Молния почему: Из-за чего бьет молния и как она появляется

admin

Из-за чего бьет молния и как она появляется

Мы часто говорим на нашем сайте о погоде, ураганах, грозах, и прочих погодных явлениях, которые могут быть интересны с точки зрения науки и могут нанести ущерб хозяйственной деятельности человека или его жизни и здоровью. Очень часто такие явления способствуют появлению в атмосфере молний. Это тоже очень интересное и не до конца изученное явление, которое возникает из-за появления в воздухе заряженных частиц. По сути это чем-то напоминает статический разряд от шерстяного свитера, вот только масштабы более крупные. Тем не менее, при образовании молний должно сложиться множество факторов, о которых мы сегодня и поговорим. Тем более, мы уже рассказывали об интересных фактах, связанных с этим явлением. Теперь надо разобраться с природой появления “стрел Зевса”.

Молния может напугать, если не знать откуда она берется.

Содержание

  • 1 Что такое молния?
  • 2 Какие бывают молнии?
  • 3 Как происходит удар молнии?
  • 4 Почему молния имеет такую форму?
  • 5 Может ли человек создать молнию?
  • 6 Откуда берутся молнии перед землетрясением?
  • 7 Что такое шаровая молния, и как она появляется?
  • 8 Что мы знаем о молниях?

Что такое молния?

Согласно науке, можно сказать, что молния является искровым разрядом, возникающим в атмосфере. В числе основных проявлений можно назвать яркую вспышку света и громкий звук, который принято называть громом. Кроме Земли, молнии можно встретить на других планетах, например, Венере, Юпитере, Сатурне, Уране и других, где есть какая-то газовая среда.

Во время удара молнии высвобождается огромное количество энергии. В результате ее температура в несколько раз превышает температуру поверхности Солнца. Сила тока в разряде молнии на Земле достигает 500 ампер, а напряжение доходит до нескольких миллионов вольт.

Можно превращать одно в другое и обратно: Найден новый способ превращения тепла в электричество

Как раз из-за большого количества энергии, молния редко длится дольше долей секунд. Как правило значение доходит до четверти секунды (0,25), но бывают и исключения. Так, самая продолжительная молния зафиксирована на отметке почти восьми секунд (7,74).

Такая красота и почти восемь секунд.

Определение молнии согласно словарю Ожегова:
МОЛНИЯ, -и, ж. 1. Мгновенный искровой разряд в воздухе скопившегося атмосферного электричества. Бывает линейная, зигзагообразная, шаровая и сухая.

Сейчас мы не будем останавливаться на определении молнии, как пометке для срочной новости или печатного издания, хотя суть понятна, и именно из-за скоротечности или, если хотите, молниеносности события они так и называются.

Какие бывают молнии?

Прежде, чем подробно рассказать о типах молний, надо сказать, какими они вообще бывают. Четыре основных типа были приведены парой строк выше, а именно: линейная, зигзагообразная, шаровая и сухая.

Линейной молнией называют короткий резкий разряд, который вспыхивает моментально, озаряет собой небо и пропадет. Иногда даже самой молнии не видно, так как она проходит очень быстро и часто даже бьет не в землю, а между облаками.

Зигзагообразной принято называть чуть более долгие молнии, которые имеют кривую траекторию и дают хоть несколько долей секунды, чтобы себя рассмотреть. Иногда можно заметить даже небольшую пульсацию света в них.

Шаровая молния — это крайне редкое явление. Если с обычной молнией мы встречаемся по несколько раз в год, а жители некоторых регионов — несколько раз в неделю, то шанс увидеть шаровую молнию не превышает один к десяти тысячам. Именно поэтому явление считают очень мистический, и если вы ее видели, вам очень повезло. Надо бежать за лотерейным билетом.

С сухой молнией все просто. Так обычно называют молнию, которая происходит без дождя. Не самое часто явление, но периодически все равно случается. И уж точно чаще, чем шаровая.

Как происходит удар молнии?

Мы уже определились, что молния — это мощнейший электрический разряд, возникающий при накоплении заряда внутри облаков и появлении большой разницы электрических потенциалов объектов. В итоге молния может возникать между соседними облаками, между облаком и землей, и даже внутри одного облака, что тоже случается очень часто. В любом случае облако должно быть наэлектризовано. Но как оно электризуется?

Это можно назвать молнией в миниатюре. Процессы похожи.

Этот процесс знаком нам с детства. Достаточно вспомнить как электризуется расческа, воздушный шарик или многие другие вещи при трении. Подобный процесс происходит и в облаках на большой высоте и в существенно больших масштабах.

Дело в том, что облака представляют собой огромный водяной шар, пусть и не совсем шаровидной формы. Его высота может достигать нескольких километров, но в разном агрегатном состоянии вода в нем есть на всех высотах. До трех-четырех тысяч метров это капли, а выше — уже кристаллики льда.

