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.
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.
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.
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.
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.
Молния: что это такое, виды, как и почему возникает, фото и видео
Атмосфера и погода
Молния – зрелищное и известное каждому явление, сопровождающееся раскатами грома. Несмотря на невероятный научно-технический прогресс и человеческие возможности, природа молнии до сих пор мало изучена. Рассмотрим причины и процесс возникновения молнии, ее виды в сопровождении фото и видео.
Молния – что это?
Молния – это мощный электрический искровой разряд, который возникает в газовой оболочке нашей планеты, атмосфере. Как правило, молния возникает во время грозы. Она принимает облик ярких световых вспышек, сопровождающихся громом.
Молния
Как и почему возникает молния
Молнии в большинстве случаев образуются в облаках кучево-дождевого типа, а иногда и в слоисто-дождевых тучах большого размера. Грозовые тучи отчетливо выделяются на фоне остальных за счет насыщенного темного цвета.
Темно-синий оттенок появляется из-за толщины облака. При этом нижний его край располагается на высоте около 1 км над поверхностью земли, а верхний достигает 6-7 км в высоту.
Как известно, облако состоит из водяного пара. На высоте капельки замерзают и превращаются в кристаллы льда. Из-за неравномерного распределения температуры нагретый воздух поднимается вверх и влечет за собой мелкие частицы льда. При этом вниз опускаются более крупные замерзшие льдины – частицы постоянно сталкиваются.
Образование молнии
При столкновении происходит электризация льдинок (такое же явление, как и во время трения разных предметов). Более мелкие частицы получают положительный заряд, а те, что крупнее – отрицательный. Соответственно заряжаются и разные части облака. Вверху грозовая туча со знаком «плюс», а внизу – со знаком минус.
В результате возникает разница потенциалов. Причем она образуется как между разными частями облака, так и между тучей и землей. Эта разность измеряется в сотнях тысяч вольт.
Молния не возникает мгновенно из ничего, хоть и движется она достаточно быстро. Формирование молнии можно условно разделить на начальную, среднюю и финальную стадию.
Разряд появляется в определенной части облака, где присутствует большое количество ионов. Ион – это частица с электрическим зарядом. Она возникает, когда атом или молекула получают либо теряют электроны.
Так же происходит и с грозовым облаком. Ионы образуются за счет молекул воды и газов, из которых, собственно, и состоит туча. На этом этапе мнения ученых расходятся, поскольку досконально изучить природу молнии еще не удалось.
Схема развития наземной молнии
Одни специалисты считают, что высокая концентрация ионов получается по причине разгона свободных электронов. Они всегда присутствуют в воздухе, хоть и в небольшом объеме. Затем эти электроны сталкиваются с нейтрально заряженными молекулами, в результате чего происходит их ионизация.
Согласно другой гипотезе, все дело в космическом излучении. Оно тоже воздействует на атмосферу Земли постоянно. Именно таким образом ионизируется воздух. Ионизированный газ хорошо проводит электричество, поэтому через него в облаке проходит ток.
Средняя стадия
Далее запускается цепная реакция. Ток, проходящий под высоким напряжением, нагревает воздух в определенной области. Образуется все больше и больше энергетических частиц, которые превращают в ионы соседние области. Поэтому молния распространяется чрезвычайно быстро.
Этапы нисходящего удара молнии
В составе молнии есть главенствующая часть – наиболее мощный канал, от которого распространяются ответвления в разные стороны. Этим объясняется извилистая форма разрядов: с каждой новой вспышкой молния как будто скачками продвигается все дальше и дальше примерно на несколько десятков метров.
В определенный момент наиболее мощный разряд достигает земной поверхности либо другой части тучи. Но и это еще не конец. Как только электрическим разрядом пробивается ионизированный канал толщиной несколько сантиметров, заряженные частицы на высокой скорости проходят по нему. Фактически это и есть молния, которую мы можем наблюдать.
Из-за высокого напряжения температура внутри данного канала измеряется в тысячах градусов. Поэтому мы видим молнию в виде очень яркой вспышки. Гром же является следствием резкого перепада температур и давления. Во время электрического разряда выделяется огромное количество энергии, несмотря на кратковременность явления.
