Сегодня у нас достаточно инструментов, чтобы объяснять явления природы с точки зрения науки.

Бьёт ли молния дважды в одно место?

Вопреки расхожему мнению, молния может ударить дважды, а то и больше, в одно место. В Эмпайр-стейт-билдинг ежегодно попадает от 20 до 100 молний, а однажды там было зафиксировано 8 ударов в течение 24 минут! Другим небоскрёбам достаётся в среднем по 25 раз за год. Но благодаря молниеотводам они остаются целы и невредимы.

Сначала облако

Любая гроза начинается с облака. Его формируют тёплые воздушные потоки, поднимающие с Земли водяной пар, который образуется вследствие испарения воды из рек, озёр, морей, океанов.

Механизмы зарождения молнии в облаке изучены не до конца, однако есть общепринятая концепция электризации грозового облака. Заряд накапливается в центре облака, где воздух быстро устремляется вверх (восходящий поток). Из-за низких температур там образуется смесь капель воды, кусочков льда и мягкого града.

Восходящий поток воздуха поднимает капли воды и кусочки льда вверх, а более тяжёлые и плотные градины падают вниз. При столкновении более массивные градины забирают электрон с поверхности льдинок, в результате чего верхняя часть облака, куда стремятся кусочки льда, приобретает положительный заряд, а нижняя, куда падают градины, — отрицательный. Между разноимённо заряженными областями возникает напряжение, создавая электрическое поле. Это приводит к движению заряженных частиц и, как следствие, к появлению электрического тока.

Грозовое облако площадью 100 км² и толщиной 5 км обладает энергией, сравнимой с энергией атомной бомбы. Она вырабатывается в результате превращения водяного пара в дождевые капли, конденсирующиеся в облако.

Ток нагревает воздух до 30 000°С — локальное давление повышается, расширяя и взрывая газ. Звук взрывающегося газа и есть гром. Наверное, вы замечали, что он всегда «отстаёт» от молнии. Происходит это потому, что скорость света выше скорости звука. Чем дальше гроза, тем больше разница во времени между молнией и раскатом грома.

Кучевое облако

Поднимаясь, воздух охлаждается, достигая определенной температуры, при которой начинается конденсация влаги, содержащейся в нём. Начинается формирование кучевых облаков. При конденсации выделяется тепловая энергия, достаточная для дальнейшего подъёма воздуха.

Зрелые грозовые облака

Воздушный поток продолжает поднимать влагу и увеличивать облако. Капли воды сливаются в более крупные и тяжёлые и замерзают. При падении они тают и превращаются в дождь. Если восходящий поток сильный, то льдинки становятся настолько крупными, что не успевают растаять и падают в виде града.

Распад

Холодный воздух, переносимый на землю нисходящим потоком, отсекает восходящий воздушный поток и останавливает рост и рассеивает грозовое облако. Данный этап происходит довольно быстро, примерно через 20–30 минут в жизни грозового облака.

​Заряженная атмосфера

Молния несёт заряд до нескольких десятков кулон — это в 10 000 раз больше, чем заряд обычного конденсатора. Однако заряд присущ не только молнии: мельчайшие заряженные частицы окружают вас повсюду. Земная ионосфера наполненна положительными зарядами, источниками которых является космическое излучение. Поток заряженных частиц из космоса выбивает электроны из молекул газа и ионизирует воздух.

Космическое излучение — это поток заряженных частиц внеземного происхождения. Чем выше над уровнем моря, тем больше ионизирован воздух.

Поверхность Земли, напротив, заряжена отрицательно. Однако заряд — явление непостоянное. Согласно математическим расчётам, без подзарядки Земля полностью разрядится примерно за полчаса. Но этого не происходит, и причиной тому грозы. Каждый квадратный километр в среднем 6 раз в год принимает удар молнии, который и переносит отрицательный заряд на поверхность Земли.

Для наглядности вспомним, как заряжают обычный электрический конденсатор. Его подключают к электроцепи и заряжают до максимального напряжения на обкладках.

