Почему cверкает молния и гремит гром?

20.08.2010 | Интересные факты о температуре | Количество просмотров: 34838 | Комментарии (2)

Долгожданное отступление жары сопровождается сильными грозами. В Петербурге за последнюю неделю пронеслось два сильнейших грозовых урагана. Зрелище было страшное. Казалось, что небо трещало и разрывалось на части, вспышки молний напоминали взрывы.
Почему возникает такая гроза, как она зарождается в атмосфере? Такие вопросы приходят в голову именно в это грозовое время. Попробуем разобраться, опираясь на компетентные источники. Как Вы увидите, что температура играет здесь важнейшую роль.

Где чаще всего возникают грозы?

Над континентами в тропиках. Над океаном гроз на порядок меньше. Одна из причин такой асимметрии — в интенсивной конвекции в континентальных областях, где суша эффективно прогревается солнечным излучением. Быстрый подъем прогретого воздуха способствует образованию мощных конвективных вертикальных облаков, в верхней части которых температура ниже – 40°C.

В результате формируются частицы льда, снежной крупы, града, взаимодействие которых на фоне быстрого восходящего потока и приводит к разделению зарядов.

Примерно 78% всех молний регистрируется между 30°ю.ш. и 30°с.ш. Максимальная средняя плотность числа вспышек на единицу поверхности Земли наблюдается в Африке (Руанда). Весь бассейн р.Конго площадью около 3 млн км ² регулярно демонстрирует наибольшую молниевую активность.

Как заряжается грозовое облако?

Это самый интересный вопрос в «грозоведении». Грозовые облака огромны. Чтобы на масштабе в несколько километров возникло электрическое поле, сравнимое по величине с пробойным (примерно 30 кВ/см для воздуха в нормальных условиях), нужно, чтобы беспорядочный обмен зарядами при столкновениях облачных твердых или жидких частиц привел к согласованному, коллективному эффекту сложения микротоков в макроскопический ток весьма большой величины (несколько ампер). Как показали измерения электрического поля на поверхности земли, а также внутри облачной среды (на баллонах, самолетах и ракетах), в типичном грозовом облаке «основной» отрицательный заряд — в среднем несколько десятков кулон — занимает интервал высот, соответствующий температурам от 10 до 25°C.

«Основной» положительный заряд составляет также несколько десятков кулон, но располагается выше основного отрицательного, поэтому большая часть молниевых разрядов облако—земля отдает земле отрицательный заряд. Однако в нижней части облака также часто обнаруживается меньший по величине (10 Кл) положительный заряд.

Для объяснения описанной выше (трипольной) структуры поля и заряда в грозовом облаке рассматривается множество механизмов разделения зарядов. Они зависят, прежде всего, от таких факторов, как температура и фазовый состав среды. Несмотря на обилие различных микрофизических механизмов электризации, сейчас многие авторы считают главным безындукционный обмен зарядами при столкновениях мелких (с размерами от единиц до десятков микрометров) кристаллов льда и частиц снежной крупы. В лабораторных экспериментах было установлено наличие характерного значения температуры, при которой меняется знак заряда, т.н. точки реверса, лежащей обычно между 15 и 20°C. Именно эта особенность сделала данный механизм столь популярным, так как с учетом типичного профиля температуры в облаке она объясняет трипольную структуру распределения плотности заряда.

Недавние эксперименты показали, что многие грозовые облака обладают еще более сложной структурой пространственного заряда (до шести слоев). Восходящие потоки в таких облаках могут быть слабые, но электрическое поле имеет устойчивую многослойную структуру. Вблизи нулевой изотермы (0 °С) здесь формируются достаточно узкие (толщиной в несколько сотен метров) и стабильные слои пространственного заряда, во многом ответственные за высокую молниевую активность. Вопрос о механизме и закономерностях образования слоя положительного заряда в окрестности нулевой изотермы остается дискуссионным. Разработанная в ИПФ модель, основанная на механизме разделения зарядов при таянии ледяных частиц, подтверждает формирование слоя положительного заряда при таянии ледяных частиц вблизи нулевой изотермы на высоте около 4 км. Расчеты показали, что за 10 минут образуется структура поля с максимумом около 50 кВ/м.

Как происходит разряд молнии?

