Čo robí blesky. Odkiaľ pochádzajú hromy a blesky? Ľudská činnosť spôsobujúca blesky

doktor biologických vied, kandidát fyzikálnych a matematických vied K. BOGDANOV.

Na rôznych miestach Zeme sa v danom čase rozžiari viac ako 2 000 búrok. Každú sekundu udrie na zemský povrch asi 50 bleskov a v priemere do každého jeho štvorcového kilometra zasiahne blesk šesťkrát do roka. B. Franklin tiež ukázal, že blesk zasahujúci Zem z mrakov sú elektrické výboje, ktoré na ňu prenášajú záporný náboj niekoľkých desiatok príveskov a amplitúda prúdu pri údere blesku je od 20 do 100 kA. Vysokorýchlostná fotografia ukázala, že výboj blesku trvá niekoľko desatín sekundy a pozostáva z niekoľkých ešte kratších výbojov. O blesky sa vedci zaujímali už dlho, no v dnešnej dobe vieme o ich povahe len o niečo viac ako pred 250 rokmi, hoci ich dokázali zaznamenať aj na iných planétach.

Veda a život // Ilustrácie

Schopnosť elektrifikovať trením rôznych materiálov. Materiál z trecieho páru, ktorý je v tabuľke vyššie, je nabitý kladne a pod ním záporne.

Záporne nabitá spodná časť oblaku polarizuje zemský povrch pod sebou tak, že je kladne nabitý a keď nastanú podmienky na elektrický prieraz, dôjde k výboju blesku.

Rozloženie frekvencie búrok na povrchu pevniny a oceánov. Najtmavšie miesta na mape zodpovedajú frekvenciám nie viac ako 0,1 búrky za rok na kilometer štvorcový a najjasnejšie - viac ako 50.

Dáždnik s bleskozvodom. Model sa predával v 19. storočí a bol žiadaný.

Streľba kvapalinou alebo laserom na búrkový mrak visiaci nad štadiónom odkloní blesk na stranu.

Niekoľko úderov bleskov spôsobených štartom rakety do búrkového mraku. Ľavá zvislá čiara je stopa rakety.

Veľký „rozvetvený“ fulgurit s hmotnosťou 7,3 kg, ktorý autor našiel na okraji Moskvy.

Duté valcové úlomky fulguritu vytvorené z roztaveného piesku.

Biely fulgurit z Texasu.

Blesky sú večným zdrojom dobíjania elektrického poľa Zeme. Na začiatku 20. storočia sa na meranie elektrického poľa Zeme používali atmosférické sondy. Jeho sila na povrchu sa ukázala byť asi 100 V/m, čo zodpovedá celkovému náboju planéty asi 400 000 C. Ako nosiče náboja v zemskej atmosfére slúžia ióny, ktorých koncentrácia s výškou stúpa a maximum dosahuje vo výške 50 km, kde sa pôsobením kozmického žiarenia vytvorila elektricky vodivá vrstva ionosféra. Preto je elektrické pole Zeme poľom guľového kondenzátora s aplikovaným napätím asi 400 kV. Pôsobením tohto napätia preteká z horných vrstiev do spodných vrstiev prúd 2-4 kA, ktorého hustota je 1-2. 10 -12 A/m 2 a uvoľňuje sa energia až 1,5 GW. A toto elektrické pole by zmizlo, keby nebolo blesku! Preto sa za dobrého počasia elektrický kondenzátor - Zem - vybíja a počas búrky sa nabíja.

Človek necíti elektrické pole Zeme, pretože jeho telo je dobrý vodič. Preto je náboj Zeme aj na povrchu ľudského tela a lokálne skresľuje elektrické pole. V búrkovom mraku sa hustota kladných nábojov indukovaných na zemi môže výrazne zvýšiť a intenzita elektrického poľa môže presiahnuť 100 kV / m, čo je 1000-násobok jeho hodnoty za dobrého počasia. V dôsledku toho sa kladný náboj každého vlasu na hlave človeka stojaceho pod mrakom zvyšuje o rovnakú hodnotu a navzájom sa odpudzujú a stoja na konci.

Elektrifikácia - odstránenie "nabitého" prachu. Aby sme pochopili, ako oblak oddeľuje elektrické náboje, spomeňme si, čo je elektrizácia. Najjednoduchší spôsob, ako nabiť telo, je trieť ho o niečo iné. Elektrifikácia trením je najstarší spôsob získavania elektrických nábojov. Samotné slovo "elektrón" v preklade z gréčtiny do ruštiny znamená jantár, pretože jantár bol vždy negatívne nabitý pri trení o vlnu alebo hodváb. Veľkosť náboja a jeho znamienko závisí od materiálov trecích telies.

Predpokladá sa, že telo predtým, ako sa trelo o iné, je elektricky neutrálne. Ak totiž vo vzduchu zostane nabité teleso, začnú sa naň lepiť opačne nabité prachové častice a ióny. Na povrchu akéhokoľvek telesa sa teda nachádza vrstva „nabitého“ prachu, ktorý náboj telesa neutralizuje. Preto elektrifikácia trením je proces čiastočného odstraňovania „nabitého“ prachu z oboch telies. V tomto prípade bude výsledok závisieť od toho, ako lepšie alebo horšie sa "nabitý" prach odstráni z trecích telies.

Cloud je továreň na výrobu elektrických nábojov. Je ťažké si predstaviť, že existuje niekoľko materiálov uvedených v tabuľke v cloude. Na telesách sa však môže objaviť rôzne „nabitý“ prach, aj keď sú z rovnakého materiálu – stačí, že sa líši povrchová mikroštruktúra. Napríklad, keď sa hladké telo obtrie o drsné, obe budú elektrifikované.

