Блискавка - одне з найзагадковіших, непередбачуваних, які лякають, небезпечних для життя і одночасно чарівних, зачаровують явищ природи. Вони викликають самі суперечливі почуття - захоплення і страх! На превеликий жаль це явище несе в собі горе - руйнування, каліцтва, смерть. В ході прогресу людина поступово приборкує стихії, природні явища, частіше перетворюючи їх силу на користь - гідроелектростанції, вітрогенератори. Блискавку приручусь, неприборканого ... Зможеш від неї захиститися - і то добре.
У чому ж полягає природа блискавки?
Пам'ятайте не хитра експерименти на уроках фізики, з ебонітовою паличкою і шматком вовни. При терті відбувається електризація. Цей складний процес можна пояснюється просто. Зазвичай кожен предмет має нейтральний заряд, так як на ньому знаходяться частинки протилежно «зарядженої» пилу, яка і нейтралізує заряд тіла. При терті палички про шматок вовни частинки пилу знімаються і тіло набуває заряд, дія якого видно, якщо піднести паличку до волосся - вони прилипають до палички, як би замінюючи собою зняту пил, щоб ебонітового тіло знову стало нейтрально зарядженим. Простіше кажучи, електризація - зняття з предмета «зарядженої» пилу.
Важливо зрозуміти, що таке грозову хмару, адже саме воно є «творцем» блискавки. Хмара складається з пари, але частина цього пара конденсуватися, перетворившись в крапельки і крижинки. Хмара, як кольорове желе, має кілька шарів: на відстані до 3-4 км воно складається з пари, крапель, вище з крижинок. Адже на висоті кількох кілометрів температура значно нижче, ніж на землі.
Щоб зрозуміти походження блискавки, розглянемо верхній шар - крижинки.
Потоки теплого повітря, що піднімаються з землі призводять крижинки в рух: найлегші і дрібні переміщаються в верхню частину хмари, ті, що побільше да важче залишаються внизу. Рухаючись вгору, маленькі крижинки стикаються з великими - при цьому виникає тертя. В результаті частинки, що залишаються внизу заряджаються негативно, а ті, що прагнуть вгору, заряджаються позитивно. Листкове хмара набуває позитивно заряджений верхній шар, і негативно заряджений нижній. Така напружена обстановка повинна розрядитися, тому потік негативного заряду спускається на землю. Ми спостерігаємо блискавку! Після того, як хмара розрядилася, процес повторюється.
Проте, такий процес утворення молі не зовсім вірний. Адже для того, щоб утворився потрібний розряд, напруга в хмарі має сягати 2500 кв / м. Насправді ж в хмарі утворюється лише близько 400 кВ / м. Так звідки ж беруться ті необхідні відсутні кВ? Існують космічні промені (частки високих енергій), які потрапляють на землю щосекунди. Зіткнувшись з молекулою повітря, космічний промінь іонізує її - з'являється величезна кількість електронів з високою енергією. При попаданні в електричне поле між землею і хмарою вони розвивають швидкості світла, викликаючи тим самим масу електронів, які рухаються з ними до землі. Їх іонізований шлях використовує грозову хмару, щоб випустити розряд.
Всі бачили, що блискавка має вигляд ламаної прямої. Термін «ступінчастий лідер» означає утворення шляху блискавки. Чому ж він ступінчастий? Справа в тому, що кожна сходинка - це місце, де електрони, які розігналися практично до швидкості світла, стикаються з молекулами повітря. Через це змінюється траєкторія шляху розряду. Блискавка - своєрідна батарейка для землі. Вона заряджає електричне поле землі. У спокійну погоду земля розряджається, а гроза допомагає їй зарядитися.
Більшість людей навіть і не здогадується скільки видів блискавки буває - лінійна, кульова, четочная, струмові струменя, блакитні струмені, спрайт, форми сидять розрядів і вогнів святого Ельма. Всі вони небезпечні і мають значні відмінності за зовнішнім виглядом.
Для утворення такої блискавки потрібно кілька сотень кубічних кілометрів повітря, достатня для утворення блискавки висота і потужний тепловий двигун - Земля. Готово! Тепер візьмемо повітря і послідовно почнемо його нагрівати. Коли він почне підніматися, то з кожним метром підйому нагріте повітря охолоджується, поступово стаючи холодніше й холодніше. Вода конденсується в усі більші краплі, утворюючи грозову хмару. Темно-фіолетові хмари над горизонтом, побачивши яких замовкає все (затишшя перед грозою) - це і є грозові хмари, які народжують блискавки і гром.Молніі утворюються в результаті розподілу електронів в хмарі, позитивно заряджений верх хмари, а негативно - низ. В результаті чого отримуємо дуже потужний конденсатор, який може час від часу розряджатися в результаті стрибкоподібного перетворення звичайного повітря в плазму. Це відбувається через все сильнішою іонізації атмосферних шарів, близьких до грозових хмар. Плазма утворює своєрідні канали, які, при з'єднанні з землею, і служать відмінним провідником для електрики. Хмари постійно розряджаються по цих каналах, і ми спостерігаємо молніі.Температура повітря в місці проходження блискавки досягає 30 тисяч градусів, а швидкість поширення - 200 тисяч км / год. Кількох блискавок досить для електропостачання невеликого міста на кілька місяців.
Такі блискавки утворюються в результаті накопичився електростатичного заряду на вершині найвищої об'єкта на землі, що робить його дуже привабливим для блискавки.
Під час пробиття електричним зарядом повітряного прошарку між вершиною зарядженого об'єкта і нижньою частиною грозової хмари і утворюється блискавка земля-хмара.
