Молния и гроза
Молнии, возникающие в грозу и ненастье, представляют собой захватывающее и удивительное зрелище. Каждый из нас видел в вечерней дождевой мгле их ослепительные вспышки и слышал внушительные громовые раскаты.
Но мало кто поверит, что гроза — одно из наиболее опасных для человека явлений природы. Да-да, именно гроза, а не цунами, пожары, землетрясения или извержения вулканов.
Удивительно, но по количеству официально зарегистрированных смертельных случаев лишь последствия наводнений бывают более трагическими и приводят к большим человеческим жертвам. Так что люди, панически боящиеся грозы с молнией и провоцирующие тем самым насмешки со стороны, во многом правы. С грозой всегда следует быть начеку!
Шарообразная молния способна существовать длительное время и перемещаться по непрогнозируемой траектории. Например, она вполне способна зависать несколько секунд в воздухе, после чего метнуться в сторону.
Что обязательно нужно знать о грозе и молнии
- Средняя длина молнии — 2,5 км. Некоторые разряды простираются в атмосфере на расстояние до 20 км.
- Молнии также были зафиксированы на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране. Молнии Сатурна в 1 млн раз сильнее земных.
- Воздух в зоне канала молнии практически мгновенно разогревается до температуры 25 000—30 000°С.
- От удара молнии в мире в среднем погибает около 3000 человек ежегодно.
- Из деревьев молнией чаще всего поражаются тополя (27%), груши (20%), липы (12%), ели (8%), а кедровые составляют только 0,5%.
Наземные и внутриоблачные молнии
Около 90% молний, сверкающих в экваториальной полосе, — внутриоблачные. А вот жителям умеренных широт повезло меньше: здесь каждая вторая молния бьет в землю.
Когда напряженность электрического поля в грозовом облаке достигает некоего критического значения, возникает удивительный феномен. За тысячные доли секунды происходит мгновенная аккумуляция зарядов с миллиардов мельчайших, изолированных друг от друга частичек, которые находятся в облаке огромного объема (порядка нескольких км 3 ).
Лидер устремляется к земной поверхности с огромной скоростью (около 50 тыс. км/с). Однако его движение неравномерно. В среднем лидер достигает поверхности земли со скоростью 200 км/с.
По мере приближения лидера к земле возникает очередное чудо: напряженность поля на его острие стремительно растет и под ее воздействием снизу, из выступающих над землей предметов, расположенных ближе всего к лидеру, выбрасывается нить встречного стримера, сливающаяся с лидером.
Внутриоблачные молнии — это разряды, происходящие внутри облака или между облаками. В силу этого они состоят только из лидерных стадий. Зато длина этих молний-монстров может достигать 150 км!
Что такое молния
Молния представляет собой атмосферный разряд гигантского размера, сопровождающийся световой вспышкой и звуковым сопровождением. Каналы молнии на небе выглядят как сияющие ветви дерева.
Образование канала почти всегда многократное: за одной вспышкой следуют от 2 – 3 до нескольких десятков новых.
Как появляется молния
Разряд молнии в большинстве случаев исходит из кучево-дождевого, реже из слоисто-дождевого крупного облака. Возникновение явления природы отмечается в пределах тучи, между заряженными облаками, между облаком и земными объектами. Для напряжения молнии характерны невероятно высокие значения. Говоря, сколько вольт у молний, произносят страшное число – 1 млн. на метр.
Когда в туче при движении ледяных частиц и градин в противоположные стороны происходит столкновение зон с разным зарядом, в точках столкновения электроны и ионы формируют канал. По нему вниз идут заряженные частицы, образуя грозовой разряд. Вот откуда берутся молнии.
Какие бывают молнии
По определению, молния – разряд между определенными объектами. Разряды по положению в пространстве и физике делятся на несколько видов. Ниже приводятся самые распространенные виды молний:
- красный цвет молнии – признак наличия в туче дождя;
- голубой или бирюзовый – града;
- желтый – пылевых частиц;
- белый цвет сигнализирует о сухости воздуха (опасны молнии такого типа тем, что могут спровоцировать пожар).
Молния: описание, интересные факты, виды (фото)
- вызывают пожары;
- нарушают передачу радиосигналов;
- разрушают навигационную систему летящих самолетов, даже уничтожают воздушные суда;
- наносят увечья живым существам (при прямом попадании приводят к смерти).