Búrkový mrak je obrovské množstvo pary, z ktorej časť kondenzovala do drobných kvapôčok alebo ľadových kryh. Horná časť búrkového mraku môže byť vo výške 6-7 km a spodná časť visí nad zemou vo výške 0,5-1 km. Nad 3-4 km sa oblaky skladajú z ľadových kryh rôznej veľkosti, keďže teplota je tam vždy pod nulou. Tieto ľadové kryhy sú v neustálom pohybe, ktorý spôsobujú stúpajúce prúdy teplého vzduchu z rozpáleného povrchu zeme. Malé kúsky ľadu sa dajú ľahšie unášať stúpajúcimi prúdmi vzduchu ako veľké. Preto „svižné“ malé ľadové kryhy, pohybujúce sa do hornej časti oblaku, neustále narážajú na veľké. Pri každej takejto zrážke dochádza k elektrifikácii, pri ktorej sa veľké kusy ľadu nabijú negatívne a malé kladne. V priebehu času sú pozitívne nabité malé kúsky ľadu v hornej časti oblaku a negatívne nabité veľké v spodnej časti. Inými slovami, horná časť búrky je nabitá kladne, zatiaľ čo spodná časť je nabitá záporne. Všetko je pripravené na výboj blesku, pri ktorom dôjde k rozpadu vzduchu a na Zem prúdi záporný náboj zo spodnej časti búrkového mraku.

Blesk je pozdrav z vesmíru a zdroj röntgenového žiarenia. Samotný oblak sa však nedokáže zelektrizovať tak, aby spôsobil výboj medzi jeho spodnou časťou a zemou. Sila elektrického poľa v búrkovom oblaku nikdy nepresiahne 400 kV/m a k elektrickému rozpadu vo vzduchu dochádza pri sile vyššej ako 2500 kV/m. Na vznik blesku je preto okrem elektrického poľa potrebné aj niečo iné. V roku 1992 ruský vedec A. Gurevič z Fyzikálneho inštitútu. P. N. Lebedev z Ruskej akadémie vied (FIAN) naznačil, že kozmické žiarenie, vysokoenergetické častice, ktoré dopadajú na Zem z vesmíru rýchlosťou blízkou svetla, môže byť istým druhom vznietenia pre blesk. Tisíce takýchto častíc bombardujú každú sekundu každý štvorcový meter zemskej atmosféry.

Podľa Gurevichovej teórie častica kozmického žiarenia, ktorá sa zrazí s molekulou vzduchu, ju ionizuje, čo vedie k vytvoreniu obrovského množstva vysokoenergetických elektrónov. Akonáhle sú elektróny v elektrickom poli medzi mrakom a zemou, sú zrýchlené na rýchlosť takmer svetla, ionizujúc dráhu ich pohybu, a tak spôsobujú lavínu elektrónov pohybujúcich sa s nimi k Zemi. Ionizovaný kanál vytvorený touto lavínou elektrónov využíva blesk na výboj (pozri „Veda a život“ č. 7, 1993).

Každý, kto videl blesky, si všimol, že nejde o jasne žiariacu priamku spájajúcu oblak a zem, ale o prerušovanú čiaru. Preto sa proces vytvárania vodivého kanála pre výboj blesku nazýva jeho "krokový vodca". Každý z týchto „krokov“ je miestom, kde sa elektróny zrýchlené na rýchlosť blízku svetlu zastavili v dôsledku zrážok s molekulami vzduchu a zmenili smer pohybu. Dôkazom takejto interpretácie stupňovitého charakteru blesku sú röntgenové záblesky, ktoré sa zhodujú s okamihmi, keď blesk, akoby zakopne, zmení svoju trajektóriu. Nedávne štúdie ukázali, že blesk je pomerne silným zdrojom röntgenového žiarenia, ktorého intenzita môže byť až 250 000 elektrónvoltov, čo je asi dvojnásobok toho, čo sa používa pri röntgene hrudníka.

Ako spustiť blesk? Je veľmi ťažké študovať, čo a kedy sa stane na nepochopiteľnom mieste. Totiž takto vedci študujúci podstatu blesku pracujú už mnoho rokov. Verí sa, že búrku na oblohe vedie prorok Eliáš a nie je nám dané poznať jeho plány. Vedci sa však už veľmi dlho snažia nahradiť proroka Eliáša a vytvoriť vodivý kanál medzi búrkovým mrakom a zemou. Na tento účel B. Franklin počas búrky spustil šarkana, ktorý končil drôtom a zväzkom kovových kľúčov. Tým spôsobil slabé výboje stekajúce po drôte a ako prvý dokázal, že blesk je negatívny elektrický výboj prúdiaci z oblakov na zem. Franklinove experimenty boli mimoriadne nebezpečné a jeden z tých, ktorí sa ich pokúsili zopakovať, ruský akademik G. V. Richman, zomrel v roku 1753 na úder blesku.

V 90. rokoch sa vedci naučili privolať blesky bez toho, aby to ohrozilo ich život. Jedným zo spôsobov, ako spôsobiť blesk, je vystreliť malú raketu zo zeme priamo do búrkového mraku. Pozdĺž celej trajektórie raketa ionizuje vzduch a vytvára tak vodivý kanál medzi mrakom a zemou. A ak je záporný náboj spodnej časti oblaku dostatočne veľký, dôjde k výboju blesku pozdĺž vytvoreného kanála, ktorého všetky parametre zaznamenávajú zariadenia umiestnené v blízkosti odpaľovacej rampy rakety. Na vytvorenie ešte lepších podmienok pre výboj blesku je k rakete pripevnený kovový drôt, ktorý ju spája so zemou.

