devenit clar că nu există nimic misterios sau supranatural în natura fulgerului. Aspectul și proprietățile lor se supun unor legi fizice destul de înțelese.

De fapt, este doar o descărcare electrică foarte puternică. Este similar cu cele care apar uneori atunci când pieptănați activ părul curat și uscat cu un pieptene de plastic sau frecați un băț de abanos cu o cârpă de lână. În ambele cazuri, se acumulează electricitate statică, care este descărcată sub forma unei scântei strălucitoare și un trosnet. Doar în cazul unui nor de tunete, în loc de un trosnet slab, se aude o bubuitură de tunete.

Fulgerele apar atunci când norii de tunete sunt electrificați, în care se formează un câmp electric puternic în interiorul norului. Dar poate apărea o întrebare firească: norii se electrizează deloc? La urma urmei, nu există obiecte solide în ele care să se frece și să se ciocnească unele de altele și să creeze astfel o tensiune electrică.

În realitate, totul nu este atât de complicat pe cât pare. Un nor de tunete este pur și simplu o cantitate uriașă de abur, a cărui parte superioară se află la o altitudine de 6-7 km, iar partea inferioară nu depășește 0,5-1 km deasupra. Dar la o altitudine de peste 3 km de la suprafață, temperatura aerului este întotdeauna sub zero, așa că vaporii din interiorul norului se transformă în bucăți mici de gheață. Și aceste bucăți de gheață sunt în continuă mișcare din cauza curenților de aer din interiorul norului. Cu cât bucățile de gheață sunt mai mici, cu atât sunt mai ușoare și, intrând în curenții ascendenți de aer încălzit care se ridică de la suprafață, se deplasează și în straturile superioare ale norului.

În urcare, aceste bucăți mici de gheață se ciocnesc de altele mai mari și fiecare ciocnire provoacă electrificare. În acest caz, bucățile mici de gheață sunt încărcate pozitiv, iar cele mari - negativ. Ca urmare a unor astfel de mișcări, un număr mare de bucăți de gheață încărcate pozitiv se acumulează în partea superioară a norului de tunete, în timp ce bucăți mari, grele și încărcate negativ de gheață rămân în stratul inferior. Cu alte cuvinte, marginea superioară a norului de tunete este încărcată pozitiv, iar cea inferioară - negativ.

Și când regiuni mari încărcate opus sunt destul de aproape una de cealaltă, între ele apare un canal de plasmă luminos, de-a lungul căruia particulele încărcate se repezi. Ca urmare, are loc o descărcare de fulger, care poate fi observată sub forma unei lumini strălucitoare în zig-zag. Câmpul electric al norului are o intensitate uriașă și în timpul unei descărcări de fulgere se eliberează o energie uriașă de ordinul a un miliard de jouli.

O descărcare de fulger poate avea loc în interiorul norului de tunete însuși, între doi nori adiacenți sau între un nor și suprafața pământului. În acest din urmă caz, puterea descărcărilor electrice dintre pământ și nori este incomparabil mai mare, iar puterea energiei electrice care trece prin atmosferă poate crea un curent de până la 10.000 de amperi. Pentru comparație, merită să ne amintim că puterea curentului în cablajul obișnuit de uz casnic nu depășește 6 amperi.

Fulgerul are de obicei forma unui zig-zag, deoarece particulele încărcate care zboară spre sol se ciocnesc cu particulele de aer și își schimbă direcția de mișcare. De asemenea, fulgerele pot fi liniare sau ramificate. Una dintre cele mai rare și mai puțin studiate forme de fulger este fulgerul cu bile, care are forma unei mingi luminoase și se poate deplasa paralel cu suprafața pământului.

Una dintre primele dovezi ale despre ce este vorba despre fulger a fost un instantaneu al locației în care este vizibil blițul, făcută cu obturatorul închis. Imaginea arată că fulgerul este o descărcare care călătorește pe aceeași cale.

Lovitură de fulger primar

Însuși procesul de formare a fulgerului poate fi împărțit în lovitură primară și toate celelalte. Acest lucru este justificat de faptul că fulgerul primar, spre deosebire de altele, face o cale (canal) pentru o descărcare electrică. Se întâmplă în felul următor. O sarcină negativă puternică se acumulează în partea inferioară a norului. Suprafața pământului este încărcată pozitiv. Astfel, electronii aflați în partea de jos a norului, sub influența diferenței de potențial, se grăbesc în jos.

