Villámkisülések ( villám) az erős elektromágneses mezők leggyakoribb forrása természetes eredetű. A villám egyfajta gázkisülés nagyon hosszú szikrahosszúsággal. A villámcsatorna teljes hossza eléri a több kilométert, és ennek a csatorna jelentős része egy zivatarfelhőben található. Villámlás A villámlás oka a nagy térfogatú elektromos töltés kialakulása.

Rendes villámforrás zivatar gomolyfelhők, amelyek pozitív és negatív halmazt hordoznak elektromos töltések a felhő felső és alsó részén, és e felhő körül növekvő intenzitású elektromos mezőket képezve. Az ilyen, különböző polaritású tértöltések kialakulása a felhőben (felhőpolarizáció) a felszálló meleg levegő vízgőzének lehűlése és a pozitív és negatív ionokon (kondenzációs központokon) történő áramlások kondenzációja, valamint a töltött nedvességcseppek szétválása következtében alakul ki a felhőben. a felhő intenzív felszálló termikus légáramlatok hatására. Abból adódóan, hogy a felhőben több egymástól elszigetelt töltésklaszter képződik (főleg negatív polaritású töltések halmozódnak fel a felhő alsó részében).

A villám kisül külső jelek több típusra osztható. Normál típus - lineáris villám, fajtáival: szalagos, rakétás, cikkcakkos és elágazó. A kisülések legritkább fajtája az gömbvillám. Ismertek „Szent Elmo tüze” és „Az Andok ragyogása” nevű kisülések. A villámlás általában többször előfordul, pl. több, ugyanazon az úton fejlődő egységkibocsátásból, és mindegyik kisülésből, valamint a beérkező kisülésből áll laboratóriumi körülmények, a vezetővel kezdődik és a fordított (fő) számjeggyel végződik. Az első kisülés vezetőjének süllyedési sebessége megközelítőleg 1500 km/s, a következő kisülések vezetőinek sebessége eléri a 2000 km/s-t, a fordított kisülés sebessége pedig 15000-150000 km/s között változik, azaz 0,05-0,5 sebességű Sveta. A vezető csatorna, mint minden streamer csatornája, plazmával van töltve, ezért van egy bizonyos vezetőképessége.

A vezető csatorna felső vége a felhő egyik töltött központjához kapcsolódik, így ennek a központnak a töltéseinek egy része a vezető csatornába áramlik. A töltéseloszlás a csatornában legyen egyenetlen, a vége felé növekedjen. Azonban néhány közvetett mérések tanácsolja, hogy abszolút érték A vezetőfej töltése kicsi, és első közelítésképpen a csatorna egyenletesen feltöltöttnek tekinthető S lineáris töltéssűrűséggel. A vezetőcsatorna teljes töltése ebben az esetben Q = S*l, ahol l a csatorna hossza, értéke pedig általában körülbelül 10%-a az egyetlen villámcsapás során a talajba áramló értékű töltésnek. Az esetek 70-80%-ában ez a töltés negatív polaritású. Ahogy a vezető csatornája előrehalad a hatása alatt elektromos mező A talajban a töltések elmozdulása következik be, és a vezető töltéseivel ellentétes előjelű töltések (általában ezek pozitív töltések) a lehető legközelebb helyezkednek el a vezetőcsatorna fejéhez. Homogén talaj esetén ezek a töltések közvetlenül a vezetőcsatorna alatt halmozódnak fel.

Ha a talaj heterogén, és a fő része van egy nagy ellenállás, a töltések nagy vezetőképességű területeken (folyók, talajvíz) koncentrálódnak. Földelt megemelt tárgyak (villámhárítók, kémények, magas épületek, esőtől nedvesített fák) a töltések az objektum tetejére vonzódnak, ott jelentős térerőt hozva létre. A vezetőcsatorna fejlesztésének első szakaszában az elektromos térerősséget az élén a vezető saját töltései és a felhő alatt elhelyezkedő tértöltés-klaszterek határozzák meg. A vezető pályája nem kapcsolódik földi tárgyakhoz. Ahogy a vezető leereszkedik, a földön felgyülemlett töltések és a megemelt tárgyak egyre nagyobb befolyást gyakorolnak. A vezető fejének egy bizonyos magasságából (tájolási magasságból) kiindulva a térerő valamelyik irányban a legnagyobbnak bizonyul, és a vezető az egyik földi objektum felé orientálódik. Természetesen ebben az esetben a megemelt objektumok és a fokozott vezetőképességű földterületek túlnyomórészt érintettek (szelektív szuszceptibilitás). A nagyon magas tárgyaktól a vezető felé ellenvezetők fejlődnek, amelyek jelenléte segíti a villám irányulását egy adott tárgy felé.

Miután a vezetőcsatorna eléri a talajt vagy az ellenvezetőt, megindul a fordított kisülés, melynek során a vezetőcsatorna a talajpotenciállal közel azonos potenciált kap. A felfelé fejlődő fordított kisülés élén egy megnövekedett elektromos térerősségű terület található, melynek hatására a csatorna átstrukturálódik, amihez a plazma töltéssűrűsége 10^13-ról 10-re emelkedik. ^14-től 10^16-ig - 10^19 1/m3, aminek köszönhetően a csatorna vezetőképessége legalább 100-szorosára nő. A fordított kisülés kialakulása során az ütközési helyen iM = v áram halad át, ahol v a fordított kisülés sebessége. A vezető kisülés és a fordított kisülés közötti átmenet során fellépő folyamat sok tekintetben hasonló a függőlegesen töltött vezeték testzárlatos folyamatához.