Одной тайной меньше: Ученые решили загадку молний на Юпитере

Эти кристаллики имеют разный размер и постоянно перемешиваются. Более мелкие летят вверх из-за восходящих потоков воздуха от теплой земли. Поднимаясь, они постоянно сталкиваются с более крупными кристалликами. В итоге, все облако начинает электризоваться подобно предметам в приведенных выше примерах. Положительно заряженные частицы оказываются сверху, а отрицательно заряженные — снизу.

Примерно так выглядит разница потенциалов при формировании молнии.

Когда разность потенциалов получается очень высокой, происходит разряд. Если внутри облака для формирования разряда недостаточно условий, то разрядка происходит в землю. При этом она сопровождается яркой вспышкой с выделением тепла. Из-за выделения огромного количества энергии воздух вокруг молнии моментально нагревается до нескольких десятков тысяч градусов и взрывообразно расширяется в небольшом объеме. Эта взрывная волна и называется громом, расходясь на расстояние до 20 км от самой молнии.

При этом молнии состоят из нескольких разрядов, которые идут непрерывно друг за другом, но по одиночке длятся тысячные и миллионные доли секунды.

Почему молния имеет такую форму?

Мы знаем, что молния старается ударить в объект по кратчайшему расстоянию. Но почему же она такая изогнутая? Это же совсем не кратчайшее расстояние, при котором она была бы прямая, как геометрический луч.

Дело в том, что при формировании разряда электроны разгоняются до околосветовых скоростей, но периодически встречают на пути препятствия в виде молекул воздуха. При каждой такой “встрече” они меняют направление своего движения и мы получаем ступенчатую структуру молнии, к которой мы привыкли, и которая схематическим рисуется, как логотип автомобилей Opel.

Молния на логотипе этой компании впервые появилась на грузовике Opel Blitz (в переводе с немецкого Blitz — молния)

Может ли человек создать молнию?

Да, человек может создавать молнии. Каждый ребенок может дома поставить небольшой опыт, натерев два шарика и потом сблизив их. Если делать это в темноте, можно увидеть небольшой разряд и треск или щелчок. Это и есть молнии и гром в миниатюре.

С такими молниями можно столкнуться, поносив шерстяной свитер, расчесав волосы и во многих других ситуациях. Даже зажигалка с кнопкой создает минимолнию, которая и поджигает газ. Аналогичное оборудование установлено в газовых плитах а автоподжигом.

Обсудить все, что угодно связанное с наукой можно в нашем Telegram-чате.

Но человек может создать и более серьезные молнии. Я даже не говорю о лабораториях под открытым небом, которые формируют разряд для его изучения, хотя так он тоже может быть очень сильным. Я имею ввиду молнию, которая появляется при ядерном взрыве.

Дело в том, что при протекании реакции ядерного взрыва гамма-излучение продуцирует электромагнитный импульс с напряжённостью на уровне 100—1000 кВ/м. Это не только выводит из строя незащищенные электромагнитные линии бункеров, шахт и других объектов, но и приводит к образованию молнии. Правда, эта молния бьет в небо, то есть, в обратную сторону, если можно так сказать. Разряд появляется перед приходом огненной полусферы и очень быстро исчезает. Происходит это примерно с 0,015 до 0,5 секунды процесса протекания реакции ядерного взрыва.

Так выглядит молния, сопровождающая атомный взрыв.

Откуда берутся молнии перед землетрясением?

Существуют молнии, которые проявляют себя во время землетрясений. До конца их природа пока неизвестна, но они тоже возникают из-за накопления заряда. Только в данном случае это происходит из-за трения слоев пород между собой.

Изначально ученые не воспринимали всерьез рассказы о том, что землетрясения сопровождаются молниями, но появление в последнее время камер заставило их задуматься над этим. В итоге они начали ставить эксперименты и пришли к выводу о трении слоев пород.

Куда более известны молнии при извержениях вулканов, которые еще называются “грязными молниями”. Они тоже возникают в результате трения между собой частиц, вылетающих из жерла.

Примерно так выглядит молния внутри вулкана.

Образование молний сопровождает и другие явления, например, пылевые бури, торнадо и некоторые другие, приводящие все к тому же накоплению заряда.

Что такое шаровая молния, и как она появляется?

Кроме обычных молний, с которыми все более менее понятно, хоть и остаются некоторые вопросы, есть еще и шаровые молнии, которые вообще не изучены толком и никто не может объяснить, откуда они берутся, почему и куда пропадают.

Изначально шаровая молния является светящимся шаром (иногда форма может немного отличаться), который по подсчетам имеет температуру 500-1000 градусов Цельсия, может перемещаться в пространстве, проходить через стекло и взрываться через несколько минут после появления. Пока больше неизвестно ничего.

Многое из этого вы точно не знали: Интересные и малоизвестные факты о молниях

Первые упоминания о них относятся еще ко временам до нашей эры. Правда, тогда это было очень иносказательно и включало в себя разговоры об огненных птицах и тому подобном. Сейчас это очень похоже на описание шаровых молний, но с уверенностью об этом говорить нельзя.

Это птица Феникс, но примерно так представляли себе шаровые молнии в древнем мире.