Acest proces nu produce încă niciun fulger de lumină. La un moment dat, se opresc pentru câteva microsecunde, apoi continuă să se miște în cealaltă direcție, făcându-și drum spre. Fiecare astfel de pas cu un opritor formează o structură în trepte. Când electronii ajung la suprafața pământului, se formează un canal liber pentru trecerea sarcinilor electrice, prin care electronii rămași se repezi într-un flux imens.

Electronii care se află în apropierea suprafeței pământului sunt primii care părăsesc canalul, formând un loc încărcat pozitiv în spatele lor. Electronii din apropiere se grăbesc în acest loc. Astfel, toată sarcina electrică negativă părăsește norul, formând un curent electric puternic dirijat. În acest moment poți vedea un fulger de lumină și apoi auzi un tunete.

Fulgerele repetate

După ce impactul inițial a format deja un canal pentru trecerea electronilor, al doilea impact urmează aceeași cale. Acest lucru se datorează faptului că electronii în timpul impactului primar ionizează aerul din jurul lor, prin urmare, un canal conductor este deja prevăzut pentru electronii secundari. Astfel, loviturile de trăsnet secundare și ulterioare au loc fără pauze și opriri caracteristice loviturii primare. Adesea există una sau două lovituri, dar de multe ori poți vedea cum lovește de cinci sau șase ori în același loc.

Se întâmplă ca ramura principală a fulgerului să înceapă să se ramifică. Acest lucru este posibil dacă electronii canalului primar au căi diferite. În acest caz, dacă una dintre ramuri ajunge la pământ mult mai devreme decât cealaltă, atunci prima își face drum în sus și ajunge la începutul celei de-a doua ramuri. În acest moment, ramura principală o golește pe cea neprincipală, iar observatorul are impresia că este a doua ramură care lovește pământul, și nu prima.

De regulă, undeva la o sută de metri de sol, procesul de penetrare a electronilor devine oarecum mai complicat. De exemplu, dacă există vreun obiect înalt sau ascuțit la locul impactului, atunci datorită formării unui câmp electric puternic, descărcarea începe să se ridice deja din acest obiect în sine, fără a aștepta impactul electronilor. Astfel, electronii nu ajung la suprafața pământului, ci contra-descărcarea.

Indiferent cât de mult ar explica știința esența electricității atmosferice, totuși, oamenii trec atunci când lovesc un fulger și se micșorează involuntar în așteptarea unui tunet. Evident, amintirea strămoșilor îndepărtați care au încercat să găsească măcar un fel de protecție împotriva focului ceresc vorbește în majoritatea oamenilor.

Nu există, desigur, nimic în electricitatea atmosferică, dar acest fulger și următoarele bubuituri de tunete nu par mai puțin impresionante și amenințătoare. Deci, ce este mai exact fulgerul?

După cum știți de la cursul de fizică din școală, toate obiectele au o sarcină electrică foarte precisă. Ciocnirea particulelor încărcate între ele duce la crearea unor suprafețe mari de sarcini pozitive și negative. Când astfel de regiuni sunt suficient de aproape una de cealaltă, are loc o defalcare și particulele încărcate se repezi în canalul creat. Oamenii percep această defecțiune ca pe o descărcare de fulger.

Dacă există mai mult decât un fulger, de ce este urmat de un vuiet terifiant, care amintește de o canonadă de artilerie? La urma urmei, același convinge oamenii că curentul electric nu poate fi văzut, auzit sau detectat în alt mod, cu excepția dispozitivelor speciale.

După cum se dovedește, întregul punct este în aer, sau mai degrabă, în proprietățile sale. Cert este că, fiind, de fapt, un izolator, în momentul defecțiunii se încălzește până la o temperatură de aproximativ 30.000 ° C. Mai mult, viteza de încălzire și, în consecință, expansiunea mediului aerian se extinde exploziv, ceea ce duce la apariția unei unde de șoc, pe care urechea umană o percepe ca un vuiet sau un tunet.

Prin urmare, fulgerul și tunetul sunt inseparabile, deoarece tunetul este rezultatul fulgerului. Conversațiile despre care se presupune că există fulgere fără tunete și invers sunt nefondate.