Blesk: darca života a motor evolúcie. V roku 1953 biochemici S. Miller (Stanley Miller) a G. Urey (Harold Urey) ukázali, že jeden zo „stavebných kameňov“ života – aminokyseliny je možné získať prechodom elektrického výboja cez vodu, v ktorej vznikajú plyny tzv. "primitívne" atmosféry Zeme sú rozpustené (metán, čpavok a vodík). O 50 rokov neskôr iní ​​výskumníci zopakovali tieto experimenty a dosiahli rovnaké výsledky. Vedecká teória o vzniku života na Zemi teda pripisuje zásadnú úlohu úderu blesku.

Pri prechode krátkych prúdových impulzov cez baktérie sa v ich obale (membráne) objavia póry, cez ktoré môžu dovnútra prejsť fragmenty DNA iných baktérií, čím sa spustí jeden z mechanizmov evolúcie.

Prečo sú búrky v zime také zriedkavé? F. I. Tyutchev, ktorý napísal „Milujem búrku začiatkom mája, keď prvý hrom na jar ...“, vedel, že v zime nie sú takmer žiadne búrky. Na vytvorenie búrkového mraku sú potrebné vzostupné prúdy vlhkého vzduchu. Koncentrácia nasýtených pár sa zvyšuje s teplotou a je maximálna v lete. Teplotný rozdiel, od ktorého závisia stúpavé prúdy vzduchu, je tým väčší, čím je jeho teplota pri zemskom povrchu vyššia, keďže vo výške niekoľkých kilometrov jeho teplota nezávisí od ročného obdobia. To znamená, že intenzita stúpavých prúdov je maximálna aj v lete. Preto máme búrky najčastejšie v lete a na severe, kde je v lete chladno, sú búrky dosť zriedkavé.

Prečo sú búrky bežnejšie nad pevninou ako nad morom? Aby sa oblak vybil, musí byť vo vzduchu pod ním dostatočný počet iónov. Vzduch, pozostávajúci len z molekúl dusíka a kyslíka, neobsahuje ióny a je veľmi ťažké ho ionizovať aj v elektrickom poli. Ale ak je vo vzduchu veľa cudzích častíc, ako je prach, potom je tam aj veľa iónov. Ióny sa tvoria, keď sa častice pohybujú vo vzduchu rovnakým spôsobom, ako sa rôzne materiály elektrizujú pri vzájomnom trení. Očividne je vo vzduchu nad pevninou oveľa viac prachu ako nad oceánmi. To je dôvod, prečo búrky dunia nad pevninou častejšie. Poznamenalo sa tiež, že blesky zasiahnu predovšetkým miesta, kde je koncentrácia aerosólov vo vzduchu obzvlášť vysoká - dym a emisie z odvetvia rafinácie ropy.

Ako Franklin odvrátil blesk. Našťastie väčšina bleskov sa odohráva medzi oblakmi, a preto nepredstavujú hrozbu. Predpokladá sa však, že blesk každoročne zabije na celom svete viac ako tisíc ľudí. Prinajmenšom v Spojených štátoch, kde sa takéto štatistiky vedú, je každoročne zasiahnutých bleskom asi 1000 ľudí a viac ako sto z nich zomrie. Vedci sa už dlho snažia chrániť ľudí pred týmto „božím trestom“. Napríklad vynálezca prvého elektrického kondenzátora (Leidenská nádoba) Pieter van Muschenbroek (1692-1761) v článku o elektrine napísanom pre slávnu francúzsku encyklopédiu obhajoval tradičné metódy predchádzania blesku - zvonenie zvonov a streľba z kanónov, čo sa podľa neho ukázalo ako celkom efektívne.

Benjamin Franklin v snahe ochrániť Kapitol hlavného mesta Marylandu v roku 1775 pripevnil k budove hrubú železnú tyč, ktorá sa týčila niekoľko metrov nad kupolou a bola spojená so zemou. Vedec si svoj vynález odmietol patentovať a želal si, aby čo najskôr slúžil ľuďom.

Správa o Franklinovom hromozvode sa rýchlo rozšírila po celej Európe a bol zvolený do všetkých akadémií, vrátane ruskej. V niektorých krajinách sa však zbožné obyvateľstvo stretlo s týmto vynálezom s rozhorčením. Už samotná predstava, že by človek mohol tak ľahko a jednoducho skrotiť hlavnú zbraň „Božieho hnevu“, pôsobila rúhaním. Preto na rôznych miestach ľudia zo zbožných dôvodov lámali bleskozvody. Ku kurióznemu incidentu došlo v roku 1780 v malom mestečku Saint-Omer v severnom Francúzsku, kde obyvatelia mesta požadovali odstránenie železného bleskozvodu a prípad sa dostal pred súd. Mladý právnik, ktorý bránil hromozvod pred útokmi tmárov, postavil svoju obranu na tom, že ľudská myseľ aj jej schopnosť podmaniť si sily prírody sú božského pôvodu. Všetko, čo pomáha zachrániť život, je na dobro – tvrdil mladý právnik. Vyhral proces a získal veľkú slávu. Právnik sa volal Maximilián Robespierre. No a teraz je portrét vynálezcu bleskozvodu najžiadanejšou reprodukciou na svete, pretože zdobí známu stodolárovku.