До недавнего времени многие ученые вообще не верили в существование такого явления, а заявления очевидцев считали следствием повреждения сетчатки после удара обычной молнией. Тем более все говорили о разной форме. Сейчас в это начали верить и занялись исследованиями, но информации все равно мало.

Кто-то считает их сгустками газа, кто-то особыми частицами с огромным количеством энергии, а кто-то и вовсе говорит о высших силах.

Тем не менее, это не отменяет того факта, что шаровые молнии могут повреждать объекты, с которыми вступили в контакт. Например, плавить стекло и металл, поджигать дерево и кипятить воду. Есть даже рассказы о том, как они замыкали высоковольтные линии передач, создавая дугу.

Есть несколько гипотез этого явления, каждая из которых до сих пор не подтверждена, но и не опровергнута.

Одна из них гласит, что шаровая молния это специфическое взаимодействие азота с кислородом, в результате которого и вырабатывается энергия на ее существование. Согласно другой гипотезе явление представляет собой вихрь шарообразной формы из пылевых частиц с активными газами. Такими они стали из-за полученного электрического разряда. В итоге, шаровая молния является чем-то вроде батареи. Эта гипотеза объясняет специфический запах и шлейфовое свечение рядом с шаровой молнией.

Шаровая молния может выглядеть так или иначе, но более изученной от этого она не становится.

Есть гипотеза, которая оспаривает обе предыдущих, говоря нам, что существование шаровой молнии невозможно без подпитки ее энергией снаружи. Но такая гипотеза рушится отсутствием доказательств существования волн нужной для питания длины.

Все это лишний раз доказывает, что шаровую молнию надо опасаться, так как даже нет четких описаний того, как надо действовать при ее появлении. Самой главной рекомендацией является немедленное покидание зоны ее действия, но без лишней спешки, чтобы не нарушить движение воздуха и не увлечь ее за собой.

Что мы знаем о молниях?

Об обычных молниях мы знаем много, хоть и не все. О шаровых почти ничего, но учитывая частоту их появления, можно допустить, что это не так страшно, хотя работать в этом направлении надо и надо продолжать исследования.

Молнии стали неотъемлемыми спутниками нашей жизни. Они проявляются во многих сферах и заставляют себя уважать из-за разрушительной мощи, спрятанной в них.

Тем не менее, средства борьбы с ними есть и достаточно эффективные. Надо только выполнять элементарные правила безопасности (не стоять в грозу рядом с деревьями, не запускать змеев, да и вообще лучше не выходить из дома) и ставить громоотводы на дома. В этом случае все будет существенно проще и безопаснее.

виды, физическая природа, почему. Физика атмосферы

Каждую секунду в атмосфере Земли возникает примерно 700 молний, и каждый год около 3000 человек погибают из-за удара молнии. Физическая природа молнии не объяснена окончательно, а большинство людей имеют лишь приблизительное представление о том, что это такое. Какие-то разряды сталкиваются в облаках, или что-то в этом роде. Сегодня мы обратились к нашим авторам по физике, чтобы узнать о природе молнии больше. Как появляется молния, куда бьет молния, и почему гремит гром. Прочитав статью, вы будете знать ответ на эти и многие другие вопросы.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Что такое молния

Молния – искровой электрический разряд в атмосфере.

Электрический разряд – это процесс протекания тока в среде, связанный с существенным увеличением ее электропроводности относительно нормального состояния. Существуют разные виды электрических разрядов в газе: искровой, дуговой, тлеющий.

Искровой разряд происходит при атмосферном давлении и сопровождается характерным треском искры. Искровой разряд представляет собой совокупность исчезающих и сменяющих друг друга нитевидных искровых каналов. Искровые каналы также называют стримерами. Искровые каналы заполнены ионизированным газом, то есть плазмой. Молния – гигантская искра, а гром – очень громкий треск. Но не все так просто.

 

Физическая природа молнии

Как объясняют происхождение молнии?  Система туча-земля или туча-туча представляет собой своеобразный конденсатор. Воздух играет роль диэлектрика между облаками.  Нижняя часть облака имеет отрицательный заряд. При достаточной разности потенциалов между тучей и землей возникают условия, в которых происходит образование молнии в природе.

Ступенчатый лидер

Перед основной вспышкой молнии можно наблюдать небольшое пятно, движущееся от тучи к земле. Это так называемый ступенчатый лидер. Электроны под действием разности потенциалов, начинают двигаться к земле. Двигаясь, они сталкиваются с молекулами воздуха, ионизируя их. От тучи к земле прокладывается как бы ионизированный канал. Из-за ионизации воздуха свободными электронами электропроводность в зоне траектории лидера существенно возрастает. Лидер как бы прокладывает путь для основного разряда, двигаясь от одного электрода (тучи) к другому (земле). Ионизация происходит неравномерно, поэтому лидер может разветвляться.