Финальная стадия
Скорость перемещения зарядов по каналу быстро снижается. Однако напряжение и сила тока все равно остаются очень высокими. Как раз на конечной стадии молния обычно достигает земли, различных объектов.
Финальная стадия молнии
В случае нахождения поблизости людей молния становится очень опасной. Финальная стадия занимает даже не секунду, а ее десятые доли. Но и этого достаточно для нанесения ущерба, образования пожаров и т.д. Молния зачастую ударяет в одно и то же место несколько раз, если именно этот путь самый короткий и «удобный» для разряда.
Виды молнии
Молнии делятся на множество видов. Основным критерием является характер образования разряда, ведь молнии могут возникать на разной высоте. Также они могут иметь разную форму, длину и прочие параметры.
Виды молнии в слоях атмосферы
Линейная (туча-земля)
Часто встречающийся вид, возникающий из-за разных зарядов верхней и нижней частей облака. Появляется и развивается линейная молния по принципу, описанному ранее – в результате активной ионизации воздуха. От основного канала-лидера ступенчато расходятся вспышки в разные стороны, на финальной стадии достигающие земли.
Линейная молния
Объекты, расположенные на большой высоте, часто приманивают молнию, накапливая электростатический заряд. Разряды «земля-облако» возникают как следствие пробивания слоя атмосферы между нижней частью грозовой тучи и заряженной верхушкой.
Молния “земля-облако”
Большинство молний возникают именно среди облаков. Вспышки образуются в результате того, что разные части туч имеют разные заряды. Поэтому облака, расположенные поблизости, пробивают друг друга электрическими разрядами.
Молния “облако-облако”
Горизонтальная
Похожа на «облако-земля», но не достигает земной поверхности. Вспышки распространяются в разные стороны. Такая молния считается чрезвычайно мощной. Для ее образования достаточно одной грозовой тучи на чистом небе.
Горизонтальная молния
Интересную форму приобретает молния, в которой несколько одинаковых каналов устремляются вниз параллельно друг другу на небольшом расстоянии. Вероятно, причина кроется в сильном ветре, расширяющем данные каналы.
Ленточная молния
Четочная (пунктирная)
Редкий вид молнии, природа которого мало изучена. Разряд идет не сплошной линией, а с частыми мелкими промежутками – пунктирами. Возможно, некоторые участки молнии быстро остывают, придавая ей такую форму. Вспышка длится пару секунд, а сама молния бьет волной и только одним следом.
Четочная молния
Шторовая
Возникает над облаками, а не внутри или под ними, как предыдущие виды. Как именно образуется, неизвестно. Внешне это широкая светящаяся полоса, состоящая из большого количества разрядов. При этом можно услышать негромкий гул. Впервые такую молнию удалось запечатлеть лишь в 1994 году.
Шторовая молния
Спрайт
Если обычная молния возникает на высоте около 16 км, то спрайты появляются гораздо выше – 50-130 км. Они представляют собой электрические разряды холодной плазмы, бьющие из облаков вверх.
Спрайты
Рассмотреть их проблематично, но образуются спрайты группами при каждой сильной грозе через несколько секунд после мощной молнии. Средняя длина вспышек – 60 км, диаметр – до 100 км, длительность – до 100 миллисекунд.
Масштабные конусообразные вспышки со слабым красным светом (диаметр примерно 400 км). Образуются в верхних слоях грозовых туч. В высоту достигают 100 км, а длятся около 3 миллисекунд.
Молнии трубчато-конусной формы с синим свечением. В высоту достигают нижних слоев ионосферы (от 40 до 70 км). По продолжительности немного обгоняют эльфов.
Джеты
Вулканическая
Возникает при извержении вулкана. Вероятно, из-за того, что пепел и магма при выбросе несут электрический заряд. Кроме того, эти частицы постоянно сталкиваются, чем и вызывают разряды.
Вулканическая молния
Огни Святого Эльма
Фактически это не молния, а разряды, которые возникают на заостренных концах возвышающихся объектов. Сюда относятся вершины скал, деревья, мачты судов, башни и т.п. Образуются они из-за высокой напряженности электрического поля. Чаще всего это происходит во время грозы или метели зимой.