Ako sa môžete chrániť pred bleskom vodným prúdom a laserom. Nedávno bol navrhnutý zásadne nový spôsob, ako sa vysporiadať s bleskom. Z ... prúdu kvapaliny sa vytvorí bleskozvod, ktorý bude vystreľovaný zo zeme priamo do mrakov. Blesková kvapalina je soľný roztok, do ktorého sa pridávajú tekuté polyméry: soľ má zvýšiť elektrickú vodivosť a polymér zabraňuje „rozpadnutiu“ prúdu na samostatné kvapôčky. Priemer trysky bude asi centimeter a maximálna výška bude 300 metrov. Po finalizácii tekutého bleskozvodu budú vybavené športoviská a ihriská, kde sa fontána automaticky zapne, keď bude intenzita elektrického poľa dostatočne vysoká a pravdepodobnosť úderu blesku bude maximálna. Náboj potečie prúdom kvapaliny z búrkového mraku, čím sa blesk stane bezpečným pre ostatných. Podobná ochrana pred výbojom blesku sa dá urobiť pomocou lasera, ktorého lúč ionizáciou vzduchu vytvorí kanál pre elektrický výboj ďaleko od davov ľudí.

Môže nás blesk zviesť z omylu?Áno, ak používate kompas. V slávnom románe G. Melvilla „Moby Dick“ je opísaný taký prípad, keď výboj blesku, ktorý vytvoril silné magnetické pole, premagnetizoval strelku kompasu. Kapitán lode však vzal ihlu na šitie, udrel ju, aby ju zmagnetizoval, a nahradil ju zlomenou ihlou kompasu.

Môže vás zasiahnuť blesk vo vnútri domu alebo lietadla? Bohužiaľ áno! Bleskový prúd môže vniknúť do domu cez telefónny drôt z neďalekého stĺpa. Preto sa počas búrky snažte nepoužívať bežný telefón. Predpokladá sa, že hovorenie cez rádiotelefón alebo mobilný telefón je bezpečnejšie. Počas búrky by ste sa nemali dotýkať rozvodov ústredného kúrenia a vodovodných potrubí, ktoré spájajú dom so zemou. Z rovnakých dôvodov odborníci radia počas búrky vypnúť všetky elektrické spotrebiče vrátane počítačov a televízorov.

Pokiaľ ide o lietadlá, vo všeobecnosti sa snažia lietať nad oblasťami s búrkovou činnosťou. A predsa v priemere raz za rok zasiahne jedno z lietadiel blesk. Jeho prúd nemôže zasiahnuť cestujúcich, tečie po vonkajšom povrchu lietadla, no dokáže znefunkčniť rádiovú komunikáciu, navigačné zariadenia a elektroniku.

Fulgurit je skamenený blesk. Pri výboji blesku sa uvoľní 10 9 -10 10 joulov energie. Väčšina z nich sa minie na vytvorenie rázovej vlny (hromu), ohrev vzduchu, svetelný záblesk a iné elektromagnetické vlny a len malá časť sa uvoľní v mieste, kde blesky vstupujú do zeme. Aj táto „malá“ časť však úplne stačí na to, aby spôsobila požiar, zabila človeka a zničila budovu. Blesk môže zohriať kanál, ktorým prechádza, až na 30 000 ° C, päťnásobok teploty na povrchu Slnka. Teplota vo vnútri blesku je oveľa vyššia ako teplota topenia piesku (1600-2000 °C), ale to, či sa piesok roztopí alebo nie, závisí aj od doby trvania blesku, ktorá sa môže pohybovať od desiatok mikrosekúnd až po desatiny sekundy. . Amplitúda impulzu bleskového prúdu sa zvyčajne rovná niekoľkým desiatkam kiloampérov, ale niekedy môže presiahnuť 100 kA. Najsilnejší blesk a spôsobí zrodenie fulguritov - dutých valcov z roztaveného piesku.

Slovo "fulgurit" pochádza z latinského fulgur, čo znamená blesk. Najdlhší z vykopaných fulguritov sa dostal pod zem do hĺbky viac ako päť metrov. Fulgurit je tiež názov pre tavenie tvrdých hornín vytvorených úderom blesku; na skalnatých štítoch hôr sa niekedy vyskytujú vo veľkom množstve. Fulgurity, zložené z pretaveného oxidu kremičitého, sú zvyčajne kužeľovité rúrky hrubé ako ceruzka alebo prst. Ich vnútorný povrch je hladký a roztavený a vonkajší povrch tvoria zrnká piesku priľnutého k roztavenej hmote. Farba fulguritov závisí od minerálnych nečistôt v piesočnatej pôde. Väčšina z nich je červenohnedá, sivá alebo čierna, ale nachádzajú sa aj zelenkavé, biele alebo dokonca priesvitné fulgurity.

Zdá sa, že prvý popis fulguritov a ich spojenia s údermi blesku urobil v roku 1706 pastor D. Hermann. Následne mnohí našli fulgurity v blízkosti ľudí zasiahnutých bleskom. Charles Darwin počas cesty okolo sveta na lodi Beagle objavil na piesočnatom pobreží neďaleko Maldonada (Uruguaj) niekoľko sklenených trubíc, ktoré kolmo klesajú viac ako meter do piesku. Opísal ich veľkosť a spojil ich vznik s výbojmi blesku. Renomovaný americký fyzik Robert Wood dostal „autogram“ blesku, ktorý ho takmer zabil:

"Prešla silná búrka a obloha nad nami sa už vyjasnila. Prešiel som cez pole, ktoré oddeľuje náš dom od domu mojej švagrinej. Prešiel som asi desať metrov po ceste, keď zrazu moja dcéra Margaret zavolal som. Zastavil som sa asi na desať sekúnd a sotva som sa pohol ďalej, keď zrazu oblohu prerezala jasná modrá čiara s hukotom 12-palcovej zbrane, ktorá narazila na cestu dvadsať krokov predo mnou a zdvihla obrovský stĺp. pary. Pokračoval som, aby som sa pozrel, akú stopu zanechal blesk. spálená ďatelina s priemerom päť palcov, s dierou pol palca uprostred.... Vrátil som sa do laboratória, roztopil osem libier cínu a nalial do diera... ako by mala byť, v rukoväti a postupne sa zbiehajúca ku koncu. Bola o niečo dlhšia ako tri stopy“ (cit. W. Seabrook. Robert Wood. - M.: Nauka, 1985, s. 285 ).