 

Обратная вспышка

В момент, когда лидер приближается к земле, напряженность на его конце растет. Из земли или из предметов, выступающих над поверхностью (деревья, крыши зданий) навстречу лидеру выбрасывается ответный стример (канал). Это свойство молний используется для защиты от них путем установки громоотвода. Почему молния бьет в человека или в дерево? На самом деле ей все равно, куда бить. Ведь молния ищет наиболее короткий путь между землей и небом. Именно поэтому во время грозы опасно находиться на равнине или на поверхности воды.

Когда лидер достигает земли, по проложенному каналу начинает течь ток. Именно в этот момент и наблюдается основная вспышка молнии, сопровождаемая резким ростом силы тока и выделением энергии. Здесь уместен вопрос, откуда идет молния? Интересно, что лидер распространяется от тучи к земле, а вот обратная яркая вспышка, которую мы и привыкли наблюдать, распространяется от земли к туче. Правильнее говорить, что молния идет не от неба к земле, а происходит между ними.

Почему молния гремит?

Гром возникает в результате ударной волны, порождаемой быстрым расширением ионизированных каналов. Почему сначала мы видим молнию а потом слышим гром? Все дело в разности скоростей звука (340,29 м/с) и света (299 792 458 м/с). Посчитав секунды между громом и молнией и умножив их на скорость звука, можно узнать, на каком расстоянии от Вас ударила молния.

 

Нужна работа по физике атмосферы? Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Виды молний и факты о молниях

Молния между небом и землей – не самая распространенная молния. Чаще всего молнии возникают между облаками и не несут угрозы. Помимо наземных и внутриоблачных молний, существуют молнии, образующиеся в верхних слоях атмосферы. Какие есть разновидности молний в природе?

  • Наземные молнии;
  • Внутриоблачные молнии;
  • Шаровые молнии;
  • «Эльфы»;
  • Джеты;
  • Спрайты.

Последние три вида молний невозможно наблюдать без специальных приборов, так как они образуются на высоте от 40 километров и выше.

 

Приведем факты о молниях:

  • Протяженность самой длинной зафиксированной молнии на Земле составила 321 км. Эта молния была замечена в штате Оклахома, 2007 г.
  • Самая долгая молния длилась 7,74 секунды и была зафиксирована в Альпах.
  • Молнии образуются не только на Земле. Точно известно о молниях на Венере, Юпитере
    , Сатурне и Уране. Молнии Сатурна в миллионы раз мощнее земных.
  • Сила тока в молнии может достигать сотен тысяч Ампер, а напряжение – миллиарда Вольт.
  • Температура канала молнии может достигать 30000 градусов Цельсия – это в 6 раз больше температуры поверхности Солнца.
 

Шаровая молния

Шаровая молния – отдельный вид молнии, природа которого остается загадкой. Такая молния представляет собой движущийся в воздухе светящийся объект в форме шара. По немногочисленным свидетельствам шаровая молния может двигаться по непредсказуемой траектории, разделяться на более мелкие молнии, может взорваться, а может просто неожиданно исчезнуть. Существует множество гипотез о происхождении шаровой молнии, но ни одна не может быть признана достоверной. Факт — никто не знает, как появляется шаровая молния. Часть гипотез сводят наблюдение этого явления к галлюцинациям. Шаровую молнию ни разу не удалось наблюдать в лабораторных условиях. Все, чем могут довольствоваться ученые – это свидетельства очевидцев.

Напоследок предлагаем Вам посмотреть видео и напоминаем: если курсовая или контрольная свалилась на голову как молния в солнечный день, не нужно отчаиваться. Специалиста студенческого сервиса выручают студентов с 2000 года. Обращайтесь за квалифицированной помощью в любое время. 24 часа в сутки, 7 дней в неделю мы готовы помочь вам.

Молния | Причины цвета

Страница из выставки «Причины цвета»…

Почему молния окрашена? (газовые возбуждения и накаливания)

Яркий неон манит Таймс-сквер в Нью-Йорке.

Благодаря газовому возбуждению, как треск молнии, так и яркие разноцветные взрывы фейерверков могут вызывать мурашки по спине и ускорять сердцебиение.

В то время как яркий белый свет, который мы связываем с молнией, является примером накаливания с температурой порядка 30 000 К, его цвета также возникают из-за газовых возбуждений — света, излучаемого в результате возбуждения молекул газа в атмосфере. Газовые возбуждения представляют собой форму люминесценции, когда фотоны света испускаются, когда возбужденные электроны возвращаются в исходное энергетическое состояние. В отличие от накаливания люминесценция может возникать при низких температурах.

Точно так же специалисты по пиротехнике используют накал для создания ярко-белых фейерверков, но полагаются на явление газового возбуждения, чтобы создать танец цветов, который мы ожидаем от фейерверков. Кроме того, неоновые, ртутные и натриевые лампы используют газовое возбуждение.

Молния над домом , слева. Вверху справа молнии танцуют в заряженном небе над Сиднейской гаванью и Харбор-Бридж. Электрическое возбуждение действует как в молнии, так и в мосту, освещенном паровыми лампами.