То же самое происходит с таким суперконденсатором, как наша планета, одна обкладка которого — ионосфера, другая — земная поверхность. Атмосфера является промежуточным газовым диэлектриком, а молнии и есть электрическая цепь, заряжающая обкладки.

Для исследования гроз строят специальные высокогорные станции или кооперируются с центрами по изучению космического излучения. Примерами могут служить Баксанская нейтринная обсерватория на Кавказе и Космостанция на Тянь-Шане, где одна из установок так и называется — «Гроза». Ещё это явление изучают в научно-исследовательских центрах атмосферного воздуха, которые есть во многих странах.

Тянь-Шаньская высокогорная станция является оптимальным местом для изучения грозового разряда, поскольку её высота — 3400 м над уровнем моря — соответствует высоте прохождения грозовых облаков в этой местности. 

​Опасность грозы

Поскольку молния несёт электрический заряд и обладает большой энергией, она может поджечь объект, оказавшийся на её пути. Молнии часто становятся причиной пожаров, оставляя людей без крыши над головой.

При прохождении разряда через человеческое тело мышцы резко сокращаются, в организме выделяются токсичные вещества, нарушается работа сердечно-сосудистой системы, может начаться внутреннее кровотечение. Очень часто травмы, нанесённые молнией, либо несовместимы с жизнью, либо оставляют инвалидом на всю жизнь. Ежегодное число жертв грозы колеблется от 6000 до 24 000. Помимо трагических исходов бывали и счастливые случаи, когда человек после удара оставался невредим или отделывался шрамами и небольшими ожогами. Такое происходит, если молния не задевает жизненно важные органы: сердце, спинной и головной мозг. Кроме того, молния проходит через тело практически мгновенно. А шрамы после неё часто имеют форму ветвящегося дерева — это вызвано разрывом кровеносных сосудов под кожей.

Длина молнии обычно составляет от 1 до 10 км, однако в 2007 году в штате Оклахома (США) была зафиксирована молния рекордной длины — 321 км.

Для защиты от молний используются громоотводы — металлические конструкции, устанавливаемые на высоких зданиях. Попадая в них, молния через металлический проводник уходит в землю. Если гроза застанет вас на улице, срочно ищите укрытие. Но ни в коем случае не вставайте под дерево и не стойте возле большого металлического сооружения. Если вы дома, то отойдите от окна и не прикасайтесь к электрическим устройствам: они притягивают молнию возникающими в них электрическими полями.

Тэги:

физикаэлектричествоприродапогода

Природное явление гроза

Любишь ли ты, когда на улице такое природное явление как гроза? Мне очень нравится смотреть, как сверкают молнии, и вздрагивать от раскатов грома. но, правда, если я сам в это время в безопасном месте.

Наши далёкие предки очень боялись грозы. Они думали, что в чём-то провинились, раз бог Перун сердится на них и посылает на землю гром, молнию и сильный ветер. Бог Грозы тогда считался даже более сильным, чем бог Солнца. Ведь гроза не только причиняла зло, но и помогала людям. Если солнце сжигало своими горячими лучами посевы хлеба, то гроза, и дождь, который она приносила, спасали урожай. Позже наши предки гром и молнию приписывали Илье Пророку, который, «катаясь на колеснице по небу, пускает огненные стрелы».

Но мы-то с вами уже можем разобраться, почему бывает гроза!

Ты, наверняка, уже успел заметить, что перед грозой солнце начинает сильно припекать и становится душно. Это происходит от того, что в воздухе накапливается влага – бесчисленное множество водяных капелек, из которых и состоят тучи. Они могут быть несколько километров в высоту. 