Почему сначала молния, потом гром
Наблюдателю, видящему множество разрядов на грозовом небе, бывает сложно понять, что идет сначала – молния или гром. Вначале наблюдатель видит молнию, затем слышит раскат. Обусловлено это тем, что световая волна движется быстрее, чем звуковая. Утверждения, что бывает раньше гром, ложные. Просто очевидцы слышат раскат от предыдущей молнии, а затем сразу видят следующую.
Бывает, что разряды сверкают, а грома нет. Это физическое явление называется «тихая гроза». Она отмечается, когда молнии бьют выше 20 км над землей. Звуковая волна просто не достигает земной поверхности.
Есть и обратное явление – «холостая гроза». Раскаты слышны, но молний не видно. Существование грома без молнии невозможно, просто в данном случае разряды не видны наблюдателю.
Удивительный огненный шар
Шарообразная молния способна существовать длительное время и перемещаться по непрогнозируемой траектории. Например, она вполне способна зависать несколько секунд в воздухе, после чего метнуться в сторону.
В отличие от простого разряда, плазменный шар всегда бывает один: пока не было одновременно зафиксировано двух и больше огненных молний . Размеры шаровой молнии колеблются от 10 до 20 см. Для шаровой молнии характерны белый, оранжевый или голубой тона, хотя нередко встречаются и другие цвета, вплоть до чёрного.
Ученые еще не определили температурные показатели шаровой молнии: несмотря на то, что она по их подсчётам должна колебаться от ста до тысячи градусов Цельсия, люди, находившиеся недалеко от этого феномена, не ощущали исходившей от шаровой молнии теплоты.
Основная трудность при изучении этого феномена состоит в том, что зафиксировать его появление учёным удаётся редко, а показания очевидцев часто ставят под сомнение тот факт, что наблюдаемое ими явление действительно являлось шаровой молнией. Прежде всего, расходятся показания относительно того, в каких условиях она появилась: в основном её видели во время грозы.
Существуют также показания, что шаровая молния может появляться и в погожий день: спуститься с облаков, возникнуть в воздухе или появиться из-за какого-нибудь предмета (дерева или столба).
Ещё одной характерной особенностью шаровой молнии является её проникновение в закрытые комнаты, была замечена даже в кабинах пилотов (огненный шар может проникать через окна, спускаться по вентиляционным каналам и даже вылетать из розеток или телевизора). Также были неоднократно задокументированы ситуации, когда плазменный шар закреплялся на одном месте и постоянно там появлялся.
Нередко появление шаровой молнии не вызывает неприятностей (она спокойно движется в воздушных потоках и через какое-то время улетает или исчезает). Но, были замечены и печальные последствия, когда она взрывалась, моментально испаряя находящуюся неподалёку жидкость, плавя стекло и металл.
Интересные и малоизвестные факты о молниях.
- На расстоянии до 0,5 м до канала молния способна разрушить слабые конструкции и травмировать человека;
- На расстоянии до 5 метров постройки остаются целыми, но может выбить окна и оглушить человека;
- На больших расстояниях ударная волна негативных последствий не несёт и переходит в звуковую волну, известную как громовые раскаты.
Как появляется гром
Гром возникает по следующей причине. Ток в канале молнии образуется очень быстро. Воздух при этом очень нагревается. От этого он расширяется.
Это происходит так быстро, что напоминает взрыв. Такой толчок сильно сотрясает воздух. Эти колебания и приводят к появлению громкого звука. Вот откуда берутся молния и гром.
Читайте также: Подробная инструкция по установке и подключению домофона в многоквартирном и частном домах
Как только электричество из тучи достигнет земли и исчезнет из канала, он очень быстро охлаждается. Сжатие воздуха также приводит к раскатам грома.
Чем больше молний прошло по каналу (их может быть до 50 штук), тем продолжительнее сотрясения воздуха. Этот звук отражается от предметов и туч, и происходит эхо.
Как ⚠️ появляется молния: физика атмосферы, в результате чего
Почему есть интервал между молнией и громом
В грозу за появлением молнии следует гром. Опоздание его от молнии происходит из-за разных скоростей их движения. Звук движется с относительно небольшой скоростью (330 м/с). Это всего в 1,5 раза быстрее движения современного «Боинга». Скорость света гораздо больше скорости звука.