Vzhľad sklenenej trubice v piesku počas výboja blesku je spôsobený tým, že medzi zrnkami piesku je vždy vzduch a vlhkosť. Elektrický prúd blesku v zlomku sekundy zohreje vzduch a vodnú paru na obrovské teploty, čo spôsobí explozívne zvýšenie tlaku vzduchu medzi zrnkami piesku a jeho expanziu, čo Wood, ktorý sa len zázrakom nestal obeťou blesku, počul. a videl. Expandujúci vzduch vytvára vo vnútri roztaveného piesku valcovú dutinu. Následné rýchle ochladenie zafixuje fulgurit - sklenenú trubicu v piesku.

Často starostlivo vykopaný z piesku, fulgurit je tvarovaný ako koreň stromu alebo vetva s mnohými procesmi. Takéto rozvetvené fulgurity sa tvoria, keď výboj blesku zasiahne mokrý piesok, ktorý, ako viete, má vyššiu elektrickú vodivosť ako suchý piesok. V týchto prípadoch sa bleskový prúd vstupujúci do pôdy okamžite začne šíriť do strán a vytvorí štruktúra podobná koreňu stromu a výsledný fulgurit tento tvar iba opakuje. Fulgurit je veľmi krehký a pokusy o odstránenie priľnutého piesku často vedú k jeho zničeniu. To platí najmä pre rozvetvené fulgurity vytvorené vo vlhkom piesku.

Mraky roztiahli svoje krídla a zatvorili pred nami slnko ...

Prečo niekedy počujeme hromy a vidíme blesky, keď prší? Odkiaľ pochádzajú tieto ohniská? Teraz o tom budeme hovoriť podrobne.

čo je to blesk?

Čo je to blesk? Je to úžasný a veľmi tajomný fenomén prírody. Takmer vždy sa to stane počas búrky. Niektorí ľudia sú ohromení, niektorí ľudia majú strach. Básnici píšu o bleskoch, vedci tento jav skúmajú. Veľa však zostáva nevyriešených.

Jedna vec je istá - je to obrovská iskra. Ako keby vybuchla miliarda žiaroviek! Jeho dĺžka je obrovská - niekoľko stoviek kilometrov! A to je od nás veľmi ďaleko. Preto to najskôr vidíme a až potom počujeme. Hrom je „hlas“ blesku. Svetlo sa k nám predsa dostane rýchlejšie ako zvuk.

A na iných planétach sú blesky. Napríklad na Marse alebo Venuši. Bežný blesk trvá len zlomok sekundy. Pozostáva z niekoľkých kategórií. Blesk sa objaví niekedy celkom nečakane.

Ako sa tvorí blesk?

Blesk sa zvyčajne rodí v búrkovom oblaku, vysoko nad zemou. Búrkové mraky sa objavia, keď sa vzduch začne veľmi zahrievať. Preto sú po vlne horúčav úžasné búrky. Miliardy nabitých častíc sa doslova hrnú na miesto, kde vznikajú. A keď ich je veľmi, veľmi veľa, vzplanú. Odtiaľ pochádza blesk – z búrkového mraku. Dokáže dopadnúť na zem. Zem ju ťahá. Ale môže sa zlomiť v samotnom oblaku. Všetko závisí od toho, o aký druh blesku ide.

Čo sú to blesky?

Existujú rôzne typy bleskov. A musíte o tom vedieť. Toto nie je len „stužka“ na oblohe. Všetky tieto "stuhy" sa navzájom líšia.

Blesk je vždy úder, vždy je to výboj medzi niečím. Je ich viac ako desať! Zatiaľ si vymenujeme len tie najzákladnejšie a k nim pripojíme obrázky bleskov:

• Medzi mrakom a zemou. Sú to práve tie „stužky“, na ktoré sme zvyknutí.

Medzi vysokým stromom a oblakom. Rovnaká "stužka", ale úder smeruje opačným smerom.

Páskový blesk - keď nie jedna "stužka", ale niekoľko paralelne.

• Medzi cloudom a cloudom alebo jednoducho „hrajte sa“ v jednom cloude. Tento typ blesku sa často vyskytuje počas búrok. Len si treba dávať pozor.

• Existujú aj horizontálne blesky, ktoré sa vôbec nedotýkajú zeme. Sú obdarení kolosálnou silou a považujú sa za najnebezpečnejšie

• Každý už počul o guľovom blesku! Málokto ich videl. Ešte menej je tých, ktorí by ich chceli vidieť. A sú ľudia, ktorí neveria v ich existenciu. Ale ohnivé gule existujú! Fotografovanie takéhoto blesku je náročné. Rýchlo exploduje, aj keď môže „chodiť“, ale je lepšie, aby sa človek vedľa nej nehýbal - je to nebezpečné. Takže - tu nie je do fotoaparátu.

• Typ blesku s veľmi krásnym názvom - "Ohne sv. Elma". Ale v skutočnosti to nie je blesk. Toto je žiara, ktorá sa objavuje na konci búrky na špicatých budovách, lucernách, stožiaroch lodí. Tiež iskra, len nie tlmená a nie nebezpečná. Ohne svätého Elma sú veľmi krásne.

• Sopečný blesk nastáva pri výbuchu sopky. Samotná sopka už má náboj. To je pravdepodobne to, čo spôsobuje blesk.