Pe de altă parte, există multe lucruri inexplicabile asociate cu fulgerul și manifestările sale. Asemenea tipuri de fulgere, cum ar fi fulgerul liniar, snur, frânghie și panglică sunt bine cunoscute și relativ bine studiate. La rândul lor, sunt unice și ramificate. Cel mai misterios și totuși complet neexplorat fulgerul este fulgerul cu bile. Cel mai mare număr de ciudățenii și mistere, atât documentate, cât și nedovedite, sunt asociate cu acesta.

S-a observat în mod repetat de mulți martori oculari că fulgerele pâlpâie. Faptul este că fulgerul constă din multe descărcări succesive care durează doar câteva zeci de milioane de secunde. Acest lucru creează efectul strălucitor.

Descărcările de fulgere sunt ca între nori separati de tunete, între un nor și pământ, iar uneori, din motive neclare, descărcarea merge vertical spre cer.

În ceea ce privește fulgerele care vin din nori în pământ, se cunosc două tipuri de ele, pozitive și negative. În plus, potrivit oamenilor de știință, descărcările pozitive, pe cât de puternice, sunt cele care duc la incendii.

Cu toții am văzut fulgerări strălucitoare pe cer când plouă. Acestea sunt sarcini electrice care trec între un nor de tunete și pământ. Asemenea taxe se numesc fulgere. Dar se pot forma numai în anumite condiții.

În interiorul norilor de tunete, masele de aer se mișcă cu o viteză extraordinară. Ele implică particule de apă din nor în mișcare. Când masele de aer se freacă de picăturile de apă, apar sarcini electrice statice. Oamenii de știință au descoperit că vârful unui nor este încărcat cu sarcini pozitive, iar particulele încărcate negativ se acumulează în partea inferioară. Pământul are întotdeauna o sarcină pozitivă. Particulele încărcate negativ ale norului vor să se repezi spre pământul încărcat pozitiv. Dar acest lucru nu se întâmplă tot timpul, deoarece suprafața pământului și norul sunt separate de un strat mare de aer, care izolează aceste sarcini unele de altele. Aerul poate separa încărcăturile numai până când ating o anumită putere. Când se acumulează suficientă putere într-un nor de tunete, particulele încărcate negativ se repezi la pământ, formând scântei uriașe sub formă de fulger.

Când fulgerul lovește pământul, observăm doar un fulger. De fapt, aproximativ o duzină de fulgere au loc în acest fulger vizibil. Particulele încărcate negativ zboară pe pământ atât de repede încât mai multe lovituri de fulgere sunt percepute ca unul singur.

După cum știți, fulgerele lovesc cele mai înalte locuri. Acest lucru se datorează faptului că sarcina pozitivă de pe suprafața pământului este întotdeauna acumulată la altitudini mai mari. Prin urmare, primul fulger lovește cele mai înalte clădiri sau copaci, care se află singure pe câmpie.

Fulgerele sunt însoțite de eliberarea unei călduri extraordinare. Temperatura în fulger ajunge la 16 mii de grade. Prin urmare, atunci când fulgerul lovește plaja, nisipul este sinterizat pe suprafața sa, formând sticlă.

Oamenii antici nu au considerat întotdeauna tunetul și fulgerul, precum și tunetul însoțitor, ca o manifestare a mâniei zeilor. De exemplu, pentru eleni, tunetul și fulgerul erau simboluri ale puterii supreme, în timp ce etruscii le considerau semne: dacă se vedea un fulger dinspre est, însemna că totul va fi bine, iar dacă scânteia în vest sau nord-vest, invers.

Ideea etruscilor a fost adoptată de romani, care erau convinși că o lovitură de fulger din partea dreaptă era un motiv suficient pentru a amâna toate planurile pentru o zi. Japonezii au avut o interpretare interesantă a scânteilor cerești. Două vajra (fulgere) erau considerate simboluri ale lui Aizen-meo, zeul compasiunii: o scânteie era pe capul zeității, pe cealaltă o ținea în mâini, suprimând cu ea toate dorințele negative ale umanității.

Fulgerul este o descărcare electrică uriașă, care este întotdeauna însoțită de un fulger și zgomote tunătoare (un canal de descărcare strălucitor, care amintește de un copac, este clar vizibil în atmosferă). În același timp, un fulger nu este aproape niciodată unul, de obicei este urmat de două, trei, ajungând adesea până la câteva zeci de scântei.