Молния

Раздвоенная молния — это огромный разряд электричества между тяжелыми кучево-дождевыми облаками и землей. Карманы положительного и отрицательного заряда образуются внутри облака и в конечном итоге достигают размера, достаточного для того, чтобы индуцировать противоположный заряд в точке на земле внизу. Какое-то время воздух изолирует их друг от друга, но затем электростатическая разница достигает точки, когда начинает формироваться электрическая вспышка. В цепной реакции «лидеры» образуют следы, расходящиеся, как ответвления, по воздуху под облаком, разбивая молекулы воздуха на заряженные частицы. Как только первый из этих лидеров достигает земли, электростатические силы могут свободно течь на землю в виде короткого высоковольтного разряда. При последовательных разрядах окружающие очаги заряда в облаке следуют по этому пути к земле. Вспышка достигает температуры около 30 000 К.

Молния видна как вспышка света из-за как накаливания (из-за высокой температуры она светится бело-голубым), так и люминесценции (возбуждение газообразного азота в атмосфере). Азот, доминирующий газ в атмосфере, возбуждается этим сильным потоком энергии, его электроны переходят в более высокие энергетические состояния. Отличительный бело-голубой цвет молнии вызван светом, излучаемым, когда электроны возвращаются в исходное энергетическое состояние.

Если смотреть сверху, грозы также производят менее известные выбросы синего или красного света над облаками, известные как джеты и спрайты. Цвета также производятся за счет газового возбуждения молекул газа в атмосфере, особенно азота.

MRCC Жизнь с погодой — молния

Что такое молния? Опасность молнии Молниезащита Молниеносные данные Дополнительное чтение

Молния — одно из древнейших наблюдаемых природных явлений на Земле. Это происходит по всей стране, но особенно на юго-востоке, Среднем Западе и в передних хребтах Скалистых гор. Каждый год молнии поражают сотни людей, в результате чего в среднем в США ежегодно умирает 50 человек.0 процентов людей переживают удары молнии, выжившие часто получают разрушительные травмы на всю жизнь. Знание молний и молниезащиты может защитить вас от одной из самых неустойчивых и непредсказуемых характеристик грозы.

Что такое молния?

Молния — внезапный электростатический разряд во время грозы, наиболее распространенное, но наименее изученное из погодных явлений. Эти гигантские искры могут простираться от облака к земле или объектам на земле, между облаками, внутри облака или даже между облаком и воздухом.

Как образуется молния?

Во многих отношениях молния похожа на искру статического электричества, которую вы можете увидеть или почувствовать зимой, когда воздух очень сухой и вы прикасаетесь к металлическому предмету. Например, когда вы идете по ковру, электроны движутся от атомов ковра к вам. Вы, по сути, отрицательно заряжены. Когда вы прикасаетесь к металлическому предмету, например к дверной ручке, электроны перемещаются от вас к ручке. Толчок, который вы чувствуете и можете услышать, — это электроны, движущиеся от вас к дверной ручке через электрическую искру.

а) Когда вы идете по ковру, электроны движутся от ковра к вашему телу, давая вам отрицательный заряд.

б) Когда вы прикасаетесь к дверной ручке, лишние электроны перемещаются от вас к положительно заряженной дверной ручке. Вы и дверная ручка теперь имеете нейтральный заряд.

Графика разработана Стивом Хилбергом, Региональный климатический центр Среднего Запада.

Аналогичные процессы происходят при развивающейся грозе. По мере развития грозы восходящие и нисходящие потоки во время грозы приводят к столкновениям частиц осадков внутри облака. Ближе к вершине шторма это обычно маленькие кристаллы льда. Кристаллы льда приобретают положительный заряд и уносятся выше в шторм, потому что они легче. В результате вершина бури становится положительно заряженной, а средний и нижний слои — отрицательно заряженными. Мелкие кристаллы льда и мелкий град появляются в середине шторма, а в нижнем слое – капли дождя и тающий град. Столкновения между этими частицами приводят к тому, что некоторые из них теряют электроны и становятся отрицательно заряженными. Отрицательный заряд в среднем и нижнем слоях грозового облака индуцирует положительный заряд в земле под грозой, а положительно заряженная наковальня заставляет землю под наковальней становиться отрицательно заряженной.

Что происходит при ударе молнии?

На ранних стадиях развития грозы воздух действует как изолирующий слой между облаком и его окружением. По мере того как во время грозы накапливаются электрические заряды, разница между, например, отрицательно заряженной средней частью облака и землей становится достаточно большой, чтобы преодолеть изолирующие эффекты воздуха, и возникает разряд молнии. Когда этот разряд происходит между серединой облака и верхней частью грозы, возникает «внутриоблачная» молния.

Когда разряд происходит между отрицательно заряженной областью одной грозы и положительно заряженной областью другой, это называется межоблачной молнией. Молния «облако-земля» возникает, когда разряд происходит между облаком и землей.


Схема типичного распределения электрических зарядов во время грозы. Предоставлено: Национальная лаборатория сильных штормов.

Удары молнии из облака в землю составляют около 25 процентов вспышек молний во всем мире. Они одни из самых зрелищных, а также самые опасные, потому что ударяют по земле или предметам на земле. Разряд молнии длится всего несколько микросекунд, но процесс его формирования сложен.