Чим вище об'єкт, тим більше шансів потрапляння в нього блискавки. Від сюди і рада - під час грози не ховатися під високими деревами.
Так само, блискавки можуть виникати і між окремими хмарами. Хмари як би кидають електричні заряди один в одного. Оскільки верхня частина хмари заряджена позитивно, а нижня - негативно, поруч знаходяться грозові хмари можуть прострілювати електричними зарядами один одного. Частим явищем буває блискавка пробиває одна хмара, і більш рідкісним явищем - блискавка, яка виходить від одного хмари до іншого.
Ця блискавка не б'є в землю, вона поширюється в горизонтальній площині по небу. Іноді така блискавка може поширюватися по чистому небу, виходячи від однієї грозової хмари. Такі блискавки дуже потужні і дуже небезпечні.
Вона виглядає як кілька блискавок, що йдуть паралельно один одному. У появі їх немає ніякої загадки. Якщо дме сильний вітер, він може розширювати канали з плазми, про які ми писали вище, і в результаті утворюється ось така ось диференційована блискавка.
Її ще називають пунктирною. Вкрай рідкісна блискавка. Існує в природі, але як утворюється - поки що можна тільки здогадуватися. Є припущення, що пунктирна блискавка утворюється в результаті швидкого охолодження деяких ділянок треку блискавки, що і перетворює звичайну блискавку в пунктирну.
Кульова блискавка являє собою куля, що світиться. Діаметр його зазвичай від 12 до 25 см. Шар вільно плаває по повітрю. Вважають, що «прожити» кульова блискавка може лише кілька секунд. Однак очевидці стверджують, що образ про
Кульова блискавка недостатньо вивчена. Вона виникає непередбачено і так само зникає. Хоча є спеціальні лабораторії, в яких створюють і вивчають кульові блискавки.
Зустрічаються дуже рідко. Таке явище більш поширене в горах. Частими жертвами стають альпіністи. Це стік електричного заряду по шляху, залишеному лінійної блискавкою. Спеціально отримати їх можна, запустивши в грозову хмару ракету з дротовим хвостом. Заряд буде стікати по дроті. У будинок така блискавка може потрапити через димохід, відкриту кватирку, по дротах. Хоча іноді електричні струменя проробляють у вікні дірку, через яку і проникають в будинок.
У гарну погоду струмові струменя теж можуть з'являтися, необхідна умова для цього - сильний вітер. В такому випадку струмові струменя ледве помітні блакитним світінням.
Вогні святого Ельма
Це незвичайне явище природи, що вражає своєю красою. Зазвичай воно з'являється вночі у вигляді світіння на шпилях, вежах, щоглах кораблів. За назвою можна здогадатися, що і цей тип блискавок сприймався, як знак, даний богами. Справа в тому, що одного разу прихожанин церкви Св. Ельма побачили дивне сяйво, що охоплює хрест і частина купола. Цей феномен був сприйнятий як знамення боже. Звідси і назва. Ось тільки подібні видовища зустрічалися і раніше. Наприклад, в Древній Греції. Там блискавку називали «вогнями Кастора і Пуллукса», вважаючи світіння тими самими зірками, в які Зевс перетворив двох братів близнюків.
Насправді ж все набагато простіше. Світіння вогнів святого Ельмa з'являється в сухий нaелектрізовaнной атмосфері, коли величина напруженості електричного поля досягає десятків або сотень тисяч вольт нa метр. При цьому в повітрі повинні знаходитися тверді діелектричні частинки. Це може бути пил, пісок або навіть сніг. Під дією вітру частки труться одна об одну. Це призводить до локального збільшення напруженості електричного поля. Так з'являються «знамення» у вигляді вогнів святого Ельма.
Спрайт - це блискавки в космосі. Спрайт описуються як спалахи високо в атмосфері, між 56 і 128 км від поверхні, набагато вище, ніж висота між 11 і 16 км, де фіксуються звичайні мови блискавок. Спрайт супроводжують майже будь-яку грозу, проте їх дуже важко помітити. Ці розряди з'являються на висоті від 55 до 130 км. Для порівняння, «звичайні» блискавки утворюються на висоті не більше 16 км.
Спрайт були вперше зафіксовані в 1989 році, причому це відбулося випадково. Астрономи, калібровані камеру для спостереження зірок, навели її на верхні шари атмосфери, де несподівано «засікли» дивні спалахи.
Спрайт найчастіше з'являються не по одному, а групами. Вчені показали, що незвичайні розряди найчастіше організовуються по колу. Спрайт над грозою нагадують свічки на пирозі діаметром до 70 км. Спрайт не висять в небі нерухомо, а здійснюють "танцюючі" рухи.
Спрайт, які відбуваються тільки в поєднанні з грозою, ніколи не виникають самі по собі і нагадують схожі природні явища, які атмосферні електрики прозвали 'ельфи', 'гобліни' і 'тролі', стверджує Прайс. Ці спалахи так називаються завдяки тому, що вони як би 'танцюють' в небі.
Застосування нових технік зйомки відкрило кругову структуру спрайтів, яка дуже схожа на свічки в торті іменинника. За допомогою тріангуляціонного методу Прайс і його колеги змогли обчислити розміри спрайтів. Свічки спрайтів досягають 24 км у висоту, а скупчення свічок - 72 км в ширину.
Це неймовірно красиві блискавки, які з'являються при виверженні вулкана. Ймовірно, газо-пилової заряджений купол, що пробиває відразу кілька шарів атмосфери, викликає тертя, оскільки сам несе досить значний заряд. Виглядає все це красиво, але моторошно. Учені поки не знають точно, чому такі блискавки утворюються.