Как называется природный электрический разряд?
Я помню, как в детстве всегда боялась грозы. Боялась громкого гула грома, когда казалось, что огромный грозный Бог ругает нас за что-то, но больше всего меня пугали яркие вспышки света – молнии. Они всегда возникали внезапно и были ужасающе прекрасны. С тех пор прошло уже немало лет, и я больше не прячусь от грозы под одеяло.
Для того, чтобы не бояться разных природных явлений, нужно знать и понимать их специфику и особенности.
Природный электрический разряд
Каждый из нас сталкивался с природным электричеством, мы все являемся своеобразными носителями заряженных частиц и можем вызывать статическое электричество, но в масштабах планеты возникающие электрические разряды гораздо мощнее, грандиознее и зрелищнее.
Самые известные природные электрические разряды:
- северное сияние;
- молнии;
- грязные грозы;
- огни святого Эльма и другие.
Каждый из данных феноменов поражают своей красотой, но молнии, бесспорно, еще и впечатляют своей силой и мощью.
Какие бывают молнии
Человек всегда поражался данному природному явлению, а ученые издавна пытаются изучить и подчинить этот вид энергии. Конечно, многое про молнии уже известно, но до сих пор это явление еще до конца не изучено.
Молния – это возникающий в атмосфере природный разряд больших скоплений электронов. В зависимости от направления и вида данных разрядов различают линейные, шаровые и жемчужные молнии. Наиболее изучены и чаще всего возникают именно линейные.
В зависимости от того, где возникают и куда они ударяют, различают наземные молнии, которые ударяют в землю, внутриоблачные и молнии в верхней атмосфере, такие как эльфы, джеты и спрайты.
Энергия молний всегда впечатляла и ужасала человека, вызывая пересуды и суеверия. А сейчас данные разряды люди мечтают использовать и даже подчинить себе, но пока это возможно лишь в рассказах и кино.
Так, например, в фильме «Назад в будущее» главный герой использует энергию молнии для того, чтобы вернуться в свое время, но, может, в будущем мы все-таки сможем управлять данной энергией.
Я думаю, что не нужно быть электриком для того, чтобы понять, как выглядит электрический разряд в природе. Большинство людей боятся этого природного явления и стараются избегать. Нередко фиксировались летальные случаи, связанные с этим фактором. И говорю я о молниях.
Что такое молния
В атмосфере наблюдаются электрические разряды, которые чаще всего происходят во время прохождения грозы. Такие явления называются молнией. Они выглядят, как яркая световая вспышка, а в сопровождении идет гром. Но не стоит думать, что они бывают только на Земле, я читал, что на Сатурне, Юпитере и на соседней Венере также фиксировали разряды.
Мощность молнии не сравнится с электричеством в наших розетках. Сила тока этого природного чуда может быть выше сотни тысяч ампер, в то время как напряжение колеблется от десяти миллионов до миллиарда вольт. Говоря о молниях, можно выделить самые известные факты о них:
- в пределах Альп зафиксировали самую продолжительную молнию (7,74 секунды);
- в Оклахоме наблюдали самую длинную молнию в 2007 году (321 км);
- самая большая сила тока в молнии достигла 500 тысяч ампер.
Люди научились даже использовать молнии в своих целях (извлекать электричество). А наибольший вклад в изучение этого явления сделал Франклин (физик из Америки).
Разновидности молний
Чаще всего я наблюдаю молнию во время дождя, но это не всегда так. Она также может возникать во время торнадо или при извержении вулкана, а также при пылевых бурях. Существует понятие наземной молнии, которая ударяет в землю и выделяется внутриоблачная молния. В верхних слоях атмосферы выделяются джеты, эльфы и спрайты. Первые выглядят, как трубки в виде конуса синеватого цвета. Их высота колеблется от 45 до 70 километров. Эльфы — это очень большие вспышки в виде конуса на высоте 100 километров, а в диаметре — 400 километров. Появление спрайтов обязательное в любую грозу. Высота их действия — до 130 километров. Тяжело назвать их молниями, ведь они бьют вверх из облака и зафиксированы были случайно.