Aceste descărcări se formează aproape întotdeauna în nori cumulonimbus, uneori în nori stratus mari: limita superioară ajunge adesea la șapte kilometri deasupra suprafeței planetei, în timp ce partea inferioară aproape că poate atinge solul, rămânând nu mai sus de cinci sute de metri. Fulgerele se pot forma atât într-un nor, cât și între norii electrificați din apropiere, precum și între un nor și sol.

Un nor de tunete constă dintr-o cantitate mare de abur, condensată sub formă de slocuri de gheață (la o altitudine care depășește trei kilometri, acestea sunt aproape întotdeauna cristale de gheață, deoarece indicatorii de temperatură de aici nu se ridică peste zero). Înainte ca norul să devină furtună, cristalele de gheață încep să se miște activ în interiorul lui, în timp ce curenții de aer cald care urcă de pe suprafața încălzită îi ajută să se miște.

Masele de aer transportă cu ele bucăți mai mici de gheață, care, în timp ce se mișcă, se ciocnesc constant de cristale mai mari. Ca rezultat, cristalele mai mici sunt încărcate pozitiv, în timp ce cristalele mai mari sunt încărcate negativ.

După ce cristalele mici de gheață se adună în partea de sus și cele mari în partea de jos, partea de sus a norului este încărcată pozitiv, partea de jos negativă. Astfel, intensitatea câmpului electric din nor atinge valori extrem de mari: un milion de volți pe metru.

Când aceste regiuni încărcate opus se ciocnesc unele cu altele, la locurile de contact, ionii și electronii formează un canal prin care toate elementele încărcate se repezi și se formează o descărcare electrică - fulgerul. În acest moment, este eliberată o energie atât de puternică încât puterea sa ar fi suficientă pentru a alimenta un bec de 100 W timp de 90 de zile.

Canalul se încălzește până la aproape 30 de mii de grade Celsius, care este de cinci ori mai mare decât temperatura Soarelui, formând o lumină strălucitoare (un bliț durează de obicei doar trei sferturi de secundă). După formarea canalului, norul de tunete începe să se descarce: prima descărcare este urmată de două, trei, patru sau mai multe scântei.

O lovitură de fulger seamănă cu o explozie și provoacă formarea unei unde de șoc, extrem de periculoasă pentru orice creatură vie care se găsește în apropierea canalului. O undă de șoc cu cea mai puternică descărcare electrică aflată la câțiva metri distanță este destul de capabilă să spargă copaci, să rănească sau să rănească chiar și fără șoc electric direct:

• La o distanță de până la 0,5 m până la canal, fulgerul poate distruge structuri slabe și poate răni o persoană;
• La o distanță de până la 5 metri, clădirile rămân intacte, dar pot doborî ferestrele și pot uimi o persoană;
• La distanțe mari, unda de șoc nu suportă consecințe negative și se transformă într-o undă sonoră cunoscută sub numele de tunete.

Tunete rostogolitoare

La câteva secunde după ce s-a înregistrat un fulger, din cauza creșterii puternice a presiunii de-a lungul canalului, atmosfera se încălzește până la 30 de mii de grade Celsius. Ca urmare a acestui fapt, apar vibrații explozive ale aerului și apar tunete. Tunetele și fulgerele sunt strâns legate între ele: lungimea descărcării este adesea de aproximativ opt kilometri, astfel încât sunetul din diferite părți ale acestuia ajunge în momente diferite, formând zgomote tunătoare.

Interesant este că măsurând timpul care a trecut între tunet și fulgere, puteți afla cât de departe este epicentrul furtunii de observator.

Pentru a face acest lucru, trebuie să înmulțiți timpul dintre fulgere și tunete cu viteza sunetului, care este de la 300 la 360 m / s (de exemplu, dacă intervalul de timp este de două secunde, epicentrul furtunii este puțin mai mare). mai mult de 600 de metri de observator, iar dacă trei - la o distanță de kilometri). Acest lucru va ajuta să determinați dacă o furtună se retrage sau se apropie.

Minge de foc uimitoare

Unul dintre cele mai puțin studiate și, prin urmare, cele mai misterioase fenomene naturale este fulgerul cu minge - o minge de plasmă luminoasă care se mișcă prin aer. Este misterios, deoarece principiul formării fulgerului cu minge este încă necunoscut: în ciuda faptului că există un număr mare de ipoteze care explică motivele apariției acestui fenomen natural uimitor, au existat obiecții la fiecare dintre ele. Oamenii de știință nu au reușit să realizeze experimental formarea fulgerului cu minge.