Существует несколько теорий. Недавно был предложен и исследован новый сценарий молнии, связанный с достижением облаком режима самоорганизованной критичности. В модели электрических ячеек (с характерным размером ~1—30 м) со случайно растущим в пространстве и времени потенциалом отдельный мелкомасштабный пробой между парой ячеек способен вызвать «эпидемию» внутриоблачных микроразрядов — разыгрывается стохастический процесс фрактальной «металлизации» внутриоблачной среды, т.е. быстрый переход облачной среды в состояние, напоминающее обьемную паутину из динамичных проводящих нитей, на фоне которых и формируется видимый глазом канал молнии — проводящий плазменный канал, по которому переносится основной электрический заряд

По некоторым представлениям, разряд инициируют высокоэнергетические космические лучи, которые запускают процесс, получивший название пробоя на убегающих электронах. Интересно, что наличие ячеистой структуры электрического поля в грозовом облаке оказывается существенным для процесса ускорения электронов до релятивистских энергий. Случайно ориентированные электрические ячейки наряду с ускорением резко увеличивают время жизни релятивистских электронов в облаке благодаря диффузионному характеру их траекторий.

Это позволяет объяснить значительную продолжительность всплесков рентгеновского и гамма излучений и характер их взаимосвязи с молниевыми вспышками. Роль космических лучей для атмосферного электричества должны прояснить эксперименты по исследованию их корреляции с грозовыми явлениями. Такие эксперименты ведутся в настоящее время на ТяньШанской высокогорной научной станции Физического института РАН и на Баксанской нейтринной обсерватории Института ядерных исследований РАН.

Отметим также, что разрядные явления в средней атмосфере, коррелирующие с грозовой активностью, получили разные наименования в зависимости от высоты над Землей. Это спрайты (область свечения простирается от высот 50—55 км до 85—90 км над землей, а длительность вспышки составляет от единиц до десятков миллисекунд), эльфы (высоты — 70—90 км, продолжительность менее 100 мкс) и джеты (разряды, стартующие в верхней части облака и распространяющиеся порою до мезосферных высот со скоростью около 100 км/с).

Температура молнии

В литературе можно найти данные, что температура канала молнии при главном разряде может превышать 25 000 °C. Наглядным свидетельством того, что температура молнии может достигать 1700 °С являются найденные на скалистых вершинах гор и в районах с сильной грозовой активностью фульгуриты (от лат. fulgur — удар молнии) — спёкшиеся от удара молнии кварцевые трубки,которые могут быть разнообразной причудливой формы.

На фото фульгурит, найденный в 2006 г. в штате Аризона, США (подробности на сайте www.notjustrocks.com). Появление стеклянной трубочки связано с тем, что между песчинками всегда находятся воздух и влага. Электрический ток молнии за доли секунд раскаляет воздух и водяные пары до огромных температур, вызывая взрывообразный рост давления воздуха между песчинками и его расширение. Расширяющийся воздух образует цилиндрическую полость внутри расплавленного песка. Последующее быстрое охлаждение фиксирует фульгурит — стеклянную трубочку в песке. Фульгуриты, состоящие из переплавленного кремнезёма, обыкновенно представляют собой конусообразные трубочки толщиной с карандаш или с палец.

Их внутренняя поверхность гладкая и оплавленная, а наружная образована приставшими к оплавленной массе песчинками и посторонними включениями. Цвет фульгуритов зависит от примесей минералов в песчаной почве. Фульгурит очень хрупок, и попытки очистить от прилипшего песка нередко приводят к его разрушению. Особенно это относится к ветвистым фульгуритам, образовавшимся во влажном песке. Диаметр трубчатого фульгурита не более нескольких сантиметров, длина может доходить до нескольких метров, находили фульгурит длиной 5-6 метров.

Изучением молнии и вообще атмосферного электричества – это очень интересное и важное научное направление. На эту тему опубликовано множество научных трудов и популярных статей. Ссылка на одну из наиболее исчерпывающих обзорных работ приводится в конце нашей заметки.

В заключение хочется отметить, что молнии — серьёзная угроза для жизни людей. Поражение человека или животного молнией часто происходит на открытых пространствах так как электрический ток идёт по кратчайшему пути «грозовое облако-земля». Часто молния попадает в деревья и трансформаторные установки на железной дороге, вызывая их возгорание. Поражение обычной линейной молнией внутри здания невозможно, однако бытует мнение что так называемая шаровая молния может проникать через щели и открытые окна. Обычный грозовой разряд опасен для телевизионных и радиоантенн, расположенных на крышах высотных зданий, а также для сетевого оборудования.

Похожие статьи на сайте:

Почему небо голубое?

Глобальное изменение климата

Остановится ли Гольфстрим?