Сообщество энергетиков
Данное сообщество создано компанией «ЕМГ» для людей, которые имеют какое-либо отношение к энергетике
December 2012
| S | M | T | W | T | F | S |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | ||||||
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 |
| 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 |
| 30 | 31 |
Электричество в природе
Конечно, когда мы говорим о природном проявлении электричества, то каждому на ум приходят молнии. Хотя сначала ещё было не понятно, что они собой представляют, а их электрическая природа была установлена только в 18 веке, когда началось активное изучение этого феномена в совокупности с ранее полученными знаниями. Кстати, по одной из версий, именно молнии повлияли на появления жизни на Земле, потому, что без них бы не начался бы синтез аминокислот.
Говоря о природе электричества, нельзя не упомянуть о самом главном проявлении его в природе. Ведь именно там человек столкнулся с ним впервые, именно в природе он начал его изучать и старался понять, и делал первые попытки приручить и извлечь пользу для себя.
Молния представляет собой гигантский электрический искровой разряд между облаками и земной поверхностью, или между облаками, или между разными частями облака. Форма молнии обычно похожа на разветвленные корни разросшегося в поднебесье дерева. Длина линейной молнии составляет несколько километров, но может достигать 20 км и более. Основной канал молнии имеет несколько ответвлений длиной 2-3 км. Диаметр канала молнии составляет от 10 до 45 см. Длительность существования молнии составляет десятые доли секунды. Средняя скорость движения молнии 150 км/с. Сила тока внутри канала молнии доходит до 200000 А. Температура плазмы в молнии превышает 10000°С. Напряженность электрического поля внутри грозового облака составляет от 100 до 300 вольт/см, но перед разрядом молнии в отдельных небольших объемах она может доходить до 1600 вольт/см. Средний заряд грозового облака составляет 30-50 кулонов. В каждом разряде молнии переносится от 1 до 10 кулонов электричества. Наряду с наиболее распространенной линейной молнией иногда встречаются ракетообразная, четочная и шаровая молнии. Ракетообразная молния наблюдается очень редко. Она длится 1-1,5 сек и представляет собой медленно развивающийся между облаками разряд. К весьма редким видам молнии следует отнести и четочную. Она имеет общую длительность 0,5 сек и представляется глазу на фоне облаков в виде светящихся четок диаметром около 7 см. Шаровая молния в большинстве случаев представляет собой сферическое образование диаметром у земной поверхности 10-20 см, а на высоте облаков до 10 м. На Земле ежесекундно наблюдается в среднем около 100 разрядов линейной молнии, средняя мощность, которая затрачивается в масштабе всей Земли на образование гроз равняется 1018 эрг/сек. Интересно отметить, что энергия конденсации, выделяющаяся в грозовом облаке средних размеров с площадью основания около 30 км2 при дожде средней интенсивности, составляет около 1021 эрг. То есть, энергия, выделяющаяся при выпадении осадков из грозового облака, значительно превышает его электрическую энергию.
Наиболее часто молния возникает в кучево-дождевых облаках, тогда они называются грозовыми; иногда молния образуются в слоисто-дождевых облаках, а также при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях.
Обычно наблюдаются линейные молнии, которые относятся к так называемым, безэлектродным разрядам, так как они начинаются (и кончаются) в скоплениях заряженных частиц. Это определяет их некоторые, до сих пор необъяснённые свойства, отличающие молнии от разрядов между электродами. Так, молнии не бывают короче нескольких сотен метров; они возникают в электрических полях значительно более слабых, чем поля при межэлектродных разрядах; сбор зарядов, переносимых молнией, происходит за тысячные доли секунды с мириадов мелких, хорошо изолированных друг от друга частиц, расположенных в объёме несколько км3. Наиболее изучен процесс развития молнии в грозовых облаках, при этом молнии могут проходить в самих облаках — внутриоблачные молнии, а могут ударять в землю — наземные молнии. Для возникновения молнии необходимо, чтобы в относительно малом (но не меньше некоторого критического) объёме облака образовалось электрическое поле с напряжённостью, достаточной для начала электрического разряда (
1 МВ/м), а в значительной части облака существовало бы поле со средней напряжённостью, достаточной для поддержания начавшегося разряда (
0,1-0,2 МВ/м). В молнии электрическая энергия облака превращается в тепловую и световую.