• Sprite blesky sú niečo, čo zo Zeme nevidíte. Vznikajú nad oblakmi a doteraz ich študoval málokto. Tieto blesky vyzerajú ako medúzy.

• Bodkovaný blesk sa takmer neštuduje. Vidieť to je mimoriadne zriedkavé. Vizuálne to naozaj vyzerá ako bodkovaná čiara - ako keby sa roztápala páska s bleskom.

Toto sú rôzne typy bleskov. Platí pre nich len jeden zákon – elektrický výboj.

Záver.

Dokonca aj v staroveku boli blesky považované za znamenie a zúrivosť bohov. Predtým bola záhadou a je ňou aj teraz. Bez ohľadu na to, ako ho rozložia na najmenšie atómy a molekuly! A vždy je to úžasne krásne!

Len nedávno bola jasná, jasná obloha pokrytá mrakmi. Padli prvé kvapky dažďa. A čoskoro prvky ukázali svoju silu Zemi. Hromy a blesky predierali búrlivú oblohu. Odkiaľ pochádzajú takéto javy? Ľudstvo v nich po mnoho storočí vidí prejav božskej sily. Dnes vieme o výskyte takýchto javov.

Pôvod búrkových oblakov

Mraky sa objavujú na oblohe z kondenzácie stúpajúcej vysoko nad zemou a vznášajú sa na oblohe. Oblaky sú ťažšie a väčšie. Prinášajú so sebou všetky „špeciálne efekty“, ktoré sú vlastné zlému počasiu.

Búrkové mraky sa líšia od bežných v prítomnosti elektrického náboja. Okrem toho existujú mraky s kladným nábojom a sú aj s negatívnym.

Aby sme pochopili, odkiaľ pochádzajú hromy a blesky, mali by sme sa vzniesť vyššie nad zemou. Na oblohe, kde nie sú prekážky pre voľný let, vetry vejú silnejšie ako na zemi. Sú to oni, ktorí vyvolávajú útok v oblakoch.

Pôvod hromu a blesku možno vysvetliť len jednou kvapkou vody. Má kladný náboj elektriny v strede a záporný náboj zvonku. Vietor to rozbije. Jeden z nich zostáva so záporným nábojom a má menšiu hmotnosť. Ťažšie kladne nabité kvapky tvoria rovnaké oblaky.

Dážď a elektrina

Predtým, ako sa na rozbúrenej oblohe objavia hromy a blesky, vietor rozdelí oblaky na kladne a záporne nabité. Dážď padajúci na zem nesie so sebou časť tejto elektriny. Medzi oblakom a zemským povrchom vzniká príťažlivosť.

Záporný náboj oblaku pritiahne pozitívny náboj na zemi. Táto atrakcia bude umiestnená rovnomerne na všetkých povrchoch, ktoré sú na kopci a vedú prúd.

A teraz dážď vytvára všetky podmienky pre výskyt hromu a blesku. Čím vyššie je objekt k oblaku, tým ľahšie k nemu blesk prenikne.

Pôvod blesku

Počasie má pripravené všetky podmienky, ktoré pomôžu prejaviť sa všetky jeho účinky. Vytvorila oblaky, z ktorých prichádzajú hromy a blesky.

Strecha nabitá zápornou elektrinou priťahuje kladný náboj toho najvznešenejšieho predmetu k sebe. Jeho záporná elektrina pôjde do zeme.

Oba tieto protiklady majú tendenciu sa navzájom priťahovať. Čím viac elektriny v oblaku, tým viac jej je v najvznešenejšom objekte.

Elektrina, ktorá sa hromadí v oblaku, môže preraziť vrstvu vzduchu medzi ňou a objektom a objavia sa iskrivé blesky a hromy.

Ako sa vyvíja blesk

Keď zúri búrka, blesky, hromy ju neustále sprevádzajú. Najčastejšie iskra pochádza z negatívne nabitého oblaku. Vyvíja sa postupne.

Po prvé, malý prúd elektrónov prúdi z oblaku cez kanál smerujúci k zemi. Na tomto mieste sa v oblakoch hromadia elektróny pohybujúce sa vysokou rýchlosťou. Vďaka tomu sa elektróny zrážajú s atómami vzduchu a rozbíjajú ich. Získajú sa samostatné jadrá, ako aj elektróny. Tí druhí sa tiež ponáhľajú k zemi. Zatiaľ čo sa pohybujú pozdĺž kanála, všetky primárne a sekundárne elektróny opäť rozdeľujú atómy vzduchu, ktoré im stoja v ceste, na jadrá a elektróny.

Celý proces je ako lavína. Pohybuje sa nahor. Vzduch sa ohrieva, zvyšuje sa jeho vodivosť.

Stále viac elektriny z oblaku prúdi na zem rýchlosťou 100 km/s. V tomto okamihu blesk zlomí kanál k zemi. Na tejto ceste, ktorú položil vedúci, elektrina začína prúdiť ešte rýchlejšie. Existuje výboj, ktorý má obrovskú silu. Po dosiahnutí vrcholu sa výboj znižuje. Kanál vyhrievaný takým silným prúdom svieti. A na oblohe môžete vidieť blesky. Takéto vybíjanie netrvá dlho.

Po prvom vypustení často nasleduje druhé pozdĺž položeného kanála.

Ako sa objavuje hrom

Hromy, blesky, dážď k búrke neodmysliteľne patria.

Hrom sa vyskytujú z nasledujúceho dôvodu. Prúd v kanáli blesku sa vytvára veľmi rýchlo. Vzduch je počas toho veľmi horúci. To je dôvod, prečo sa rozširuje.