Удар молнии начинается, когда ионизированный канал воздуха, называемый ступенчатым лидером, развивается от грозы к земле. По мере того, как ступенчатый лидер движется зигзагами к земле, электрическое поле увеличивается, поскольку количество положительного заряда, находящегося на поверхности Земли, становится еще больше. Электрическое поле наиболее сильно на заземленных объектах, вершины которых находятся ближе всего к основанию грозы, таких как деревья и высокие здания (поэтому во время грозы следует держаться подальше от высоких объектов). Этот заряд начинает мигрировать вверх через здания, деревья и людей в воздух. Когда этот поднимающийся вверх положительный заряд — восходящий лидер или стример — встречается с лидером в воздухе над поверхностью, то проводящий путь завершается. Электроны движутся по этому пути, создавая видимую молнию. Быстрый поток электронов нагревает окружающий воздух, вызывая его взрывное расширение, создавая ударную волну, которую мы слышим как гром. 9Top

 

Опасность молнии

Молния является третьей по значимости причиной смерти, связанной с погодными условиями, после наводнения и сильной жары, в результате чего погибает в среднем 51 человек в год, и многие получают ранения. Молнии могут произойти в любое время года в США, но в основном весной и летом. Это совпадает со временем, когда люди чаще всего проводят мероприятия на свежем воздухе, что увеличивает риск воздействия молнии. Самая высокая частота ударов молнии в США происходит во Флориде и на побережье Мексиканского залива.

По данным Национального института молниезащиты, затраты и потери из-за молнии в США могут достигать 8–10 миллиардов долларов в год. Среди затрат, связанных с молнией, — вызванные молнией лесные пожары, повреждения домов и других сооружений, ремонт поврежденных коммунальных электросетей и коммуникаций, а также повреждения электрооборудования, как жилого, так и коммерческого.

Молния также представляет угрозу для личной безопасности, особенно если вы оказались на улице во время грозы. Однако даже люди в помещении были ранены или убиты молнией. Молния может поразить человека пятью способами.

Прямой удар происходит, когда человек, обычно находящийся на открытой местности, становится частью основного канала разряда молнии. Часть тока движется вдоль и по коже, а часть проходит через тело

Боковая вспышка возникает, когда молния ударяет в более высокий объект рядом с человеком (например, дерево) и часть тока прыгает с этого возразить человеку.


На человека может также воздействовать ток заземления . Например, когда молния ударяет в высокое дерево, заряд распространяется по объекту на землю, а затем по поверхности земли. Токи заземления могут охватывать большую площадь и являются причиной большинства поражений молнией. Ток входит в тело в точке, ближайшей к удару молнии (например, в ногу), и выходит из тела в точке, наиболее удаленной от удара. Чем больше разница между этими двумя точками, тем больше вероятность травмы или смерти. Земной ток часто губителен для домашнего скота из-за его большого размера.

Повреждение газона, вызванное током заземления от удара молнии. Фото: AlGamaty на Reddit

Проводимость молнии через провода или другие металлические поверхности позволяет молнии распространяться на большие расстояния. Заборы, линии электропередач, трубы или другие металлические поверхности могут стать путями для молнии. Большинство несчастных случаев с молниями внутри помещений связаны с проводимостью.

Вот почему важно держаться подальше от проводного телефона и держаться подальше от всего, что подключено к электрической розетке, водопроводным кранам и душам, окнам и дверям.

Стримеры развиваются по мере приближения к земле лидера, движущегося вниз. Это восходящие стримеры, и обычно только одна из восходящих стримеров соприкасается с лидером, чтобы обеспечить основной канал для обратного хода. Однако, когда основной канал разряжается, то же самое происходит и со всеми остальными косами в этом районе. Если человек является частью одной из этих кос, он может погибнуть или получить травму во время разряда косы, даже если он не является частью основного разряда.

Дополнительную информацию можно получить на веб-сайте Национальной метеорологической службы. Наука о молниях: пять способов, которыми молния поражает людей.

Что произойдет, если в вас ударит молния?

Когда молния ударяет в ваш дом, она может повредить ваш компьютер, телевизор и другую электронику. При попадании молнии в человека в первую очередь повреждается «электроника» организма — нервная система и мозг. Наиболее очевидным эффектом может быть остановка сердца. Серьезные ожоги случаются редко. Большинство ожогов вызвано тем, что другие предметы (дождевая вода, пот, металлические монеты и ожерелья и т. д.) нагреваются проходящим через них током и вызывают ожоги, а не вызваны самой молнией. Подсчитано, что только десять процентов людей, пораженных молнией, погибают. Остальные 90 процентов пострадавших имеют разную степень родовой и длительной нетрудоспособности.

Повреждение нервной системы и головного мозга может быть неочевидным. Симптомы могут включать усталость, сильные головные боли, неспособность сосредоточиться, неспособность обрабатывать информацию, изменения личности и другие. Некоторые симптомы могут проявляться только через некоторое время после инцидента. Часто обычные медицинские тесты (визуализация, лабораторные анализы и т. д.) не показывают каких-либо физических изменений, которые можно отнести к удару молнии. Нейрокогнитивное или нейропсихологическое тестирование может использоваться для выявления функциональных и когнитивных нарушений.