Ha egy feltöltött vezetéket r ellenálláson keresztül csatlakoztatunk a földhöz, akkor a földelési pontban az áram egyenlő: ahol z = a vezeték jellemző impedanciája. Így még villámkisülés közben is csak akkor lesz v-vel az áram a csapás helyén, ha a földelési ellenállás nulla. Ha a földelési ellenállások eltérnek a nullától, az áram az ütközési pontban csökken. Ezt a csökkenést meglehetősen nehéz számszerűsíteni, mivel a villámcsatorna hullámimpedanciája csak hozzávetőlegesen becsülhető. Okkal feltételezhető, hogy a villámcsatorna karakterisztikus impedanciája az áramerősség növekedésével csökken, az átlagos érték körülbelül 200-300 Ohm. Ebben az esetben, amikor egy objektum földelési ellenállása 0-ról 30 Ohm-ra változik, az objektum árama csak 10% -kal változik. A következőkben az ilyen objektumokat jól földeltnek nevezzük, és feltételezzük, hogy a teljes iM = v villámáram áthalad rajtuk. A villámlás alapvető paraméterei és a zivatartevékenység intenzitása A nagy áramerősségű villámlás rendkívül ritkán fordul elő. Így a 200 kA áramerősségű villámlás az esetek 0,7...1,0%-ában fordul elő teljes szám megfigyelt kisülések.

A 20 kA áramerősségű villámcsapások száma körülbelül 50%. Ezért szokás a villámáramok amplitúdóértékeit valószínűségi görbék (eloszlási függvények) formájában bemutatni, amelyeknél a maximális értékű villámáramok előfordulásának valószínűségét az ordináta tengelye mentén ábrázolják. Alapvető mennyiségi jellemzők villámlás az érintett objektumon átfolyó áram, amelyet az iM maximális érték, a front átlagos meredeksége és a ti impulzusidőtartam jellemez, ami megegyezik azzal az idővel, amikor az áram a maximális érték felére csökken. Jelenleg legnagyobb szám adatok állnak rendelkezésre a villámáram maximális értékeiről, amelyek mérését a legegyszerűbb végzi mérőműszerek- mágneses rögzítők, amelyek acél reszelékből vagy műanyagba préselt huzalokból készült hengeres rudak. A mágnesrögzítőket tornyosuló tárgyak (villámhárítók, távvezetéktartók) közelében erősítik meg, és azok mentén helyezkednek el. távvezetékek mágneses mező, amely akkor következik be, amikor a villámáram áthalad egy tárgyon. Mivel a felvevők gyártásához nagy kényszerítő erővel rendelkező anyagokat használnak, ezek nagy maradék mágnesezettséget tartanak fenn.

Ennek a mágnesezettségnek a mérésével kalibrációs görbék segítségével meghatározható a mágnesező áram maximális értéke. A mágneses rögzítőkkel végzett mérések nem biztosítanak nagy pontosságot, de ezt a hátrányt részben kompenzálják hatalmas összeg mérések, amelyek száma jelenleg több tízezer. Ha egy induktív tekercsre zárt keretet helyez az érintett tárgy közelébe, a tekercs belsejében elhelyezett mágneses rögzítő segítségével megmérheti a villámáram meredekségét. A mérések kimutatták, hogy a villámáramok tág határok között mozognak a több kiloampertől a több száz kiloamperig, ezért a mérési eredményeket villámáramok valószínűségi görbéi (eloszlási függvényei) formájában mutatjuk be, amelyeken az értéket meghaladó maximális értékű villámáramok valószínűsége. A jelzett ordináta az abszcissza tengelyen van ábrázolva.

Ukrajnában a villámvédelem számításakor a görbét használják. Hegyvidéki területeken a görbe ordinátái 2-szeresére csökkennek, mivel a talajtól a felhőkig kis távolságra a villámcsapások kisebb töltéssűrűség mellett lépnek fel a halmazokban, azaz a nagy áramlatok valószínűsége csökken. Kísérletileg sokkal nehezebb meghatározni a villámáram-impulzus meredekségét és időtartamát, ezért ezekre a paraméterekre vonatkozó kísérleti adatok mennyisége viszonylag csekély. A villámáram-impulzus időtartamát főként a földről a felhőbe történő visszirányú kisülés terjedési ideje határozza meg, és ezért viszonylag szűk 20 és 80-100 μs közötti tartományban változik. A villámáram-impulzus átlagos időtartama megközelíti az 50 μs-ot, ami meghatározta a standard impulzus kiválasztását.

A RES villámállóságának felmérése szempontjából a legfontosabbak: a villám által átvitt töltés nagysága, a villámcsatornában lévő áramerősség, az egy csatorna mentén ismétlődő becsapások száma és a villámtevékenység intenzitása. Mindezek a paraméterek nincsenek egyértelműen meghatározva, és valószínűségi jellegűek. A villámlás által átvitt töltés a kisülési folyamat során a coulomb töredékeitől a több tíz coulombig terjedő tartományban ingadozik. Az ismétlődő villámlás által a földbe ejtett átlagos töltés 15-25 C. Tekintettel arra, hogy egy villámkisülés átlagosan három komponenst tartalmaz, ezért egy komponens során körülbelül 5-8 C-ot visznek át a talajra. Ebből a teljes adott töltésfelhalmozás mintegy 60%-a a vezetőcsatornába áramlik, ami 3-5 C-ot tesz ki. A földfelszín sík részeibe történő villámcsapás 10-50 C-os (átlagosan 25 C-os), a hegyekben a villámcsapás 30-100 C-os (átlagosan 60 C-os), kisülésekkel TV-tornyok a töltés eléri a 160 C-ot.