Огни Святого Эльма
Молния в виде сгустка плазмы шарообразной формы, плавающего прямо в воздухе. Как и почему образуется такой разряд, учеными до сих пор не установлено. Можно наверняка утверждать лишь то, что такая молния ведет себе непредсказуемо. Многие до сих пор сомневаются в ее существовании.
Шаровая молния, гравюра XIX века
Какие виды молнии опасны для человека?
Для человека угрозу представляют все виды молнии, которые могут достигнуть земной поверхности. Неопасны разряды, которые возникают и бьют только среди облаков или над ними. Также безопасны огни Святого Эльма.
Молния может иметь разные оттенки: голубоватый, белый, желтый, оранжевый, красный. Цвет зависит от состава атмосферы. Канал молнии разогревается в 5 раз сильнее Солнца. При такой температуре воздуху свойственны голубые, фиолетовые тона. Поэтому разряды, видимые неподалеку в чистой атмосфере, приобретают синеватое свечение.
Голубоватое свечение молнии – наиболее распространенное
На более значительном расстоянии вспышки становятся белыми, еще дальше – желтеют. Так происходит из-за того, что голубые тона рассеиваются в воздухе. Если в атмосфере много пыли, вспышки приобретают оранжевый цвет.
Капли воды «окрашивают» молнию в красные оттенки. Наиболее редкое явление – создание сложных оптических эффектов за счет высокой концентрации мелких частиц льда в воздухе.
Скорость и длина молнии
В среднем молнии перемещаются на скорости около 56 тысяч км/сек. При этом грозовое атмосферное явление движется со скоростью 40 км/час. Средняя длина электрического разряда – 9,5 км.
Старое фото молнии в Бостоне
Сила тока и напряжение молнии
Так как молния напрямую связана с электричеством, для нее существует две физических величины – сила тока и напряжение. В разряде молнии на нашей планете зафиксирована сила тока в пределах от 10 000 до 500 000 ампер. Напряжение также чрезвычайно высокое и измеряется в десятках миллионов и миллиардах вольт.
Мощная молния
Бывают ли молнии зимой?
Грозы и молнии зимой – очень редкое явление. В холодное время года поверхность земли прогревается меньше. Поэтому не возникают сильные восходящие потоки воздуха. Однако в последнее время, на фоне глобального потепления, зимы бывают достаточно теплыми, так что молнии вполне возможны.
Молния ударила зимой в Статую Свободы
Частота молнии
Ранние исследования показывали, что молния ударяет примерно 100 раз в секунду на территории нашей планеты. Но спутники позволяют наблюдать за самыми удаленными или труднодоступными местами на Земле.
Частота молнии (на квадратный километр за год)
Новые данные указывают на 44 плюс-минус 5 ударов молнии в секунду. Это значит, что за год случается около 1,4 миллиарда электрических разрядов. Из них примерно 25% ударяют в землю, а остальные 75% вспыхивают среди облаков.
Как определить расстояние до молнии по грому?
Установить расстояние до грозы по грому можно приблизительно. Для этого засекается, сколько секунд проходит между звуком грома и вспышкой молнии. Необходимо учитывать скорость звука – около 300 метров в секунду. Так, 3 секунды – это примерно 1 км до грозы.
Расстояние до молнии
Выполнение нескольких замеров позволяет узнать, приближается или удаляется гроза по отношению к наблюдателю. Важно помнить о том, что молния растягивается на несколько километров. Если при отсутствии грома видны разряды молнии, значит, гроза находится на расстоянии более 20 км.
Последствия молнии
Молния оставляет за собой большое количество разных следов, в зависимости от места, куда ударяет разряд, а также его мощности. Рассмотрим следующие проявления молнии:
- образование фульгуритов;
- попадание в землю;
- попадание в деревья, дома и прочие объекты;
- попадание в автомобили;
- попадание в человека.
Фульгурит – это вещество, которое образуется при попадании электрического разряда в песок или любую горную породу. По сути, определенное количество песка просто плавится и застывает под кратковременным воздействием высокой температуры.
Фульгурит
Обнаружить фульгуриты непросто. Обычно они встречаются на горных вершинах или в областях, где грозы считаются частым явлением. Попадая в залежи песка, молния образует из него трубочки произвольных форм, полые внутри. Фактически они получаются стеклянными.