Проводятся исследования травм, полученных в результате удара молнии. Доктор Мэри Энн Купер, доктор медицинских наук Университета Иллинойса в Чикаго, возглавляет Программу исследования травм от ударов молнии. Ее статья «Инвалидность, а не смерть — основная проблема при поражении молнией» содержит дополнительную информацию о последствиях поражения молнией.

Поведенческие и личностные изменения, которые могут испытать выжившие после удара молнии, часто трудно понять семье и друзьям. Lightning Strike & Electric Shock Survivors International, Inc. — некоммерческая группа поддержки, созданная выжившим после удара молнии в 19Top
 

Молниезащита

На открытом воздухе самое неблагоприятное место для грозы — нет безопасного места. Рыбалка, катание на лодках и кемпинг являются основными видами деятельности, связанными с наибольшим количеством смертей от молнии. Футбол возглавляет список смертельных случаев, связанных со спортом, за ним следуют гольф и бег. Семьдесят процентов всех смертельных случаев от молний происходят в июне, июле и августе. Это неудивительно, учитывая, что это время, когда люди проводят гораздо больше времени на открытом воздухе, а также пик сезона гроз.

Что нужно сделать, чтобы уберечься от молнии?

«Когда грянет гром, идите в дом!»

Если вы находитесь на улице, найдите убежище в ближайшем безопасном здании или в автомобиле с металлическим верхом и закрытыми окнами. Если вы слышите гром, значит, вам угрожает опасность удара молнии. Самое дальнее расстояние от удара молнии, на котором обычно можно услышать гром, составляет около пяти миль и редко превышает 10 миль. То, что вы не слышите гром, не обязательно означает, что вы в безопасности. Известно, что молнии разлетаются на десятки миль от места возникновения грозы. Оставайтесь внутри как минимум 30 минут после того, как вы в последний раз слышали гром.


Молния образует дугу и ударяет на некотором расстоянии от места грозы над долиной Шенандоа в Вирджинии.
Фото Предоставлено: фотография Эдварда Пейна. Используется с разрешения.

Если вы не можете найти безопасное убежище, вы можете предпринять некоторые шаги, чтобы снизить риск. Однако стоит повторить, что во время грозы на открытом воздухе нет безопасного места.

  • Избегайте открытых полей, вершин холмов или вершин гребней.
  • Держитесь подальше от высоких изолированных деревьев или других высоких объектов. Если вы находитесь в лесу, оставайтесь рядом с более низкими деревьями.
  • Если вы в группе, рассредоточьтесь, чтобы избежать текущего путешествия между членами группы.
  • Если вы разбиваете лагерь на открытой местности, разбивайте лагерь в долине, овраге или другом низком месте. Однако помните о возможности внезапных наводнений в низменных районах. Помните, что палатка НИКАК не защищает от молнии.
  • Держитесь подальше от воды и мокрых предметов, таких как веревки, а также металлических предметов, таких как заборы и столбы. Вода и металл не притягивают молнии, но являются отличными проводниками электричества. Ток от вспышки молнии легко распространяется на большие расстояния.

Если вы находитесь в помещении,

  • Держитесь подальше от проводных телефонов. Вы можете использовать сотовые или беспроводные телефоны.
  • Не прикасайтесь к электрическому оборудованию, такому как компьютеры, телевизоры или шнуры. Вы можете использовать пульты дистанционного управления безопасности.
  • Избегайте сантехники. Не мойте руки, не принимайте душ и не мойте посуду.
  • Держитесь подальше от окон и дверей, которые могут иметь небольшие протечки по бокам, через которые может проникать молния, и держитесь подальше от крыльца.
  • Не ложитесь на бетонный пол и не прислоняйтесь к бетонным стенам.
  • Защитите своих питомцев: Собачьи будки не являются безопасным убежищем. Собаки, прикованные к деревьям или к металлическим полозьям, особенно уязвимы для ударов молнии.
  • Защитите свое имущество: молния создает скачки напряжения, которые могут повредить электронное оборудование на некотором расстоянии от фактического удара. Обычные устройства защиты от перенапряжения не защитят оборудование от удара молнии. Национальный институт молниезащиты располагает информацией о защите вашего дома и электроники от молнии. Не отключайте оборудование во время грозы, так как существует риск удара.

Национальная метеорологическая служба (National Weather Service) имеет гораздо больше информации о молниезащите на своей веб-странице о молниезащите.

Мифы о молнии

Миф: Молния никогда не бьет в одно и то же место дважды.
Факт: Молния часто бьет в одно и то же место несколько раз, особенно если это высокий заостренный изолированный объект. Эмпайр Стейт Билдинг подвергается ударам почти 100 раз в год.