Amikor a villám a földbe csap, a túlnyomó többség (85-90%) negatív töltést ad át a talajnak. A többszöri villámlás során a talajba áramló töltés a coulomb töredékeitől a 100 C-ig vagy még többig terjed. Ennek a töltésnek az átlagos értéke megközelíti a 20 C-ot. Úgy tűnik, hogy a zivatarok során a talajba felszabaduló töltés jelentős szerepet játszik a talaj negatív töltésének fenntartásában. A zivatar tevékenység intenzitása különböző éghajlati régiók nagymértékben változik. A zivatarok száma egész évben általában minimális az északi régiókban, és fokozatosan növekszik dél felé, ahol a megnövekedett páratartalom és a magas hőmérséklet hozzájárul a zivatarfelhők kialakulásához. Ez a tendencia azonban nem mindig követhető. A középső szélességi körökben (például a kijevi régióban) vannak a zivataraktivitás központjai, ahol kedvező feltételeket teremtenek a helyi zivatarok kialakulásához.

A zivatartevékenység intenzitását általában az évi zivataros napok számával vagy a zivatarok éves teljes időtartamával órában kifejezve jellemzik. Utolsó jellemző helyesebb, mivel a földbe csapások száma nem a zivatarok számától, hanem azok teljes időtartamától függ. Az évi zivataros napok vagy órák számát a meteorológiai állomások hosszú távú megfigyelései alapján határozzák meg, amelyek általánosítása lehetővé teszi a zivatartevékenység térképeinek megrajzolását, amelyeken egyenlő időtartamú zivatarvonalak - izokerán vonalak - rajzolódnak ki. . Oroszország európai részének és Ukrajnának a zivatarok átlagos időtartama zivatarnaponként 1,5-2 óra.

Az ókori emberek nem mindig tekintették a zivatarokat és a villámlást, valamint a kísérő mennydörgést az istenek haragjának megnyilvánulásának. Például a hellének számára a mennydörgés és a villámlás szimbólum volt legfőbb hatalom, míg az etruszkok jeleknek tekintették őket: ha keleti oldalról villámlást láttak, az azt jelentette, hogy minden rendben lesz, ha pedig nyugaton vagy északnyugaton szikrázott, az ellenkezőjét jelentette.

Az etruszk elképzelést a rómaiak átvették, és meg voltak győződve arról, hogy egy jobb oldali villámcsapás elegendő ok arra, hogy minden tervet egy nappal elhalasszon. A japánok érdekesen értelmezték a mennyei szikrákat. Két vadzsrát (villámot) tartottak Aizen-meo, az együttérzés istenének szimbólumának: az egyik szikra az istenség fején volt, a másikat a kezében tartotta, elnyomva vele az emberiség minden negatív vágyát.

A villám egy hatalmas elektromos kisülés, amit mindig felvillanás és mennydörgés kísér (jól látható a légkörben egy fára emlékeztető fénylő kisülési csatorna). Ugyanakkor szinte soha nem csak egy villám villan fel, azt általában két-három, gyakran több tucatnyi szikrát elérő követi.

Ezek a kisülések szinte mindig gomolyfelhőkben, esetenként nagyméretű nimbostratus felhőkben keletkeznek: a felső határ gyakran hét kilométert ér el a bolygó felszíne felett, míg az alsó rész szinte érintheti a talajt, nem marad ötszáz méternél magasabban. Villám keletkezhet egy felhőben és a közeli villamosított felhők között, valamint a felhő és a talaj között.

A zivatarfelhő a következőkből áll nagy mennyiség jégtáblák formájában lecsapódó gőz (három kilométert meghaladó magasságban ezek szinte mindig jégkristályok, mivel itt a hőmérséklet nem emelkedik nulla fölé). Mielőtt egy felhőből zivatar válna, jégkristályok kezdenek aktívan mozogni benne, és a felmelegedett felületről felszálló meleg levegőáramok segítik őket.

A légtömegek felfelé szállítanak kisebb jégdarabokat, amelyek mozgás közben folyamatosan nagyobb kristályokkal ütköznek. Ennek eredményeként a kisebb kristályok pozitív töltésűek, míg a nagyobbak negatív töltésűek.

Miután a kis jégkristályok összegyűlnek a tetején és a nagyok alul, felső rész A felhő pozitív töltésűnek bizonyul, az alsó pedig negatívan. Így az elektromos térerősség a felhőben rendkívül magas szintet ér el: egymillió voltot méterenként.

Amikor ezek az ellentétes töltésű területek ütköznek egymással, az érintkezési pontokon az ionok és elektronok egy csatornát képeznek, amelyen keresztül minden töltött elem lefelé rohan, és elektromos kisülés jön létre - villámlás. Ekkor olyan erős energia szabadul fel, hogy ereje egy 100 W-os izzó 90 napig tartó energiaellátására elegendő.

A csatorna közel 30 ezer Celsius-fokra melegszik fel, ami ötször magasabb, mint a Nap hőmérséklete, kialakul erős fény(a vaku általában csak háromnegyed másodpercig tart). A csatorna kialakulása után a zivatarfelhő kisülni kezd: az első kisülést két, három, négy vagy több szikra követi.

A villámcsapás robbanáshoz hasonlít, és lökéshullámot okoz, ami rendkívül veszélyes a csatorna közelében élő minden élőlényre. Néhány méterrel távolabb egy erős elektromos kisülésű lökéshullám közvetlen áramütés nélkül is képes fákat törni, sérüléseket vagy agyrázkódást okozni:

• A csatornától legfeljebb 0,5 m távolságra a villámlás elpusztíthatja a gyenge szerkezeteket és megsérülhet az ember;
• 5 méteres távolságig az épületek érintetlenek maradnak, de betörhetik az ablakokat és elkábíthatják az embert;
• Tovább hosszútáv lökéshullám negatív következményei nem viszi és bemegy hanghullám, az úgynevezett mennydörgés.