Fulgerul cu minge poate exista o perioadă lungă de timp și se poate mișca pe o traiectorie imprevizibilă. De exemplu, este destul de capabil să plutească în aer timp de câteva secunde și apoi să se arunce în lateral.

Spre deosebire de o simplă descărcare, o minge de plasmă este întotdeauna una: până când două sau mai multe fulgere de foc au fost înregistrate simultan. Dimensiunile fulgerului cu bile variază de la 10 la 20 cm.Pentru fulgerul cu bile sunt caracteristice tonurile de alb, portocaliu sau albastru, deși se găsesc adesea și alte culori, până la negru.

Oamenii de știință nu au determinat încă indicatorii de temperatură ai fulgerului cu bile: în ciuda faptului că, conform calculelor lor, ar trebui să fluctueze de la o sută la o mie de grade Celsius, oamenii care se aflau în apropierea acestui fenomen nu au simțit căldura emanată de fulgerul cu bile.

Principala dificultate în studierea acestui fenomen este că oamenii de știință rareori reușesc să-i repare aspectul, iar mărturiile martorilor oculari pun adesea la îndoială faptul că fenomenul pe care l-au observat a fost într-adevăr un fulger. În primul rând, mărturia diferă în ceea ce privește condițiile în care a apărut: în principal a fost văzută în timpul unei furtuni.

Există, de asemenea, indicii că fulgerele cu minge pot apărea într-o zi frumoasă: coboară din nori, apar în aer sau apar din spatele unui obiect (copac sau stâlp).

O altă trăsătură caracteristică a fulgerului cu bile este pătrunderea acestuia în încăperi închise, a fost observată chiar și în carlinge (o minge de foc poate pătrunde prin ferestre, poate coborî prin canalele de ventilație și chiar zbura din prize sau televizoare). De asemenea, s-au documentat în mod repetat situații când bila de plasmă a fost fixată într-un loc și a apărut constant acolo.

Adesea, apariția fulgerului cu minge nu provoacă probleme (se mișcă liniștit în curenții de aer și după un timp zboară sau dispare). Dar, consecințe triste au fost observate și atunci când a explodat, evaporând instantaneu lichidul aflat în apropiere, topind sticla și metalul.

Posibile pericole

Deoarece apariția fulgerului cu minge este întotdeauna neașteptată, după ce ați văzut acest fenomen unic în apropierea dvs., principalul lucru este să nu intrați în panică, să nu vă mișcați brusc și să nu alergați nicăieri: fulgerul de foc este foarte susceptibil la vibrațiile aerului. Este necesar să părăsești în liniște traiectoria mingii și să încerci să stai cât mai departe de ea. Dacă o persoană se află în cameră, trebuie să mergeți încet spre deschiderea ferestrei și să deschideți fereastra: există multe povești când o minge periculoasă a părăsit apartamentul.

Nimic nu poate fi aruncat în bila de plasmă: este destul de capabilă să explodeze, iar aceasta este plină nu numai de arsuri sau pierderea conștienței, ci și de stop cardiac. Dacă s-a întâmplat că mingea electrică a prins o persoană, trebuie să o transferați într-o cameră ventilată, să o înfășurați mai cald, să faceți masaj cardiac, respirație artificială și să sunați imediat la un medic.

Ce să faci într-o furtună

Când începe o furtună și vezi că se apropie fulgerul, trebuie să găsești adăpost și să te ascunzi de vreme: o lovitură de fulger este adesea fatală, iar dacă oamenii supraviețuiesc, ei rămân adesea invalidați.

Dacă nu există clădiri în apropiere și o persoană se află pe câmp în acest moment, ar trebui să țină cont de faptul că este mai bine să se ascundă de o furtună într-o peșteră. Dar este indicat să evitați copacii înalți: fulgerul marchează de obicei cea mai mare plantă, iar dacă copacii sunt de aceeași înălțime, o lovește pe cea care conduce mai bine electricitatea.

Pentru a proteja o structură sau o structură detașată de fulgere, în apropierea acestora este de obicei instalat un catarg înalt, în vârful căruia este fixată o tijă de metal ascuțită, conectată ferm la un fir gros, la celălalt capăt se află un obiect metalic îngropat adânc în pamantul. Schema de lucru este simplă: tija dintr-un nor de tunete este întotdeauna încărcată cu o sarcină opusă norului, care, curgând în jos pe firul de sub pământ, neutralizează sarcina norului. Acest dispozitiv se numește paratrăsnet și este instalat pe toate clădirile din orașe și alte așezări umane.