Stáva sa to tak rýchlo, že to vyzerá ako výbuch. Takéto zatlačenie prudko otriasa vzduchom. Tieto vibrácie vedú k vzniku hlasného zvuku. Odtiaľ pochádzajú blesky a hromy.

Akonáhle sa elektrina z oblaku dostane na zem a zmizne z kanála, veľmi rýchlo sa ochladí. Stlačenie vzduchu má za následok aj hrmenie.

Čím viac bleskov prešlo kanálom (môže ich byť až 50), tým dlhšie je trasenie vzduchu. Tento zvuk sa odráža od predmetov a oblakov a vzniká ozvena.

Prečo je interval medzi bleskom a hromom

V búrke je blesk nasledovaný hromom. Jeho oneskorenie od blesku je spôsobené rôznymi rýchlosťami ich pohybu. Zvuk sa pohybuje relatívne nízkou rýchlosťou (330 m/s). To je len 1,5-krát rýchlejšie ako pohyb moderného boeingu. Rýchlosť svetla je oveľa väčšia ako rýchlosť zvuku.

Vďaka tomuto intervalu je možné určiť, ako ďaleko sú šumivé blesky a hromy od pozorovateľa.

Ak napríklad medzi bleskom a hromom uplynie 5 sekúnd, znamená to, že zvuk prešiel 330 m 5-krát. Vynásobením sa dá ľahko vypočítať, že blesk od pozorovateľa bol vo vzdialenosti 1650 m. Ak búrka prejde bližšie ako 3 km od človeka, považuje sa za blízku. Ak je vzdialenosť v súlade s výskytom blesku a hromu ďalej, potom je búrka vzdialená.

Blesk v číslach

Hromy a blesky vedci upravili a výsledky ich výskumu prezentujú verejnosti.

Zistilo sa, že potenciálny rozdiel pred bleskom dosahuje miliardy voltov. Súčasná sila v rovnakom čase v okamihu vybitia dosahuje 100 tisíc A.

Teplota v kanáli sa zahreje na 30 tisíc stupňov a prekročí teplotu na povrchu Slnka. Blesky postupujú z oblakov na zem rýchlosťou 1000 km/s (0,002 s).

Vnútorný kanál, ktorým prúd preteká, nepresahuje 1 cm, aj keď viditeľný dosahuje 1 m.

Vo svete sa nepretržite vyskytuje približne 1800 búrok. Pravdepodobnosť zabitia bleskom je 1:2000000 (rovnako ako smrť pádom z postele). Šanca vidieť guľový blesk je 1 ku 10 000.

Ohnivá guľa

Na ceste k skúmaniu, odkiaľ sa v prírode berú hromy a blesky, je guľový blesk najzáhadnejším javom. Tieto okrúhle ohnivé výboje ešte nie sú úplne preskúmané.

Najčastejšie tvar takéhoto blesku pripomína hrušku alebo melón. Trvá až niekoľko minút. Objavuje sa na konci búrky vo forme červených zrazenín s priemerom 10 až 20 cm. Najväčší guľový blesk, aký bol kedy vyfotografovaný, mal priemer asi 10 metrov. Vydáva bzučivý, syčivý zvuk.

Môže zmiznúť potichu alebo s miernym praskaním a zanecháva zápach horenia a dymu.

Pohyb blesku nezávisí od vetra. Sú vtiahnuté do uzavretých priestorov cez okná, dvere a dokonca aj škáry. Ak sa dostanú do kontaktu s osobou, zanechajú ťažké popáleniny a môžu byť smrteľné.

Doteraz neboli príčiny vzniku guľového blesku známe. Nie je to však dôkaz o jeho mystickom pôvode. V tejto oblasti prebieha výskum, ktorý dokáže vysvetliť podstatu takéhoto javu.

Po zoznámení sa s takými javmi, ako sú hromy a blesky, je možné pochopiť mechanizmus ich výskytu. Ide o konzistentný a pomerne zložitý fyzikálny a chemický proces. Je to jeden z najzaujímavejších úkazov prírody, ktorý sa nachádza všade, a preto ovplyvňuje takmer každého človeka na planéte. Vedci vyriešili záhady takmer všetkých typov bleskov a dokonca ich aj zmerali. Guľový blesk je dnes jediným neodhaleným tajomstvom prírody v oblasti vzniku takýchto prírodných javov.

Blesk je silný výboj elektrickej energie. Charakter jeho výskytu spočíva v silnej elektrifikácii oblakov alebo zemského povrchu. Z tohto dôvodu sa výboje vyskytujú v samotných oblakoch alebo medzi dvoma susednými oblakmi alebo medzi oblakom alebo zemou. Väčšina ľudí sa búrok bojí. Tento jav je skutočne hrozný. Pochmúrne vyzerajúce mraky zakrývajú slnko, hromy dunia, blýskajú sa, padá hustý dážď. Ale odkiaľ pochádza blesk, ako vysvetliť dieťaťu, čo sa deje hore?

Odkiaľ pochádzajú hromy a blesky - vysvetlenie pre deti

Hromy duní a objavujú sa blesky. Proces výskytu blesku je rozdelený na prvý úder a všetky nasledujúce. Dôvodom je, že primárny výboj vytvára dráhu pre elektrický výboj. Záporný výboj sa hromadí na dne oblaku.

Zemský povrch má kladný náboj. Z tohto dôvodu sú elektróny nachádzajúce sa v oblaku priťahované k zemi a ponáhľajú sa dole. Len čo prvé elektróny dosiahnu zemský povrch, vytvorí sa kanálik voľný na prechod elektrických výbojov, po ktorom sa zvyšné elektróny rútia dole. Elektróny pri zemi opúšťajú kanál ako prvé. Iní sa ponáhľajú, aby zaujali ich miesto. Vytvorí sa stav, pri ktorom celý negatívny výboj energie vychádza z oblaku a vytvára silný tok elektriny smerujúci do zeme. V takom momente je možný záblesk sprevádzaný hromom.