Gördülő mennydörgés

Néhány másodperccel a villámcsapás rögzítése után a csatorna mentén megnövekedett nyomás következtében a légkör 30 ezer Celsius-fokra melegszik fel. Ennek eredményeként a levegő robbanásszerű rezgései és mennydörgés lép fel. A mennydörgés és a villámlás szorosan összefügg egymással: a kisülés hossza gyakran körülbelül nyolc kilométer, így a különböző részeiről érkező hang különböző időpontokban érkezik, mennydörgést képezve.

Érdekes módon a mennydörgés és a villámlás között eltelt idő mérésével megtudhatja, milyen messze van a zivatar epicentruma a megfigyelőtől.

Ehhez meg kell szoroznia a villámlás és a mennydörgés közötti időt a hangsebességgel, ami 300-360 m/s (például ha az időintervallum két másodperc, akkor a zivatar epicentruma valamivel több mint 600 méterre a megfigyelőtől, és ha három - kilométer távolságra). Ez segít meghatározni, hogy a vihar távolodik-e vagy közeledik.

Csodálatos tűzgolyó

Az egyik legkevésbé tanulmányozott, és ezért a legtitokzatosabb természeti jelenség a gömbvillám - egy izzó plazmagolyó, amely a levegőben mozog. Rejtélyes, mert a gömbvillám keletkezésének elve a mai napig ismeretlen: annak ellenére, hogy létezik nagy szám hipotézisek, amelyek megmagyarázzák e csodálatos természeti jelenség megjelenésének okait, mindegyik ellen volt kifogás. A tudósok soha nem tudták kísérleti úton elérni a gömbvillám kialakulását.

A gömbvillám hosszú ideig létezhet, és előre nem látható pályán mozoghat. Például eléggé képes néhány másodpercig a levegőben lebegni, majd oldalra ugrani.

Az egyszerű kisüléssel ellentétben mindig csak egy plazmagolyó van: addig, amíg két vagy több tüzes villámot nem észlelnek egyszerre. A gömbvillámok méretei 10-20 cm A gömbvillámok fehér, narancssárga vagy kék tónusok jellemzik, bár gyakran előfordulnak más színek is, még a fekete is.

A tudósok még nem határozták meg a gömbvillám hőmérsékleti mutatóit: annak ellenére, hogy számításaik szerint száz és ezer Celsius-fok között kell lennie, az emberek, akik közel álltak ehhez a jelenséghez, nem érezték a gömbből áradó hőt. villám.

A jelenség tanulmányozásának fő nehézsége az, hogy a tudósok ritkán tudják rögzíteni annak előfordulását, és a szemtanúk vallomásai gyakran megkérdőjelezik azt a tényt, hogy az általuk megfigyelt jelenség valóban gömbvillám volt. Először is, a vallomások eltérnek arról, hogy milyen körülmények között jelent meg: főleg zivatar idején látták.

A jelek szerint szép napon is megjelenhet a gömbvillám: leszállhat a felhőkből, megjelenhet a levegőben, vagy egy tárgy (fa vagy oszlop) mögül bukkanhat fel.

Még egy jellemző tulajdonság a gömbvillám a zárt helyiségekbe való behatolás, még a pilótafülkékben is megfigyelték (a tűzgolyó áthatolhat az ablakokon, lejuthat a szellőzőcsatornákon, és akár a konnektorból vagy a TV-ből is kirepülhet). Többször dokumentáltak olyan helyzeteket is, amikor egy plazmagolyót egy helyen rögzítettek és ott folyamatosan megjelentek.

A gömbvillám megjelenése gyakran nem okoz gondot (nyugodtan mozog a légáramlatokban, és egy idő után elrepül vagy eltűnik). De szomorú következményeket is észleltek, amikor felrobbant, azonnal elpárologtatta a közelben található folyadékot, megolvadt az üveg és a fém.

Lehetséges veszélyek

Mivel a gömbvillám megjelenése mindig váratlan, ha ezt az egyedülálló jelenséget látja a közelben, a lényeg, hogy ne essen pánikba, ne mozduljon hirtelen, és ne rohanjon sehova: a tűzvillám nagyon érzékeny a levegő rezgéseire. Csendesen el kell hagyni a labda röppályáját, és meg kell próbálni a lehető legtávolabb maradni tőle. Ha az ember bent van, lassan az ablaknyíláshoz kell sétálnia, és ki kell nyitnia az ablakot: sok történet létezik, amikor egy veszélyes labda elhagyta a lakást.

A plazmagolyóba nem lehet semmit sem dobni: eléggé felrobbanhat, és ez nem csak égési sérülésekkel vagy eszméletvesztéssel jár, hanem szívleállással is. Ha megtörténik, hogy az elektromos labda elkap egy embert, szellőztetett helyiségbe kell vinni, melegen be kell takarni, szívmasszázst kell végezni, mesterséges lélegeztetést kell végezni és azonnal orvost kell hívni.

Mi a teendő zivatar esetén

Amikor vihar kezdődik, és látja a villámlás közeledését, menedéket kell találnia, és el kell bújnia az időjárás elől: a villámcsapás gyakran végzetes, és ha az emberek túlélik, gyakran mozgássérültek maradnak.

Ha nincs a közelben épület, és az ember éppen a mezőn tartózkodik, akkor figyelembe kell vennie, hogy jobb, ha egy barlangban elbújik a zivatar elől. És itt magas fák tanácsos kerülni: a villám általában a legnagyobb növényt éri, ha pedig egyforma magasak a fák, akkor azt, amelyik jobban vezeti az áramot.