Между песчаными частицами всегда есть влага и воздух. Мощный удар их быстро нагревает до высоких температур, расширяет, в результате чего и появляются эти трубочки всевозможных размеров и форм. Затем они моментально охлаждаются.
Очень редко разряды молнии попадают именно в землю, поскольку для них предпочтительнее максимально короткий и доступный путь. Но в случае попадания на поверхности остается углубление, от которого в разные стороны уходят витиеватые линии, напоминающие молнию по форме.
След от молнии на земле
Возвышаясь над другими объектами, деревья чаще всего привлекают к себе молнию. В большинстве случаев они сгорают, причем моментально. Если же в дерево попадает шаровая молния, она поджигает его изнутри. При попадании в здание молния зачастую повреждает кровельную часть и тоже может вызвать возгорание.
Молния ударила в дерево
Если разряд угодит в закрытое транспортное средство, например, автомобиль, то быстро распространится по металлическому корпусу и уйдет в земную поверхность. Считается, что авто – безопасное место, в котором можно переждать непогоду, так как молния не попадает внутрь салона. Однако последствия прямого попадания все равно серьезные.
Молния ударила в авто
Попадание разряда молнии в человека непредсказуемо. Оно сравнимо удару электрическим током, но напряжение при этом в разы выше. Чаще всего молния поражает грудную клетку или голову.
Фигуры Лихтенберга
На теле остаются особенные следы, которые напоминают молнию по форме – их называют фигурами Лихтенберга. Такой след остается в результате повреждения кровеносных сосудов. Удар молнией крайне опасен, поэтому в случае грозы следует принять все необходимые меры безопасности.
Есть ли польза от молнии?
Электрические разряды очищают воздух от мелких частиц пыли, различных загрязнений. Это ощущается даже физически, так как после грозы воздух более свежий. Молния преобразует тяжелые вещества в полезные. Способствует накоплению больших объемов азота, которые попадают в почву и благотворно влияют на рост и развитие растений.
Образование озона
Можно ли использовать энергию молнии?
Существует специальный термин – грозовая энергетика. Это способ, при помощи которого энергия молнии «собирается» и направляется в электрические сети. Эта энергия принадлежит к числу альтернативных возобновляемых источников.
Электросети
Потенциал использования энергии молнии огромен. Ее запас бесконечный – он решит проблему дорогостоящего электричества и снизит ущерб, который сейчас наносится экологии планеты. В настоящее время ведутся разработки экспериментальных установок для захвата молнии, изучается грозовая активность.
Но есть у данного способа энергопотребления и свои минусы. Сложно предсказать, где и когда будет гроза. Кроме того, вспышка длится доли секунды, поэтому требуется мощное дорогое оборудование.
Что делать во время грозы?
Если гроза застала на улице необходимо следовать таким правилам:
- Нельзя прятаться под деревьями и другими высокими объектами, стоять рядом со столбами, дорожными знаками, в которые чаще всего бьет молния. Следует отойти от них подальше, так как от центра удара напряжение расходится в разные стороны.
- На открытой местности нужно присесть и прижать голову к коленям, занять максимально низкорасположенное место.
- Убрать подальше от себя зонт, все металлические и длинные предметы – они притягивают молнию.
- Выключить телефон, прочие устройства.
- При возможности укрыться в машине.
- Не подходить к водоему, тем более не купаться.
Находясь в помещении, следует также выключить телефон, электроприборы, подачу газа. Рекомендуется закрыть все окна. Существует версия, что даже луч лазерной указки, направленный в небо, может привлечь разряд.
Как защищают самолеты от молнии?
Весь корпус самолета защищен специальной оболочкой, внутри которой содержится экранирующая сетка из металла. Таким образом, при ударе молнией оболочка проводит ток, но предотвращает проникновение электрического разряда внутрь самолета. Находящиеся внутри люди и оборудование остаются в безопасности.
Разрядники на крыле самолета
Также все техническое оснащение самолета оборудовано дополнительной защитой от электрических разрядов. Попадание молнии приходится на нос самолета, разряд продвигается к крыльям и хвосту. Пассажиры и экипаж могут во время удара услышать громкий звук, но так происходит не всегда.