Благодаря такому интервалу можно определить, как далеко от наблюдателя находятся сверкающие молнии и гром.
Например, если между молнией и громом прошло 5 с, это значит, что звук прошел 330 м 5 раз. Путем умножения легко посчитать, что молнии от наблюдателя были на расстоянии 1650 м. Если гроза проходит ближе, чем 3 км от человека, она считается близкой. Если расстояние в соответствии с появлением молнии и грома дальше, то и гроза дальняя.
Для неискушенного обывателя, которому посчастливилось ни разу за свою жизнь не попасть под удар молнии, грозовой разряд представляется всего лишь вспышкой света и раскатами грома. На самом же деле молния — это достаточно сложное природное явление.
Продвигаясь все ближе к земле, и находясь уже на расстоянии в несколько десятков метров от ее поверхности, лидер вызывает на себя встречный (индуцированный) электрический разряд противоположного знака из какой-нибудь естественной или искусственной возвышенности.
Но как молния выбирает место, в которое ей лучше ударить? Дело в том, что когда лидер молнии приближается к поверхности земли, непосредственно на поверхности земли, в месте под лидером, усиливается напряженность электрического поля, и стремительно накапливается индуцированный электрический заряд.
Наконец, в том месте где индуцированного заряда накопилось больше всего, и где напряженность электрического поля оказалась выше — там и наступает критический момент — происходит пробой воздуха.
Обычно пробой происходит в возвышающийся над поверхностью земли предмет, поскольку у острия или выступа заряда накапливается больше всего. Так принято считать. Однако лидер молнии движется очень быстро, прежде всего выбирая участок с более высокой электропроводностью, меньшего электрического сопротивления.
Чтобы понизить вероятность попадания молнии прямо в здание, в вышку или в линию электропередач, данные сооружения оснащают специальными защитными средствами — молниеотводами.
Молниеотводы представляют собой заземленные металлические штыри, установленные вертикально и заостренные сверху. Заземление штыря выполняется очень качественно, с помощью металлических листов большой площади, которые закапываются в землю на уровне, где всегда имеется достаточная влажность.
Природа молнии в физике
Молния не образуется мгновенно из ничего, хоть все и происходит очень быстро. Один электрический разряд можно разделить на 2 стадии:
Ступенчатый лидер
Перед вспышкой молнии в небе можно увидеть небольшое пятно, которое движется от облака к поверхности земли. Это пятно называют «ступенчатым лидером», оно является тем самым каналом, по которому чуть позже будет произведен электрический разряд. Лидер может разветвляться, как и последующий удар молнии по этому каналу. Происходит это из-за неравномерной ионизации воздуха.
Обратная вспышка
Когда ступенчатый лидер достигает поверхности земли, по проложенному им каналу начинает течь ток. В этот момент и можно видеть основную вспышку молнии, которая сопровождается огромным выделением энергии и высокими показателями силы тока. При этом лидер всегда распространяется от тучи к земле, а яркая вспышка, которую мы называем молнией, наоборот, от земли к туче.
Молния — это явление, которое идет не от тучи к земле, а происходит между ними.
Гроза, гром, молния: характеристика явлений, причины возникновения, виды, меры безопасности
Разновидности молний
На Земле существует несколько разновидностей молний.
- Наземные (составляют всего около 25% от общего количества).
- Внутриоблачные (самое распространенное явление).
- Молнии, образующиеся в высших слоях атмосферы, которые можно увидеть только при помощи специальных приборов.
- Вулканические.
- Огни святого Эльма.
- Шаровые.
Линейная. Частый вид, образование которого мы как раз и приводили выше, описывая разряд между небом и землей. Молния представляет собой изогнутую линию с ответвлениями, один конец которой находится в небе, другой — на поверхности земли.
Молния «земля-облако» образуется, когда разряд попадает в объект, расположенный на большой высоте. Высокие предметы накапливают электростатический заряд и тем самым приманивают молнии.
Ленточная. Интересный редкий вид молнии, который представляет собой ряд одинаковых каналов, находящихся на небольшом расстоянии и параллельных друг другу. Ученые считают, что причиной данного явления выступает сильный ветер, который значительно расширяет каналы.