A szabadon álló épületek vagy építmények villámcsapás elleni védelmére általában magas árbocot szerelnek fel a közelébe, amelynek tetején egy hegyes fémrúd található, amely szorosan egy vastag vezetékhez csatlakozik, a másik végén pedig egy fémtárgy található, amely mélyre van temetve. a földben. A működési séma egyszerű: a zivatarfelhő rúdja mindig a felhővel ellentétes töltéssel van feltöltve, amely a vezetéken a föld alatt lefolyva semlegesíti a felhő töltését. Ezt az eszközt villámhárítónak hívják, és a városok és más emberi települések minden épületére felszerelik.

Nemrég a tiszta, derült eget borították felhők. Lehullottak az első esőcseppek. És hamarosan az elemek megmutatták erejüket a földnek. Mennydörgés és villámlás fúródott a viharos égbolton. Honnan származnak az ilyen jelenségek? Az emberiség évszázadokon át az isteni erő megnyilvánulását látta bennük. Ma már tudunk ilyen jelenségek előfordulásáról.

A zivatarfelhők eredete

Felhők jelennek meg az égen a magasan a talaj fölé emelkedő páralecsapódásból, és lebegnek az égen. A felhők nehezebbek és nagyobbak. Magukkal hozzák a rossz időjárással járó „speciális effektusokat”.

A zivatarfelhők abban különböznek a közönséges felhőktől, hogy elektromossággal töltik fel őket. Sőt, vannak pozitív töltésű felhők, és vannak negatív töltésű felhők.

Ahhoz, hogy megértsük, honnan jön a mennydörgés és a villámlás, magasabbra kell emelkednie a talaj fölé. Az égen, ahol nincs akadálya a szabad repülésnek, erősebben fújnak a szelek, mint a földön. Ők azok, akik provokálják a töltést a felhőkben.

A mennydörgés és villámlás eredete egyetlen csepp vízzel magyarázható. Középen pozitív, kívül negatív töltése van. A szél darabokra töri. Az egyik negatív töltésű és kisebb súlyú marad. A nehezebb, pozitív töltésű cseppek ugyanazokat a felhőket alkotják.

Eső és villany

Mielőtt a viharos égen mennydörgés és villámlás jelenik meg, a szél a felhőket pozitív és negatív töltésűekre választja szét. A földre hulló eső magával viszi ennek az elektromosságnak egy részét. Vonzás alakul ki a felhő és a föld felszíne között.

A felhő negatív töltése vonzza a pozitívat a talajon. Ez a vonzerő egyenletesen helyezkedik el minden megemelt és áramot vezető felületen.

És most az eső minden feltételt megteremt a mennydörgés és villámlás megjelenéséhez. Minél magasabban van a tárgy a felhőhöz képest, annál könnyebben áthatol hozzá a villám.

A villám eredete

Az időjárás minden olyan körülményt előkészített, amely minden hatását elősegíti. Ő teremtette a felhőket, amelyekből mennydörgés és villámlás jön.

A negatív elektromossággal töltött tető vonzza a legmagasztosabb tárgy pozitív töltését. Negatív elektromossága a földbe kerül.

Mindkét ellentét vonzza egymást. Minél több elektromosság van egy felhőben, annál több van a legmagasabban fekvő objektumban.

A felhőben felhalmozódó elektromosság áttörheti a közte és az objektum között elhelyezkedő levegőréteget, és szikrázó villámok jelennek meg, és mennydörgés fog dörögni.

Hogyan alakul ki a villámlás

Amikor egy zivatar tombol, villámlás és mennydörgés kíséri szüntelenül. Leggyakrabban a szikra negatív töltésű felhőből származik. Fokozatosan fejlődik.

Először egy kis elektronfolyam áramlik a felhőből a föld felé irányított csatornán keresztül. A felhő ezen a helyén nagy sebességgel mozgó elektronok halmozódnak fel. Emiatt az elektronok a levegő atomjaival ütköznek és széttörik azokat. Egyedi atommagokat, valamint elektronokat kapunk. Utóbbiak is a földre rohannak. Miközben a csatorna mentén mozognak, az összes primer és szekunder elektron ismét atommagokra és elektronokra osztja az útjában álló levegőatomokat.

Az egész folyamat olyan, mint egy lavina. Felfelé halad. A levegő felmelegszik, vezetőképessége megnő.

A felhőből egyre több elektromosság áramlik a földre 100 km/s sebességgel. Ebben a pillanatban a villám a földre tör. Ezen a vezető által kijelölt úton az elektromosság még gyorsabban kezd áramlani. Hatalmas erőkisülés következik be. A csúcsot elérve a váladékozás csökken. Az ilyen erős árammal felfűtött csatorna világít. És a villámlás láthatóvá válik az égen. Az ilyen kisülés nem tart sokáig.

Az első kisütés után gyakran egy második következik egy lefektetett csatornán.

Hogyan jelenik meg a mennydörgés?

A mennydörgés, a villámlás és az eső elválaszthatatlanok zivatar idején.

Mennydörgés a következő ok miatt fordul elő. Az áram a villámcsatornában nagyon gyorsan keletkezik. A levegő nagyon felforrósodik. Ez kiterjeszti.

Olyan gyorsan történik, hogy robbanásszerű. Egy ilyen sokk hevesen megrázza a levegőt. Ezek az ingadozások a megjelenéshez vezetnek hangos hang. Innen jön a villámlás és a mennydörgés.

Amint a felhő elektromos árama eléri a talajt és eltűnik a csatornából, nagyon gyorsan lehűl. A levegő összenyomásakor mennydörgés is hallható.