Odkiaľ pochádza guľový blesk

Nazýva sa blesk guľový blesk? Takýto blesk sa považuje za špeciálny typ, je to svetelná guľa plávajúca vzduchom. Jeho veľkosť je od desať do dvadsať centimetrov, farba je modrá, oranžová alebo biela. Teplota takejto gule je taká vysoká, že ak sa náhle rozbije, kvapalina, ktorá ju obklopuje, sa vyparí a kovové alebo sklenené predmety sa roztavia.

Takáto lopta môže existovať dlho. Pri pohybe môže náhle zmeniť smer, niekoľko sekúnd visieť vo vzduchu, prudko sa odchýliť na jednu stranu.

Guľový blesk sa tvorí najčastejšie počas búrky, no sú chvíle, keď ho vidno aj za slnečného počasia. Jej vzhľad sa objaví v jednom prípade nečakane. Lopta je schopná zostúpiť z oblakov, objaviť sa vo vzduchu spoza stĺpu alebo stromu celkom nečakane. Je schopná preniknúť do uzavretého priestoru cez zásuvku, televízor.

Odkiaľ sa berú hromy a blesky

Prvky, aby ukázali svoju silu, sú potrebné určité okolnosti. Elektrifikované mraky vytvárajú blesky. Aby sa však prerazilo cez vrstvu atmosféry, nie každý oblak obsahuje na to dostatočnú energiu. Za búrkový oblak sa považuje oblak, ktorého výška dosahuje niekoľko tisíc metrov. Spodok oblaku sa nachádza blízko zemského povrchu, teplotný režim je tam vyšší ako v hornej časti oblaku, kde môžu kvapky vody zamrznúť.

Vzduchové hmoty sú v neustálom pohybe. Teplý vzduch ide hore a dole. Keď sa častice pohybujú, elektrizujú. Rôzne časti oblaku akumulujú nerovnaký potenciál. Po dosiahnutí kritickej hodnoty dôjde k záblesku, ktorý je sprevádzaný hromom.

Nebezpečný blesk

Zvyčajne po prvom údere nasleduje druhý. Je to spôsobené tým, že elektróny v prvom záblesku ionizujú vzduch, čo umožňuje druhý prechod elektrónov. Preto sa následné záblesky vyskytujú takmer bez prestávok a zasiahnu to isté miesto. Blesk vychádzajúci z oblaku môže svojim elektrickým výbojom spôsobiť značné poškodenie človeka. Aj keď je jej úder blízko, následky negatívne ovplyvnia zdravie.

Počas búrky musíte byť na zemi, čo najbližšie k povrchu zeme. Odporúča sa nepoužívať mobilné zariadenia.

Samotný proces tvorby blesku možno rozdeliť na primárny úder a všetky ostatné. Je to odôvodnené tým, že primárny blesk na rozdiel od iných vytvára dráhu (kanál) pre elektrický výboj. Deje sa to nasledujúcim spôsobom. V spodnej časti oblaku sa hromadí silný negatívny náboj. Zemský povrch je kladne nabitý. Elektróny ležiace na dne oblaku sa teda pod vplyvom rozdielu potenciálov ponáhľajú dole.

Tento proces ešte nevytvára žiadny záblesk svetla. V určitom bode sa na niekoľko mikrosekúnd zastavia a potom pokračujú v pohybe opačným smerom, čím sa dostanú do . Každý takýto schod so zarážkou tvorí stupňovitú štruktúru. Keď elektróny dosiahnu zemský povrch, vytvorí sa kanál voľný na prechod elektrických nábojov, po ktorom sa zvyšné elektróny rútia dolu v obrovskom prúde.

Elektróny v blízkosti zemského povrchu opúšťajú kanál ako prvé a vytvárajú za nimi kladne nabité miesto. Neďaleké elektróny sa ponáhľajú na toto miesto. Celý záporný elektrický náboj teda opúšťa oblak a vytvára smerovaný silný elektrický tok. Práve v tomto momente môžete vidieť záblesk svetla a po ňom počuť hrom.

Opakované údery blesku

Potom, čo počiatočný náraz už vytvoril kanál na prechod elektrónov, druhý náraz sleduje rovnakú dráhu. Je to spôsobené tým, že elektróny pri primárnom náraze ionizujú vzduch okolo seba, preto je pre sekundárne elektróny už vytvorený vodivý kanál. Sekundárne a následné údery blesku teda prebiehajú bez prestávok a zastavení charakteristických pre primárny úder. Často je to jeden alebo dva údery, ale často je vidieť, ako to zasiahne päť alebo šesťkrát na to isté miesto.

Stáva sa, že vedúca vetva blesku sa začne vetviť. To je možné, ak elektróny primárneho kanála prechádzajú rôznymi dráhami. V tomto prípade, ak jedna z vetiev dosiahne zem oveľa skôr ako druhá, potom sa prvá dostane nahor a dosiahne začiatok druhej vetvy. V tomto bode hlavná vetva vyprázdni nehlavnú vetvu a pozorovateľ nadobudne dojem, že je to druhá vetva, ktorá dopadne na zem, a nie prvá.

Spravidla niekde asi sto metrov od pôdy sa proces prenikania elektrónov trochu skomplikuje. Napríklad, ak je v bode dopadu nejaký vysoký alebo špicatý predmet, potom v dôsledku vytvorenia silného elektrického poľa začne výboj stúpať už z tohto samotného objektu, bez čakania na dopad elektrónov. Elektróny teda nedosahujú zemský povrch, ale protivýboj.