Нам снизу кажется, что они стоят спокойно. Мы и не подозреваем, какие внутри них бушуют вихри, как потоки воздуха носят капельки снизу вверх и сверху вниз. На самом верху таких облаков – сильный мороз, и капельки воды, попав туда, сразу же замерзают, превращаются в кусочки льда. Льдинки с талкиваются с капельками, вода обволакивает их «плёночкой», которая тоже замерзает. Льдинка делается тяжелее, она падает в нижний «этаж» облака, где теплее, и там начинает таять. Но стремительные вихри снова подхватывают её вверх, и снова сталкиваются льдинки и капельки, и снова вода замерзает, льдинки увеличиваютс я, тяжелеют. И вот льдинки уже не могут удержаться в облаке и падают из него вниз. Ближе к земле они тают, и получается, что идёт дождь. Иной раз они так и не успевают растаять и падают на землю кусочками льда – идёт град.

А движение капелек и льдинок внутри тучи не затихает! Они ударяются друг о друга, сталкиваются, трутся, заряжаются при этом электричеством. И вот уже верхняя часть тучи несёт положительный заряд, а нижняя – отрицательный. Во время грозы заряж аются электричеством земля, деревья, горы, дома. И когда встречаются две т учи или туча и предметы на земле, заряженные противоположными зарядами электричества, между ними проскакивает гигантская искра – молния!

Молния мгновенно нагревает окружающий воздух, от тепла он быстро расширяется, и происходит взрыв. В этот момент мы слышим треск и грохот. Его-то мы и называем – гром. 

Звук распространяется гораздо медленнее, чем свет, его скорость 330 метров в секунду. Поэтому мы слышим раскаты грома после того, как сверкнула молния. А чтобы узнать на каком молния расстоянии, сосчитай, сколько секунд проходит между вспышкой молнии и громом, и умножь на 330.

Проведем эксперимент

Давай сделаем «домашнюю» молнию. Два продолговатых воздушных шарика потри шерстяной тряпочкой в очень тёмной комнате (они ни в коем случае не должны соприкоснуться). Воздух, наполняющий их, электризуется. Попробуй приблизить их на минимальное расстояние. Если ты всё сделал правильно, то от одного до другого шарика начнут проскакивать искры. Слышишь треск? Это миниатюрная копия грома.

Безопасную грозу можно устроить и в своих волосах. Расчеши их пластмассовой гребёнкой, и ты услышишь лёгкий треск. Это — днём. А в темноте можно увидеть и искорки.

• Природные явления

Для того, чтобы оставить комментарий необходимо зарегистрироваться, либо войти на сайт под своим логином и паролем

Что вызывает звук грома?

Блог о погоде

автор: Том Скиллинг

Опубликовано: 8 сентября 2020 г. / 23:03 CDT

Обновлено: 8 сентября 2020 г. / 23:04 CDT

автор: Том Скиллинг

Опубликовано: 8 сентября 2020 г. / 23:03 CDT

Обновлено:

Это заархивированная статья, и информация в статье может быть устаревшей. Пожалуйста, посмотрите на отметку времени в истории, чтобы узнать, когда она обновлялась в последний раз.

Дорогой Том, Что вызывает звук грома?
Мишель Горски Лейк Вилла
Дорогая Мишель,
Гром порождается молнией. Молния нагревает воздух, в котором она проходит, примерно до 50 000 градусов. Этот быстрый нагрев, сопровождаемый быстрым охлаждением, создает звуковые волны, которые, когда они достигают наших ушей, мы слышим как гром. Молния всегда производит гром, но часто мы находимся слишком далеко от грозы, чтобы ее услышать. Поскольку свет распространяется со скоростью 186 000 миль в секунду, а звук распространяется со скоростью около 760 миль в час, грому требуется около пяти секунд, чтобы пройти одну милю. Горизонтальное расстояние, на котором можно услышать гром во время грозы, варьируется, но обычно оно составляет от 5 до 15 миль. Однако в шумной городской среде гром можно услышать всего в нескольких километрах от грозы.

Copyright Nexstar Media Inc., 2023. Все права защищены. Этот материал нельзя публиковать, транслировать, переписывать или распространять.