Что такое ледяной дождь?

Температура над Землей

Загадка снежинки

Если прибавить к морозу ветер…

Почему гремит гром : sportkoteika — LiveJournal

?

Category:

• Космос
• length > 0″ ng-click=»catSuggester.reacceptAll()»> Cancel

Помните, как там у Тютчева: «Люблю грозу в начале мая! Когда весенний первый гром…» Поэт был несомненно прав как минимум в том, что гром можно услышать в основном только во время грозы. С незапамятных времен люди воспринимали гром и молнию как проявление гнева Богов, и, где-то глубоко, внутри нас до сих пор все еще сидит этот суеверный страх перед этим явлением. Как же сегодня наука объясняет почему гром гремит?

Оказывается, что водяные пары, образующие облака, накапливают электрические заряды, которые образуют значительную разницу потенциалов между землей и облаками. Воздух, находящийся между ними, играет своеобразную роль диэлектрика в огромном конденсаторе. Когда электрический заряд становится критическим, возникает молния, которая разряжает облако на землю. И когда происходит разряд — молния ударяет в землю за доли секунды, нагревая воздух на своем пути до температуры в тысячи градусов цельсия. Вибрации воздуха в местах прохождения молнии мы и слышим как гром.

А раскатистый звук получается из-за того, что скорость звука не велика, а длина молнии составляет порой несколько километров. Поэтому молния уже давно ударит в землю, а мы только через несколько секунд начнем слышать продолжительный звук грома, доходящий до нас из различных слоев воздуха по пути прохождения молнии.

А вы знаете, что зная время, прошедшее между вспышкой молнии и ударом грома, можно приблизительно определить расстояние, на котором находится гроза. Скорость света на несколько порядков выше скорости звука; ею можно пренебречь и учитывать лишь скорость звука, которая составляет около 330 метров в секунду. То есть, если гром услышали через 3 секунды после удара молнии, то до грозы примерно около километра.

Как правило, гром слышен на расстоянии до 15—20 километров, таким образом, если наблюдатель видит молнию, но не слышит грома, то гроза находится на расстоянии более 20 километров. И все, так все просто, спросите вы, а где же мистика? Дело все в том, что ученые до сих пор не могут до конца объяснить один важный вопрос: каким образом в облаках накапливается электричество и возникает разность потенциалов. Есть предположения, что, ионизация атмосферы для прохождения разряда происходит под влиянием высокоэнергетического космического излучения.

ист

Tags: интересное, новое, факты

Subscribe

• Почему человек икает?

  Мы часто сталкиваемся с таким неприятным явлением, как икота. Возникает такое ощущение, что кто-то как будто с силой дергает за веревку внутри нас,…

• Почему ураганы называют женскими именами

  Ежегодно по планете прокатываются сотни торнадо, тайфунов, смерчей и ураганов. И по телевидению или радио, мы часто сталкиваемся с тревожными…

• Танец кобры – неужели кобры имеют музыкальный слух и танцуют в такт музыке?

  Танец кобры — данное название рисует в голове, картину заклинатель змей с дудочкой и танцующая кобра из корзины. Для нас это экзотическое…

Photo

Hint http://pics.livejournal. com/igrick/pic/000r1edq

Что вызывает гром и молнию и почему грозы чаще случаются летом?

За последний месяц Великобритания наслаждалась теплым солнечным светом, при этом температуры временами достигали рекордных максимумов.

Но похоже, что британцы никогда не смогут по-настоящему насладиться летней погодой в течение нескольких дней подряд, если в прогнозе не появится странная гроза .

И еще грозовых ливня ожидаются сегодня в некоторых частях страны, вот как образуются грозы и почему они чаще случаются в летние месяцы.

Прогноз гроз в некоторых частях Великобритании в пятницу из-за дневного нагрева (Reach / Trinity Mirror)

Как образуются грозы?

Грозы возникают, когда воздух нестабилен, что вызвано тем, что слой теплого воздуха у земли находится под слоем гораздо более холодного воздуха.

Штормы чаще случаются летом, когда дни длиннее, так как больше солнечного света и, следовательно, больше энергии.

• ПОХОЖИЕ СТАТЬИ: Погода в Великобритании: в чем разница между дождем, изморосью и ливнем?
• Риск ливней, но потепление к выходным в большинстве мест
• Семь невероятно редких, причудливых и распространенных типов молнии (ФОТО)

Когда солнце нагревает воздух у поверхности Земли, воздух поднимается и по мере подъема охлаждается, конденсируется, образуя влагу, и образует облако.