Minél több villám halad át a csatornán (legfeljebb 50 darab lehet), annál hosszabb ideig remeg a levegő. Ez a hang visszaverődik tárgyakról és felhőkről, és visszhang lép fel.

Miért van időköz a villámlás és a mennydörgés között?

Zivatarban a villámlást mennydörgés követi. Villámlási késése mozgásuk eltérő sebessége miatt következik be. A hang viszonylag kis sebességgel mozog (330 m/s). Ez csak másfélszer gyorsabb, mint egy modern Boeing mozgása. A fény sebessége sokkal nagyobb, mint a hangsebesség.

Ennek az intervallumnak köszönhetően meg lehet határozni, hogy a villámlás és a mennydörgés milyen messze van a megfigyelőtől.

Például, ha 5 s telt el a villámlás és a mennydörgés között, ez azt jelenti, hogy a hang 5-ször 330 métert tett meg. Szorzással könnyen kiszámítható, hogy a megfigyelőtől érkező villám 1650 m távolságra volt.Ha egy zivatar 3 km-nél közelebb halad el az embertől, akkor azt közelinek tekintjük. Ha a távolság a villámlás és mennydörgés megjelenésének megfelelően nagyobb, akkor a zivatar távoli.

Villám a számokban

A mennydörgést és a villámlást tudósok módosították, és kutatásaik eredményeit bemutatják a nyilvánosságnak.

Azt találták, hogy a villámlás előtti potenciálkülönbség eléri a több milliárd voltot. Az áramerősség a kisülés pillanatában eléri a 100 ezer A-t.

A csatorna hőmérséklete 30 ezer fokra melegszik fel, és meghaladja a Nap felszíni hőmérsékletét. A felhőktől a földig a villám 1000 km/s sebességgel halad (0,002 s alatt).

A belső csatorna, amelyen keresztül az áram folyik, nem haladja meg az 1 cm-t, bár a látható eléri az 1 métert.

Körülbelül 1800 zivatar fordul elő folyamatosan világszerte. A villámcsapás esélye 1:2000000 (ugyanannyi, mint az ágyból való kiesés). A gömbvillám megtekintésének esélye 1 a 10 000-hez.

Golyóvillám

Útban annak tanulmányozása felé, hogy a természetben honnan jön a mennydörgés és a villámlás titokzatos jelenség gömbvillám jelenik meg. Ezeket a kerek tüzes kisüléseket még nem vizsgálták teljes mértékben.

Leggyakrabban az ilyen villám alakja körtére vagy görögdinnyére hasonlít. Akár több percig is tart. Zivatar végén 10-20 cm átmérőjű vörös csomók formájában jelenik meg. A valaha fényképezett legnagyobb gömbvillám körülbelül 10 m átmérőjű volt. Zümmögő, sziszegő hangot ad ki.

Csendesen vagy enyhe csattanással eltűnhet, égő szagot és füstöt hagyva maga után.

A villám mozgása nem függ a széltől. Az ablakokon, ajtókon és még repedéseken keresztül zárt terekbe kerülnek. Ha valakivel érintkeznek, súlyos égési sérüléseket okoznak, és halálosak is lehetnek.

A gömbvillám megjelenésének okai mindeddig ismeretlenek voltak. Ez azonban nem bizonyíték misztikus eredetére. Ezen a területen kutatások folynak, amelyek megmagyarázhatják e jelenség lényegét.

Az olyan jelenségek megismerésével, mint a mennydörgés és a villámlás, megértheti előfordulásuk mechanizmusát. Ez egy következetes és meglehetősen összetett fizikai és kémiai folyamat. Ez az egyik legérdekesebb természeti jelenség, amely mindenhol előfordul, és ezért szinte minden embert érint a bolygón. A tudósok szinte minden típusú villámlás rejtélyét megfejtették, sőt meg is mérték őket. A gömbvillám ma a természet egyetlen megfejtetlen rejtélye az ilyen természeti jelenségek kialakulásának területén.

Elgondolkozott már azon, hogy a madarak miért ülnek a nagyfeszültségű vezetékeken, és miért hal meg az ember, amikor megérinti a vezetékeket? Minden nagyon egyszerű - egy vezetéken ülnek, de nem folyik áram a madaran keresztül, de ha a madár megcsapja a szárnyát, egyidejűleg megérintve két fázist, akkor meghal. Általában a nagy madarak, például a gólyák, a sasok és a sólymok pusztulnak el így.

Hasonlóképpen, az ember megérinthet egy fázist, és semmi sem történik vele, ha nem folyik át rajta az áram; ehhez gumírozott csizmát kell viselni, és Isten ments, hogy falhoz vagy fémhez érjen.

Az elektromos áram a másodperc törtrésze alatt megölhet egy embert, figyelmeztetés nélkül lecsap. A villám másodpercenként százszor és naponta több mint nyolcmilliószor csap be a Földbe. Ez a természeti erő ötször melegebb, mint a nap felszíne. Az elektromos kisülés a másodperc törtrésze alatt 300 000 amper és egymillió voltos erővel támad. BAN BEN Mindennapi életúgy gondoljuk, hogy szabályozni tudjuk az otthonainkat, a kültéri lámpáinkat és most már az autóinkat is. De az elektromosság eredeti formájában nem szabályozható. A villám pedig hatalmas léptékű elektromosság. A villámlás mégis nagy rejtély marad. Váratlanul is lecsaphat, útja pedig kiszámíthatatlan lehet.

Az égi villám nem árt, de minden tizedik villám lecsap a föld felszínére. A villám sok ágra oszlik, amelyek mindegyike képes lecsapni az epicentrumban lévő személyre. Ha valakit villámcsapás ér, az áram átjuthat egyik emberről a másikra, ha érintkezik.