Fulgerul este o descărcare puternică de energie electrică. Natura apariției sale constă în electrificarea puternică a norilor sau a suprafeței pământului. Din acest motiv, descărcările apar chiar în nori sau între doi adiacenți, sau între un nor sau sol. Majoritatea oamenilor se tem de furtuni. Fenomenul este cu adevărat înfricoșător. Norii posomorâți acoperă soarele, tunetele bubuie, fulgere, este o ploaie puternică. Dar de unde vine fulgerul, cum să explici unui copil ce se întâmplă la etaj?

De unde vin tunetele și fulgerele?

Tunetele vuie și apar fulgere. Procesul de apariție a fulgerului este împărțit în prima lovitură și toate ulterioare. Acest lucru se datorează faptului că șocul inițial creează o cale pentru descărcarea electrică. O descărcare negativă se acumulează în partea inferioară a norului.

Și suprafața pământului are o sarcină pozitivă. Din acest motiv, electronii aflați în nor sunt atrași de pământ și se grăbesc în jos. De îndată ce primii electroni ajung la suprafața pământului, se creează un canal liber pentru trecerea descărcărilor electrice, prin care electronii rămași se repetă în jos. Electronii din apropierea solului sunt primii care părăsesc canalul. Alții se grăbesc să le ia locul. Se creează o condiție în care întreaga descărcare negativă de energie iese din nor, creând un flux puternic de electricitate direcționat către pământ. Într-un asemenea moment este posibil un fulger, însoțit de un tunet.

De unde vine fulgerul cu minge?

Fulgerele se numesc minge? Un astfel de fulger este considerat un tip special, este o minge luminoasă care plutește în aer. Dimensiunea sa este de la zece la douăzeci de centimetri, culoarea este albastru, portocaliu sau alb. Temperatura unei astfel de mingi este atât de ridicată încât, în cazul unei rupturi neașteptate, lichidul din jurul acesteia se evaporă, iar obiectele din metal sau sticlă se topesc.

O astfel de minge poate exista mult timp. Când se mișcă, își poate schimba brusc direcția, poate pluti în aer pentru câteva secunde sau se poate abate brusc într-o parte.

Fulgerul cu minge se formează cel mai adesea în timpul unei furtuni, dar există momente când este văzut pe vreme însorită. Apariția sa are loc într-un singur caz, în mod neașteptat. Mingea este capabilă să coboare din nori, să apară în aer din spatele unui stâlp sau a unui copac destul de neașteptat. Ea este capabilă să pătrundă într-un spațiu închis printr-o priză, televizor.

De unde furtuna și fulgerele

Elementele au nevoie de anumite circumstanțe pentru a-și manifesta puterea. Norii electrificați creează fulgere. Dar pentru a străbate stratul atmosferic, nu fiecare nor conține suficientă putere pentru asta. Furtuna va fi considerată nor, a cărui înălțime ajunge la câteva mii de metri. Partea inferioară a norului este situată la suprafața pământului, regimul de temperatură acolo este mai mare decât în ​​partea superioară a norului, unde picăturile de apă pot îngheța.

Masele de aer sunt în continuă mișcare. Aerul cald urcă, - coboară. Când particulele se mișcă, ele devin electrificate. Potențialul inegal se acumulează în diferite părți ale norului. Când se atinge o valoare critică, apare o fulgerare, care este însoțită de bubuituri de tunet.

Fulger periculos

De obicei, prima lovitură este urmată de a doua. Acest lucru se datorează faptului că electronii din primul fulger ionizează aerul, creând posibilitatea celei de-a doua treceri a electronilor. Prin urmare, fulgerările ulterioare apar aproape fără pauze, lovind același loc. Fulgerul care iese dintr-un nor este capabil să provoace un prejudiciu semnificativ unei persoane prin descărcarea sa electrică. Chiar dacă lovitura ei este în apropiere, consecințele vor afecta negativ sănătatea.

Într-o furtună, trebuie să fii pe uscat, cât mai aproape de suprafața pământului. Este indicat să nu folosiți dispozitive mobile.

Te-ai întrebat vreodată de ce păsările stau pe fire de înaltă tensiune și o persoană, atingând firele, moare? Totul este foarte simplu - se așează pe un fir, dar curentul nu trece prin pasăre, dar dacă pasărea își bate aripa, atingând simultan două faze, va muri. De obicei, păsările mari, cum ar fi berzele, vulturii, șoimii mor în acest fel.