Если условия правильные, облако будет продолжать расти и превращаться в кучево-дождевое облако, которое обычно достигает высоты 25 000 футов.

Именно эти огромные буйные тучи издают гром и молнии.

Внутри кучево-дождевых облаков бывают восходящие и нисходящие потоки. Восходящие потоки уносят влагу и капли воды так высоко, что они замерзают и образуют кристаллы льда или град.

В этот момент частицы льда сталкиваются друг с другом и испускают электрические заряды: положительные и отрицательные.

Более легкие кристаллы льда с положительным зарядом вытесняются наверх облака, в то время как более тяжелый отрицательно заряженный град собирается внизу.

БОЛЬШЕ: Пятидневный прогноз: Несколько дней будет хорошо, но позже похолодание

Отрицательный заряд притягивается к положительным зарядам в облаке и другим близлежащим облакам, а также к положительным зарядам на земле.

Когда притяжение этих зарядов достаточно велико, они объединяются и разряжаются.

Что вызывает гром и молнию?

Именно эти разряды приводят к внезапным вспышкам света и громким грохотам, широко известным как гром и молния.

Молния — это большая электрическая искра, вызванная перемещением отрицательных зарядов из одного места в другое.

А быстрое расширение и нагрев воздуха из-за молнии — вот что приводит к раскату грома.

Почему летом чаще бывают грозы?

Реклама

Ингредиенты, необходимые для образования грозы, включают в себя достаточное количество нестабильного воздуха и температурную структуру, при которой тепло у земли и холодный воздух над ней.

Такая схема погоды чаще всего встречается весной и летом, чем осенью и зимой, поскольку здесь больше солнечного света и больше времени в течение дня, когда солнце нагревает поверхность Земли.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО:  Девять самых редких в мире облачных образований и наука, стоящая за ними

Когда солнце нагревает землю, этот теплый воздух поднимается вверх, смешивается с холодным воздухом над ним и конденсируется, создавая нестабильный воздух и большое количество влаги, что идеально подходит для гроз.

В весенние и летние месяцы более прохладный воздух наверху обычно сохраняет свой зимний холод, а это означает, что воздух будет гораздо более нестабильным, чем в осенние месяцы, когда он сохраняет свое летнее тепло.

Повышение влажности на юге с опасностью грозы над южной Англией в пятницу и некоторыми частями северо-запада (The Weather Company)

Опасны ли грозы?

Гром не особенно опасен, и шансы быть пораженным молнией невелики, поскольку до 90 процентов молнии перемещаются от облака к облаку.

Но если молния все-таки ударит прямо в человека или рядом с кем-то, это может привести к серьезной травме, а в некоторых случаях даже к смерти из-за большого количества электричества в окрестностях.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО:  Сезон пыльцы трав: пятнадцать простых советов и приемов для облегчения сенной лихорадки

Каждый год в Великобритании молния поражает от 30 до 60 человек, и, по мнению экспертов, около 5-10 процентов из них заканчиваются смертельным исходом.

Люди, которые подвергаются наибольшему риску из тех, кто проводит много времени на открытом воздухе в местах с минимальным укрытием, например, фермеры, игроки в гольф и туристы.

Молния достигает температуры до 30 000 C, что горячее, чем поверхность солнца (Reach / Trinity Mirror)

Что делать, если в кого-то попала молния?

Наберите 999, им срочно понадобится помощь.

Прежде чем приближаться к ним, проявите осторожность и подождите, пока не исчезнет риск для вас от дальнейших ударов молнии.

Если у них остановилось сердце или дыхание, примените сердечно-легочную реанимацию — тело не сохраняет электрический заряд, поэтому ударов током не будет.

БОЛЬШЕ: Четыре звездных небесных события, которых стоит ожидать в этом месяце

Где образуются грозы?

Поскольку грозы образуются при сильном нагреве земной поверхности, они наиболее распространены в тех частях мира, где очень жаркая и влажная погода.

Вот почему на суше больше штормов, чем в океанах.

По данным синоптиков, в Великобритании грозы чаще всего случаются в Ист-Мидлендсе и на юго-востоке Англии.

Факты о грозах: 

• Молния достигает температуры до 30 000 C, что горячее, чем поверхность солнца.
• Молния может проходить по воздуху со скоростью около 270 000 миль в час — около 75 миль в секунду.
• Существуют различные типы гроз, в том числе одноячеечные, многоячеистые грозы и суперячейки.
• Во время снегопада может греметь гром — это также известно как «грозовой снегопад».
900:25 Молния ударяет в землю где-то 44 раза каждую секунду.