Van egy harminc és harminc szabály: ha kevesebb mint harminc másodperccel később villámlást lát és mennydörgést hall, menedéket kell keresnie, majd az utolsó mennydörgéstől számítva harminc percet kell várnia, mielőtt kimenne a szabadba. De a villám nem mindig engedelmeskedik a szigorú parancsnak.

Van egy olyan légköri jelenség, mint a mennydörgés tiszta ég. A felhőt hagyva a villám gyakran akár tizenhat kilométert is megtesz, mielőtt földet érne. Más szóval, a villám a semmiből is felbukkanhat. A villámnak szélre és vízre van szüksége. Amikor az erős szél felemeli a nedves levegőt, megteremtik a feltételeket pusztító zivatarok kialakulásához.

Lehetetlen komponensekre bontani valamit, ami egy milliomod másodpercbe belefér. Az egyik tévhit az, hogy látjuk a villámlást, amint az a föld felé halad, de valójában azt látjuk, hogy a villám visszatér az égbe. A villám nem egyirányú csapás a földbe, hanem valójában egy gyűrű, egy út két irányban. A villám, amit látunk, az úgynevezett visszatérő csapás, a ciklus utolsó fázisa. És amikor a visszatérő villámcsapás felmelegíti a levegőt, megjelenik a hívókártyája - mennydörgés. A villám visszatérő útja a villámnak az a része, amelyet villanásként látunk, és mennydörgésként hallunk. Több ezer amperes és több millió voltos fordított áram zúdul a földről a felhőbe.

A villám rendszeresen áramütést okoz az emberekben bent. Szerkezetbe különböző módon, lefolyócsöveken és vízvezetékeken keresztül juthat be. A villám áthatolhat az elektromos vezetékeken, amelyek áramerőssége egy közönséges házban nem éri el a kétszáz ampert, és húszezerről kétszázezer amperre ugrással túlterheli az elektromos vezetékeket. Talán otthonában a legveszélyesebb út a telefonon keresztül közvetlenül a kezéhez vezet. A beltéri áramütések közel kétharmada akkor következik be, amikor az emberek villámcsapás közben felveszik a vezetékes telefont. A vezeték nélküli telefonok biztonságosabbak zivatar idején, de a villámcsapás áramütést okozhat valakiben, aki a telefon alapja közelében áll. Még a villámhárító sem védhet meg minden villámlástól, mert nem képes villámot fogni az égen.

A villámlás természetéről

Számos különböző elmélet létezik a villámlás eredetének magyarázatára.

Jellemzően a felhő alja negatív töltést, a teteje pedig pozitív töltést hordoz, így a felhő-föld rendszer olyan, mint egy óriási kondenzátor.

Amikor a különbség elektromos potenciálok elég nagy lesz, villámlásként ismert kisülés lép fel a föld és a felhő, vagy a felhő két része között.

Veszélyes villámlás közben autóban ülni?

Az egyik ilyen kísérletben egy méter hosszú mesterséges halálos villámot céloztak egy autó acéltetejére, amelyben egy személy ült. A villám áthaladt a burkolaton anélkül, hogy személyt károsított volna. Hogy történt ez? Mivel egy töltött tárgyon lévő töltések taszítják egymást, hajlamosak a lehető legtávolabb elmozdulni egymástól.

Üreges mechanikus golyós pi henger esetén a töltések a tárgy külső felületén oszlanak el, hasonlóképpen, ha egy autó fémtetőjébe villám csap, akkor a taszító elektronok rendkívül gyorsan szétterülnek az autó felületén, ill. a testén keresztül menjen a földbe. Ezért a fémautó felülete mentén villámlik a földbe, és nem jut be az autóba. Ugyanezen okból a fém ketrec tökéletes védelmet nyújt a villámlás ellen. Egy autóba 3 millió voltos feszültségű mesterséges villámcsapás következtében az autó és az abban tartózkodó személy testének potenciálja közel 200 ezer voltra nő. A személy a hatás legkisebb jelét sem tapasztalja elektromos áram, hiszen testének egyetlen pontja között nincs potenciálkülönbség.

Ez azt jelenti, hogy egy jól megalapozott, fémvázas épületben való tartózkodás, amiből sok van a modern városokban, szinte teljesen megvéd a villámlástól.

Mivel magyarázhatjuk, hogy a madarak teljesen nyugodtan és büntetlenül ülnek a vezetékeken?

Az ülő madár teste olyan, mint egy lánc ága (párhuzamos kapcsolat). Ennek az ágnak a madárral szembeni ellenállása sokkal nagyobb, mint a madár lába közötti vezeték ellenállása. Ezért az áramerősség a madár testében elhanyagolható. Ha egy madár egy vezetéken ülve szárnyával vagy farkával megérintette a póznát, vagy más módon kapcsolódik a talajhoz, azonnal megölné a rajta keresztül a földbe zúduló áramtól.

Érdekes tények a villámról

A villámok átlagos hossza 2,5 km. Egyes kibocsátások akár 20 km-re is kiterjednek a légkörben.

A villámlás jótékony hatású: több millió tonna nitrogént sikerül kiragadniuk a levegőből, megkötni és a talajba juttatni, megtermékenyítve a talajt.

A Szaturnusz villáma milliószor erősebb, mint a Földé.

A villámkisülés általában három vagy több ismételt kisülésből áll – ugyanazt az utat követő impulzusokból. Az egymást követő impulzusok közötti intervallumok nagyon rövidek, 1/100-1/10 s (ez okozza a villámlást).