Разряды молний могут происходить между соседними наэлектризованными облаками или между наэлектризованным облаком и землей. Разряду предшествует возникновение значительной разности электрических потенциалов между соседними облаками или между облаком и землей вследствие разделения и накопления атмосферного электричества в результате таких природных процессов, как дождь, снегопад и т.д. Возникшая таким образом разность потенциалов может достигать миллиарда вольт, а последующий разряд накопленной электрической энергии через атмосферу может создавать кратковременные токи от 3 до 200 кА.
Для объяснения электризации грозовых облаков был разработан ряд теорий. В 1929 Дж.Симпсон предложил теорию, которая объясняет электризацию дроблением дождевых капель потоками воздуха. В результате дробления падающие более крупные капли заряжаются положительно, а остающиеся в верхней части облака более мелкие – отрицательно. В основе индукционной теории, предложенной в 1885, лежит предположение о том, что электрические заряды разделяются электрическим полем Земли, имеющей отрицательный заряд.
В теории свободной ионизации Ч.Вильсона предполагается, что электризация возникает как результат избирательного накопления ионов находящимися в атмосфере капельками разных размеров. Возможно, что электризация грозовых облаков осуществляется совместным действием всех этих механизмов, а основным из них является падение достаточно крупных частиц, электризуемых трением об атмосферный воздух.
И напоследок интересный факт:
Молнии в 6 раз чаще попадают в мужчин, чем в женщин.
Только в США от молний ежегодно страдает около 1000 человек, 200 из которых гибнет. Человеческое тело является хорошим проводником, его мускулы и кровеносные сосуды в значительной степени состоят из воды, а его нервы способны переносить электрические сигналы. Интересно, что 86% жертв – мужчины. То ли у них физиология особенная, избыток тестостерона, то ли они бывают на свежем воздухе чаще женщин, проводящих большую часть жизни дома. Но все же человек имеет значительные шансы на выживание во время удара молнии. Конечно, температура во время разряда очень высока, но длится он обычно недолго и не всегда приводит к серьезным ожогам. Основной ток молнии часто проходит по поверхности тела, поэтому большинство пораженных молнией людей не умирают.
Человеку, которого гроза застала на открытом месте, будь то на рыбалке, охоте или загородной прогулке надо попытаться найти заземленное убежище. Таким убежищем может послужить лес. Не рекомендуется прятаться возле одиноких деревьев, поскольку возможно короткое замыкание между деревом и человеком (сопротивление человека около 500 Ом – меньше, чем у дерева). Нельзя во время грозы плавать в воде, поскольку вода является хорошим проводником электричества.
Признаком того, что вы находитесь в электрическом поле, могут послужить вставшие дыбом волосы, которые начнут издавать легкое потрескивание. Но это только сухие волосы. Если поблизости нет убежища, для уменьшения опасности во время грозы лучше сесть на корточки в наиболее низком месте и переждать ненастье. Если гроза успешно миновала, можно продолжить занятие своим делом. Если же молния вас задела, но вы еще в состоянии думать, следует как можно скорее обратиться к врачу. Медики полагают, что человек, выживший после удара молнии, даже не получив сильных ожогов головы и тела, впоследствии может получить осложнения в виде отклонений в сердечно-сосудистой и невралгической деятельности от нормы. Впрочем, может и обойтись.
Известен случай паркового смотрителя из США Роя Сэлливана, в которого на протяжении жизни семь раз (в период с 1942 по 1977 год) била молния, притом весьма не слабо, с потерей пальцев, ожогом груди, спины и конечностей, два раза на его голове загорались волосы. Однако умер он не от грозы, а покончил с собой от неразделенной любви. Хотя и не доказано, что причиной избыточных чувств не могли стать и молнии.
Posted on Mar. 14th, 2012 at 12:55 pm | Link | Leave a comment | Share | Flag