СЛЕДУЮЩИЙ: Семь невероятно редких, причудливых и распространенных типов молнии (ФОТО)

Что вызывает гром и молнию? – US Sun

ГРОЗЫ могут быть весьма захватывающими, если вы закутались в одеяло и смотрите их, не выходя из собственного дома, но не так сильно, если вы застигнуты врасплох на улице.

Так что же такое на самом деле гром и молния, и как определить, насколько далеко они находятся?

Что такое гром и молния?

Отслеживание непредсказуемой погоды в Великобритании — это работа на полную ставку.

Если вы когда-нибудь задумывались, что на самом деле происходит во время грозы, вы не одиноки.

Удар молнии — это когда электрический разряд из атмосферы направляется в объект, связанный с Землей.

Вы увидите вспышку света, часто зазубренную, и услышите звук грома, вызванный сильным жаром молнии, из-за которого воздух быстро расширяется.

2

Считается, что те, кто проводит много времени на открытом воздухе, например, игроки в гольф, альпинисты, пешеходы в горах и сельскохозяйственные рабочие, подвергаются наибольшему риску быть пораженнымПредоставлено: Getty

Молния может произойти между облаками, из облака на землю или из облака в воздух.

Большинство ударов молнии не затрагивают людей, и вероятность поражения очень мала.

ПОДРОБНЕЕ О ПОГОДЕ

ЗАДВИЖЕНИЕ

Предупреждение об отключении электроэнергии, поскольку Метеобюро публикует предупреждение о проливном дожде и шторме

ПРИГОТОВЬТЕСЬ

По всей Британии выпущены предупреждения о шторме со скоростью 80 миль в час, об опасности ветра и дождя

По данным Королевского общества по предотвращению несчастных случаев (ROSPA), молния ударяет в землю около 300 000 раз в год в Великобритании.

Ежегодно в Британии молнией поражает от 30 до 60 человек, и три, или 5-10%, таких ударов заканчиваются смертью.

Считается, что люди, которые проводят много времени на открытом воздухе, такие как игроки в гольф, альпинисты, любители горных прогулок и сельскохозяйственные рабочие, подвергаются наибольшему риску.

Что вызывает гром и молнию?

По данным Метеобюро, «грозы возникают, когда атмосфера нестабильна», что происходит, когда «теплый воздух находится под гораздо более холодным воздухом».

Молния образуется при встрече холодного и теплого воздуха, при этом последний поднимается и образует облака.

ПОДРОБНЕЕ О НАУКЕ

ОБЕЗЬЯНИЧИЙ БИЗНЕС

Найдена принесенная в жертву паукообразная обезьяна, которая может быть символом договора 700-летней давности0019 DEAD WRONG

Раскрыт новый смысл древнеегипетской мумификации

В ЧЁМ ДЕЛО?

Необычное скопление звезд «опровергает» важную универсальную теорию Эйнштейна

При правильных условиях это облако образует кучево-дождевое облако, которое производит гром и молнии.

В теплом воздухе есть капли воды, которые соединяются и замерзают, образуя кристаллы льда.

Затем эти капли становятся слишком тяжелыми, чтобы их мог поддерживать восходящий поток, и падают в виде града.

Град в облаке сталкивается с более мелкими кристаллами, создающими отрицательный заряд, который формируется у основания облака.

Земля и объекты, такие как шпили, становятся положительно заряженными, в результате чего между двумя зарядами проходит ток.

Гром сопровождает молнию, так как это шум, производимый быстрым расширением и нагревом воздуха.

Если вы видите молнию, но не слышите грома, это не значит, что ее не было, это просто означает, что она была слишком далеко, чтобы ее услышать.

Это часто называют тепловой молнией (или тихой молнией), так как это часто случается летом.

2

Чтобы примерно определить, насколько далеко гроза, можно использовать простой метод подсчета. Кредит: IslandVisions/BNPS

. Как определить, насколько далеко гроза и молния. раскаты грома, чтобы определить, насколько далеко гроза.

Когда вы видите вспышку света, посчитайте количество секунд, пока не услышите гром — рекомендуется считать по Миссисипи, только очень уверенные в себе могут заниматься вольным стилем.

За каждые пять секунд, которые вы считаете, молния находится на расстоянии одной мили.