Пунктирная или жемчужная. Очень редкий вид, который представляет собой не сплошной разряд, а линию, состоящую из частых промежутков, похожих на пунктиры. Ученые предполагают, что такой эффект возможен по причине быстрого остывания некоторых участков молнии.
Шторовая. В отличие от других видов возникает над облаками. Внешне выглядит эффектно — как сеть разрядов. При ней можно слышать негромкий гул. Такую молнию впервые сфотографировали только в 1994 году.
Внутриоблачные или межоблачные электрические разряды бывают 2-х видов:
«Облако-облако». Самый распространенный вид молний, когда оба концы электрического разряда находятся в небе. Это происходит потому, что соседние облака имеют разные заряды и пробивают друга друга. Такой вид молнии не опасен для человека, так как не достигает поверхности земли.
Почему люди боятся гроз и молний
В качестве последнего факта в этой статье, пожалуй, приведу причины боязни грома и молнии в наше время. В первую очередь, стоит отметить, что такая боязнь называется бронтофобией и чаще всего встречается у молодых людей до 25 лет и преимущественно у девушек.
Больше всего случаев боязни грозы встречается у детей, но не редки случаи, когда этот страх проносится через всю жизнь, почти не ослабевая. Это может произойти даже из-за однократного сильного испуга, когда ребенок встретился с этим явлением, не будучи готов к нему и ничего не зная о нем.
Раскаты грома имеют определенную тональность, которая воспринимается на подсознательном уровне, а яркая вспышка света в темноте, когда ночь озаряется как днем, но фиолетовым свечением, вызывает еще больше страха. Особенно это актуально для детей до четырех лет, которые просто не знают чего ждать от нового явления.
Также есть и генетический момент, ведь наши предки не были так защищены, как мы. У них не было понимания, о котором я уже писал выше, и надежного жилища. Деревянные и соломенные дома сгорали от удара молнии, деревья падали, а людей часто убивало на месте.
Все это приводило, приводит и будет приводить к появлению у людей бронтофобии, которая не мешает жить в прямом понимании этого слова, но делает ее не комфортной в дождливые дни. Приходится с этим мириться.
Удивительный огненный шар
Меры безопасности во время грозы
При грозе в зависимости от ситуации следует принять соответствующие меры безопасности:
- Если человек находится дома, то не следует выходить наружу до полного прекращения грозы. Окна должны быть крепко закрыты. Во время грозы не рекомендуется топить печь. Выходящий дым провоцирует разряд. Причина – высокая электропроводимость. Аналогичное свойство имеют телевизионные антенны и электропроводка. Телевизор и компьютер стоит отключить. Телефоном нельзя пользоваться рядом с окном. Старые деревья растущие возле дома могут стать мишенью для молнии, поэтому стоит отойти от стен расположенных рядом.
- Правила поведения при грозе на улице стоит соблюдать особенно тщательно. Первым делом нужно спрятаться в ближайшем здании. Чем больше здание, тем лучше. Прятаться в небольших строениях, вроде сараев, и под деревьями – опасно. При отсутствии подходящего укрытия нужно лечь на землю. Рядом с землей не должно быть водоемов. Нельзя касаться металлических предметов. Не делать резких движений – бег притягивает молнию.
- Находясь в лесу, нужно перейти в область с низкой растительностью. Высокие деревья притягивают молнии, от них следует держаться подальше. Стоит обратить внимание на внешний вид деревьев поблизости. Следы удара на коре указывают на повышенную электропроводность почвы. Эту область следует покинуть незамедлительно.
- Не стоит передвигаться на транспорте в грозу. Чтобы избежать удара молнии, автомобиль нужно остановить, плотно закрыть окна, опустить антенну. Двухколесный транспорт необходимо покинуть и держаться на расстоянии более 20 метров от него до окончания грозы.
При шаровой молнии нужно сохранять спокойствие. Необходимо оставаться на своем месте, не производить минимальных движений конечностями.
В природе существует также явление, называемое сухая гроза. Оно возникает нечасто, наблюдается в областях муссонного климата. Сухая гроза возникает, когда осадки из-за высокой температуры не долетают до земной поверхности, испаряются на лету.
Откуда берется шаровая молния
- Неравномерное нагревание пограничного воздушного слоя. Конвекция возникает над водоемом и землей.
- Вытеснение тепла холодными воздушными массами.
- Поднимающийся воздух в горной местности.