Körülbelül 700 villám villan fel a Földön másodpercenként. A zivatarok világközpontjai: Jáva szigete - 220, Egyenlítői Afrika - 150, Dél-Mexikó - 142, Panama - 132, Közép-Brazília - 106 zivatarnap évente. Oroszország: Murmanszk - 5, Arhangelszk - 10, Szentpétervár - 15, Moszkva - évente 20 zivatarnap.

A villámcsatorna zónájában a levegő szinte azonnal felmelegszik 30 000-33 000 ° C-ra. Évente átlagosan körülbelül 3000 ember hal meg villámcsapásban a világon

A statisztikák azt mutatják, hogy 5000-10 000 repülési óránként egy villámcsapás ér egy repülőgépet, szerencsére szinte az összes sérült repülőgép tovább repül.

A villám zúzó ereje ellenére nagyon egyszerű megvédeni magát tőle. Zivatar idején azonnal el kell hagyni a nyílt területeket, semmi esetre se bújjunk el elszigetelt fák alá, ne tartózkodjunk magas árbocok és villanyvezetékek közelében. Ne tartson acéltárgyakat a kezében. Ezenkívül zivatar idején nem használhat rádiókommunikációt vagy mobiltelefont. A televíziókat, rádiókat és elektromos készülékeket zárt térben ki kell kapcsolni.

A villámhárítók két okból védik az épületeket a villámcsapás okozta károktól: lehetővé teszik, hogy az épületen indukált töltés a levegőbe áramoljon, és amikor villám csap az épületbe, azt a talajba viszik.

Ha zivatarban találja magát, kerülje a menedéket egyes fák, sövények, magas helyek közelében és a nyílt terepen való tartózkodást.

A villámlás az elektromos energia erőteljes kisülése. Előfordulásának természete a felhők erős villamosításában ill a Föld felszíne. Emiatt a kisülések magukban a felhőkben, vagy két szomszédos felhő között, vagy egy felhő és a talaj között fordulnak elő. A legtöbb ember fél a zivataroktól. A jelenség valóban ijesztő. Borongósnak tűnő felhők takarják a napot, dörög a mennydörgés, villámlik, zuhog az eső. De honnan jön a villám, hogyan magyarázzuk el a gyereknek, hogy mi történik fent?

Honnan jön a mennydörgés és a villámlás - magyarázat gyerekeknek

Dörög és villámlik. A villámcsapás folyamata az első csapásra és az összes következőre oszlik. Ennek az az oka, hogy az elsődleges sokk elektromos kisülési utat hoz létre. Negatív kisülés halmozódik fel a felhő alján.

A földfelszín pedig pozitív töltésű. Emiatt a felhőben elhelyezkedő elektronok a talajhoz vonzódnak és lerohannak. Amint az első elektronok elérik a Föld felszínét, egy szabad csatorna jön létre az elektromos kisülések áthaladására, amelyen keresztül a megmaradt elektronok lerohannak. A talaj közelében lévő elektronok hagyják el először a csatornát. Mások rohannak a helyükre. Létrejön egy olyan állapot, amelyben az összes negatív energiakisülés kijön a felhőből, és erős elektromos áramot hoz létre a talajba irányítva. Ilyen pillanatban villámlás lehetséges, mennydörgés kíséretében.

Honnan jön a gömbvillám?

A villámlást gömbvillámnak nevezik? Az ilyen villámlás tekinthető különleges fajta, a levegőben lebegést jelenti izzó labda. Mérete tíz-húsz centiméter, színe kék, narancssárga vagy fehér. Egy ilyen golyó hőmérséklete olyan magas, hogy ha váratlanul elszakad, a körülötte lévő folyadék elpárolog, a fém- vagy üvegtárgyak megolvadnak.

Egy ilyen labda hosszú ideig létezhet. Mozgás közben váratlanul irányt változtathat, néhány másodpercig lebeghet a levegőben, vagy élesen eltérhet az egyik oldalra.

A gömbvillám leggyakrabban zivatar idején alakul ki, de van, amikor napsütéses időben is látható. Megjelenése egy példányban, váratlanul történik. A labda képes leereszkedni a felhők közül, és egészen váratlanul megjelenik a levegőben egy oszlop vagy fa mögül. Aljzaton vagy TV-n keresztül be tud lépni egy zárt térbe.

Honnan jön a mennydörgés és a villámlás?

Az elemeknek bizonyos körülményekre van szükségük ahhoz, hogy kinyilvánítsák erejüket. Az elektromosított felhők villámokat hoznak létre. De ahhoz, hogy áttörjük a légköri réteget, nem minden felhő tartalmaz elegendő energiát ehhez. Az a felhő, amelynek magassága eléri a több ezer métert, zivatarnak minősül. A felhő alja a földfelszín közelében található, ott magasabb a hőmérséklet, mint a felhő felső részén, ahol a vízcseppek megfagyhatnak.

A légtömegek állandó mozgásban vannak. A meleg levegő felfelé és lefelé megy. Amikor a részecskék mozognak, felvillanyozódnak. BAN BEN különböző részek a felhők egyenlőtlen potenciált halmoznak fel. A kritikus érték elérésekor villámlás következik be, melyet mennydörgés kísér.

Veszélyes villámlás

Általában az első ütést egy második követi. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az első villanásban az elektronok ionizálják a levegőt, ami lehetővé teszi az elektronok második áthaladását. Ezért a későbbi kitörések szinte szünet nélkül jelentkeznek, ugyanazon a helyen. A felhőből kitörő villám jelentős károkat okozhat a felhőben elektromos kisülés egy személy számára. Még akkor is, ha az ütés a közelben van, a következmények negatívan befolyásolják egészségét.

Zivatar idején szárazföldön kell tartózkodnia, a lehető legközelebb a földfelszínhez. Nem tanácsos mobil eszközöket használni.