Deci o persoană poate atinge faza și nu i se va întâmpla nimic dacă curentul nu trece prin el, pentru aceasta trebuie să purtați pantofi cauciucați și Doamne ferește să atingeți peretele sau metalul.

Curentul electric poate ucide o persoană într-o fracțiune de secundă; lovește fără avertisment. Fulgerul lovește pământul de o sută de ori pe secundă și de peste opt milioane de ori pe zi. Această forță a naturii este de cinci ori mai fierbinte decât suprafața soarelui. O descărcare electrică lovește cu o forță de 300.000 de amperi și un milion de volți într-o fracțiune de secundă. În viața noastră de zi cu zi, credem că putem controla electricitatea care ne alimentează casele, iluminatul exterior și acum mașinile noastre. Dar electricitatea în forma sa originală este de necontrolat. Iar fulgerul este electricitate la scară enormă. Cu toate acestea, fulgerul rămâne un mare mister. Ea poate lovi pe neașteptate și calea ei poate fi imprevizibilă.

Fulgerul de pe cer nu este dăunător, dar unul din zece fulger lovește suprafața pământului. Fulgerul se împarte în mai multe ramuri, fiecare dintre acestea fiind capabilă să lovească o persoană în epicentru. Când o persoană este lovită de fulger, descărcarea curentului poate trece de la o persoană la alta dacă se ating.

Există o regulă de treizeci și treizeci: dacă vezi un fulger și în mai puțin de treizeci de secunde auzi tunete, atunci trebuie să cauți adăpost și apoi trebuie să aștepți treizeci de minute după ultima bătaie de tunet înainte de a ieși afară. Dar fulgerele nu urmează întotdeauna o ordine strictă.

Există un astfel de fenomen atmosferic ca un șurub din albastru. Fulgerul călătorește adesea până la șaisprezece kilometri dintr-un nor înainte de a lovi pământul. Cu alte cuvinte, fulgerele pot ieși din senin. Fulgerul are nevoie de vânt și apă. Când vânturile puternice ridică aerul umed, apar condițiile pentru furtuni devastatoare.

Este imposibil să descompune în componentele sale ceea ce se potrivește într-o milioneme de secundă. Una dintre credințele false este că vedem fulgerul atunci când se repezi în pământ, de fapt, vedem calea fulgerului înapoi spre cer. Fulgerul nu este o lovitură unidirecțională la pământ, ci este de fapt un inel, o cale în două direcții. Fulgerul pe care îl vedem, așa-numitul recul, faza finală a ciclului. Și când fulgerul de întoarcere încălzește aerul, apare cartea ei de vizită - tunet. Calea de întoarcere a fulgerului este acea parte a fulgerului pe care o vedem ca un fulger și o auzim ca un tunet. Curentul invers de mii de amperi și milioane de volți trec de la sol în nor.

Fulgerele șochează în mod regulat o persoană în interior. Poate pătrunde în structură în diferite moduri, prin conducte de scurgere și alimentare cu apă. Fulgerul poate pătrunde în cablajul electric, a cărui putere de curent într-o casă obișnuită nu atinge două sute de amperi și supraîncărcă cablurile electrice în salturi de la douăzeci de mii la două sute de mii de amperi. Poate cea mai periculoasă cale din casa ta duce direct la mâna ta prin telefon. Aproape două treimi din șocurile electrice din interior sunt cauzate de oameni care ridică un telefon fix în timpul unui fulger. Telefoanele fără fir sunt mai sigure în timpul furtunilor, dar fulgerele pot șoca o persoană în apropierea bazei telefonului. Nici măcar un paratrăsnet nu te poate proteja de toate fulgerele, deoarece nu este capabil să prindă fulgere pe cer.

Despre natura fulgerului

Există mai multe teorii diferite pentru a explica originea fulgerului.

De obicei, partea de jos a norului poartă o sarcină negativă, iar partea de sus poartă o sarcină pozitivă, ceea ce face ca sistemul nor-sol să arate ca un condensator gigant.

Când diferența de potențial electric devine suficient de mare, între sol și nor, sau între cele două părți ale norului, apare o descărcare cunoscută sub numele de fulger.

Este periculos să fii într-o mașină în timpul fulgerelor?