Миф: Резиновые шины на автомобиле защищают вас от молнии, изолируя вас от земли.
Факт: Большинство автомобилей защищены от молнии, но вас защищает металлическая крыша и металлические боковины, а НЕ резиновые шины. Помните, что кабриолеты, мотоциклы, велосипеды, открытые транспортные средства для отдыха на открытом воздухе и автомобили с корпусом из стекловолокна не обеспечивают защиты от молнии. Когда молния попадает в транспортное средство, она проходит сквозь металлическую раму в землю. Не прислоняйтесь к дверям во время грозы.
Миф: Структуры с металлом или металлом на теле (ювелирные изделия, сотовые телефоны, MP3-плееры, часы и т. д.) притягивают молнии.
Факт: Высота, заостренная форма и изоляция являются доминирующими факторами, определяющими место удара молнии. Наличие металла абсолютно не влияет на то, куда ударит молния. Горы сделаны из камня, но в них ударяет молния много раз в год. При угрозе молнии немедленно примите надлежащие защитные меры, найдя безопасное убежище — не тратьте время на удаление металла. Хотя металл не притягивает молнию, он проводит электричество, поэтому держитесь подальше от металлических заборов, перил, трибун и т. д.
Миф: Если вы заперты снаружи и вот-вот ударит молния, вам следует лечь на землю.
Факт: Лежание на горизонтальной поверхности повышает вероятность поражения потенциально смертельным током заземления. Если вас застала гроза на улице, продолжайте двигаться к безопасному укрытию.
Миф: Если вы оказались на улице во время грозы, вам следует присесть, чтобы снизить риск удара.
Факт: Приседание не делает вас безопаснее на открытом воздухе. Бегите к солидному зданию или машине с жестким верхом. Если вы слишком далеко, чтобы бежать к одному из этих вариантов, у вас нет хорошей альтернативы. Вы НЕ в безопасности нигде на открытом воздухе.
Миф: «Тепловые молнии» вызваны жарой, а не грозами.
Факт:  Такого явления, как тепловая молния, не существует. «Тепловая молния» — это название, которое когда-то давали обычной молнии, находящейся слишком далеко, чтобы гром был слышен. Этот термин, вероятно, возник, когда люди замечали далекие молнии, обычно ночью, теплыми летними вечерами, когда небо над головой было ясным. В некоторых случаях молния может быть видна на расстоянии сотен и более миль. 9Top
 

Данные о молниях

Национальная сеть обнаружения молний

Национальная сеть обнаружения молний (NLDN) начала функционировать как региональная сеть, управляемая Университетом штата Нью-Йорк в Олбани в 1983 году. В конечном итоге NLDN была приобретена Global Atmospherics, Inc., а затем в 2002 г. Vaisala, Inc., компанию, которая разрабатывает, производит и продает продукты и услуги для экологических и промышленных измерений, особенно в метеорологии и гидрологии. NLDN стала национальной по охвату в 1989. Он состоит из более чем 100 удаленных наземных станций зондирования, расположенных по всей территории Соединенных Штатов, которые мгновенно обнаруживают электромагнитные сигналы, испускаемые молнией, ударяющей по поверхности земли. Эти удаленные датчики отправляют необработанные данные через спутниковую сеть связи в Центр управления сетью (NCC) в Тусоне, штат Аризона. В течение нескольких секунд после удара молнии центральные анализаторы NCC обрабатывают информацию о месте, времени, полярности удара и передают эту информацию пользователям по всей стране.

Эти данные о молниях используются коммунальными службами, НАСА, Национальной метеорологической службой, авиацией, лесным хозяйством и многими другими. Дополнительную информацию о NLDN можно найти здесь.


Карта из «Lightning Explorer» компании Vaisala. Данные на карте задерживаются на 20 минут и обновляются каждые 20 минут.

Blitzortung

Blitzortung. org — всемирная сеть обнаружения молний для локализации электромагнитных разрядов в атмосфере (грозовых разрядов) по методу времени прихода (TOA) и времени группового прихода (TOGA). Он был разработан несколькими людьми в Германии несколько лет назад и с тех пор распространился по всему миру. Эта сеть обнаружения молний состоит из добровольцев с детекторами молний, ​​собранными из комплекта, разработанного группой Blitzortung. Детекторы передают данные на центральный сервер обработки через Интернет, который затем обрабатывает данные для определения местоположения ударов молнии. Среди других добровольцев есть программисты, разрабатывающие и/или реализующие алгоритмы определения местоположения или визуализации сферических положений (сферические — это тип радиосигнала, создаваемого молнией), и люди, помогающие поддерживать работоспособность системы. В США около 110 станций обнаружения

Веб-сайт включает в себя актуальную карту текущих ударов молнии по всему миру, архив данных о молниях и информацию о том, как получить набор для создания собственного детектора молний. Конструкция детектора требует некоторых знаний и навыков в области электроники.

LightningMaps.org

LightningMaps.org — это общественный проект с бесплатными картами молний и приложениями. Данные о молниях в реальном времени доступны в картографическом интерфейсе с использованием данных Blitzortung (внизу слева). 9Top
 

Дополнительная литература