Посмотреть все BestReviews

Главные новости

Больше историй

WGN-ТВ Видео

Продавцы Displaced Little Village Discount Mall находят …

Пол Лиснек обсуждает последние новости об абортах,…

Это «Шоу Джо», поскольку Байден завершает визит в Ирландию

Путин подписал законопроект, разрешающий электронный призыв на военную службу …

Сыновья Эль Чапо среди 28 членов картеля Синалоа обвиняются …

Продавцы Displaced Little Village Discount Mall находят …

Несколько человек ранены в результате полицейской погони в Элмхерсте

«То, о чем мы просим, ​​несложно»: сторонники Чикаго .

Техническому консультанту предъявлено обвинение в убийстве основателя Cash App …

Конвенция NRA собирает лучших претендентов Республиканской партии 2024 года после …

«То, о чем мы просим, ​​несложно»: сторонники Чикаго …

Продавцы Displaced Little Village Discount Mall находят …

Еще видео

Еще от WGN-TV

Популярный

Просмотреть все новости

2019-02 — Любопытные дети: как работает гром? И почему так громко?

12 февраля 2019 г. — Эстель Тренгов

Беседа Любопытные дети Африки — это серия для детей, в которой мы просим экспертов ответить на вопросы детей.

Как работает гром и почему он такой громкий? (Саваар, 6, Йоханнесбург)

Гром — это звук молнии. Поэтому, прежде чем я смогу объяснить, как работает гром, я должен объяснить, как работает молния, а также облака — все они идут вместе.

Грозовые тучи

Не каждое облако может произвести гром и молнию. Грозовые тучи очень высокие — конечно, с земли не всегда можно сказать, какой высоты облако, потому что вы видите только дно. Но над этим он простирается высоко в небо.

Облака состоят из мельчайших капелек воды. Высоко в небе так холодно, что внутри облаков начинают образовываться кристаллы льда. Затем кристаллы льда перемещаются к вершине облака, а капли воды остаются у нижней части облака. Когда они движутся мимо друг друга и трутся друг о друга, они создают статическое электричество.

Вы можете получить статическое электричество, потирая воздушный шар о волосы, и тогда статическое электричество заставляет ваши волосы вставать дыбом. Иногда, если вы в носках и третесь ногами о ковер, то это вызывает небольшой шок, когда вы прикасаетесь к кому-то еще. Это тоже статическое электричество.

Статическое электричество в облаке делает кристаллы льда положительно заряженными, а капли воды — отрицательно заряженными. Если вы когда-нибудь играли с магнитами, вы знаете, что положительная сторона магнита притягивается к отрицательной стороне другого магнита, но отталкивает положительную сторону другого магнита. Противоположности притягиваются друг к другу: те, у кого одинаковый заряд (то есть положительный или отрицательный), отталкивают друг друга. То же самое происходит с отрицательно заряженными каплями воды у основания грозового облака.

Все отрицательные биты, которые собираются у основания облака, называются электронами. Положительные биты, известные как частицы, начинают собираться под грозовым облаком, потому что их притягивают электроны у основания облака.

Притяжение положительных и отрицательных битов сильно, поэтому электроны в облаке начинают делать зазубренные пальцы, тянущиеся к земле. Как только отрицательные биты из облака соединяются с положительными битами из земли, огромный ток, состоящий из всех этих электронов, течет на землю — и вы видите вспышку молнии.

Вспышка молнии так быстро нагревает воздух вокруг себя, что воздух очень быстро расширяется. Когда вы что-то нагреваете, оно становится больше — расширяется. Воздух вокруг вспышки молнии расширяется так быстро, что создает в воздухе ударную волну. Эта ударная волна — это гром, который вы слышите.

Большой шум

Почему гром такой громкий? Это потому, что количество электрической энергии, которая течет от облака к земле, настолько огромно: это похоже на очень большой водопад электричества.

Чем громче звук, который вы слышите, тем ближе вы к молнии. Свет распространяется по воздуху намного быстрее звука. Вот почему иногда вы сначала видите вспышку молнии, а через несколько секунд слышите гром. Если вы видите молнию и сразу же слышите гром, то молния находится очень близко от вас.