Într-unul dintre aceste experimente, un fulger mortal artificial de un metru lungime a fost îndreptat către plafonul de oțel al unei mașini în care se afla un bărbat. Fulgerul a trecut prin piele fără să facă rău unei persoane. Cum s-a întâmplat? Deoarece sarcinile de pe un obiect încărcat se resping reciproc, ele tind să se disperseze cât mai departe posibil una de cealaltă.

În cazul unui cilindru cu bilă mecanică pi, sarcinile sunt distribuite pe suprafața exterioară a obiectului.În mod similar, dacă fulgerul l dă pe acoperișul metalic al unei mașini, atunci electronii repulsivi se vor dispersa extrem de rapid de-a lungul suprafeței mașinii. și trece prin corpul ei în pământ. Prin urmare, fulgerele de pe suprafața unei mașini metalice intră în pământ și nu intră în interiorul mașinii. Din același motiv, o cușcă metalică este protecția perfectă împotriva trăsnetului. Ca urmare a fulgerului artificial care lovește o mașină cu o tensiune de 3 milioane de volți, potențialul mașinii și al corpului din ea crește la aproape 200 de mii de volți. În același timp, o persoană nu experimentează cel mai mic semn de șoc electric, deoarece nu există nicio diferență de potențial între niciun punct al corpului său.

Aceasta înseamnă că rămânerea într-o clădire bine împământătă cu un cadru metalic protejează aproape complet împotriva fulgerelor și există multe dintre acestea în orașele moderne.

Cum se poate explica că păsările stau pe fire complet calm și impune?

Corpul unei păsări așezate este ca o ramură a unui lanț (conexiune paralelă). Rezistența acestei ramuri la pasăre este mult mai mare decât rezistența firului dintre picioarele păsării. Prin urmare, curentul din corpul păsării este neglijabil. Dacă o pasăre, așezată pe un fir, a atins un stâlp cu aripa sau coada, sau conectată cumva la pământ, ar fi ucisă instantaneu de un curent care s-ar repezi prin el în pământ.

Fapte interesante despre fulgere

Lungimea medie a unui fulger este de 2,5 km. Unele descărcări se extind în atmosferă până la o distanță de până la 20 km.

Fulgerul este util: reușesc să smulgă milioane de tone de azot din aer, să-l lege și să-l trimită în pământ, fertilizând solul.

Fulgerele lui Saturn sunt de un milion de ori mai puternice decât cele pământești.

O lovitură de fulger constă de obicei din trei sau mai multe lovituri repetate - impulsuri care urmează aceeași cale. Intervalele dintre impulsurile succesive sunt foarte scurte, de la 1/100 la 1/10 s (aceasta se datorează pâlpâirii fulgerului).

Aproximativ 700 de fulgere fulgeră pe Pământ în fiecare secundă. Centrele mondiale ale furtunilor: insula Java - 220, Africa ecuatorială - 150, sudul Mexicului - 142, Panama - 132, centrul Braziliei - 106 zile de furtună pe an. Rusia: Murmansk - 5, Arhangelsk - 10, Sankt Petersburg - 15, Moscova - 20 de zile cu furtună pe an.

Aerul din zona canalului fulgerului se încălzește aproape instantaneu până la o temperatură de 30.000-33.000 ° C. În medie, aproximativ 3.000 de oameni mor anual din cauza unui fulger în lume.

Statisticile arată că există un fulger asupra unei aeronave la fiecare 5000-10.000 de ore de zbor, din fericire, aproape toate aeronavele avariate continuă să zboare.

În ciuda puterii zdrobitoare a fulgerului, este destul de ușor să te protejezi de el. În timpul unei furtuni, ar trebui să lăsați imediat locurile deschise, în niciun caz nu trebuie să vă ascundeți sub copacii liberi și, de asemenea, să fiți lângă catarge înalte și linii electrice. Nu manipulați obiecte din oțel. De asemenea, în timpul furtunilor, nu puteți folosi comunicațiile radio, telefoanele mobile. În cameră, trebuie să opriți televizoarele, radiourile și aparatele electrice.

Paratrăsnetul protejează clădirile de a fi lovit de fulger din două motive: fac posibil ca sarcina indusă asupra clădirii să se scurgă în aer, iar atunci când fulgerul lovește clădirea, o conduc în pământ.

Odată într-o furtună, ar trebui să evitați să vă adăpostiți în apropierea copacilor singuri, a gardurilor vii, a locurilor înalte și să rămâneți în spații deschise.