Как защищают оборудование от молнии?
Нужно понимать, что защиты от прямого попадания молнии в оборудование не существует. Речь идет о грозозащите – это специальное оснащение, которое позволяет обезопасить технику от повреждений, возникающих из-за грозы. Также оборудуют громоотводы и защищают оборудование от перенапряжения.
Грозозащита
Главная цель грозозащиты – защитить оборудование от статического электричества. У него имеется определенный показатель защиты, обозначаемый как ESD Protection. Этот показатель измеряется в киловольтах и указывается в виде числовой величины.
Стандарт грозозащиты – 15-20 кВ. Она представляет собой диодный мостик. При обнаружении в проводах разницы напряжения в 6 В и более, срабатывает защитный диод, который заземляет провода.
История изучения
Наблюдать молнию люди могли еще с древних времен, но длительное время этому явлению не было объяснения. Изначально считалось, что вспышки в небе – результат деятельности богов. Еще древнегреческие философы подметили, что молния поражает высокие объекты.
Значимый вклад в изучение молнии сделали мореплаватели. В открытом море электрические разряды оказались еще мощнее. Связь между молнией и электричеством была выдвинута в 17-18 веках, в период развития физики.
Молния в море
Наиболее подробно такую гипотезу описал в своих исследованиях Бенджамин Франклин. В 1750 он представил научный труд, в котором был описан известный нынче эксперимент по определению электрической природы молнии.
Суть опыта состояла в запуске воздушного змея во время грозы. При этом к змею крепился стержень из меди, а к тросу – металлический ключ. Цель эксперимента – доказать электрическую природу молнии.
Опыт Бенджамина Франклина, иллюстрация
Для подтверждения гипотезы молния должна ударить в змея, пройти по тросу и оставить след на ключе. Опыт Франклин провел в июне, позаботившись о громоотводе. Стоит сказать, что он прошел успешно и подтвердил все догадки физика.
В 20-м веке ученые открыли необычные виды молнии (спрайты, джеты, эльфы), которые возникают в верхних слоях атмосферы. В настоящее время исследования молнии проводятся при помощи спутников.
Молния, интересное видео
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Гнев небесный: Почему молния бьет в людей и можно ли ею управлять
Молния – одно из самых пугающих и удивительных природных явлений. Физики раскрыли природу молнии, но изучение этого явления продолжается. Как молния выбирает, куда ударить? Почему она бьет в людей? Как от молнии защищают самолеты и высочайшие небоскребы? Удалось ли кому-нибудь научиться управлять молнией? На эти и другие вопросы ответили эксперты программы «Знаете ли вы, что?» с Алексеем Иванченко на РЕН ТВ.
Почему молния бьет в людей и что оставляет на память
13 марта. Индия. Во время грозы четверо сотрудников парка решили спрятаться от дождя под деревом. Они не ожидали, что именно их укрытие для мощного удара выберет молния. К счастью, они остались живы, но сильно пострадали. Один в коме. Трое как после контузии. Случаи удара молнии в людей хорошо известны и в России. Лето 2020 года. Во время тренировки молния настигла юного футболиста Ивана Заборовского. Футболка вспыхнула как факел, бутсы обуглились. Но спортсмен выжил.
«Молния бьёт примерно с силой 30-50 тысяч ампер. Для сравнения, вы должны понимать, что смертельная доза для человека – это примерно 1/10 ампера», — рассказывает физик Игорь Шепель.
У многих выживших счастливчиков в память о молнии на теле остаются особые отметины. Их называют фигурами Лихтенберга.
«Фигура Лихтенберга – это кожное проявление сосудистого рисунка, при попадании электрического разряда в кожу происходит древовидного такого характера рисунок, то есть ,по ходу сосудов, артерий и вен», — объясняет кандидат медицинских наук Елена Андриевская.
По статистике, шансы умереть от удара молнии и от падения с кровати примерно равны. На каждые 2 миллиона человек 1 случай. Но почему молния выбирает человека в качестве мишени?
«Молния видит в человеке, так скажем, ниточку, за которую можно потянуть и намного быстрее добраться до этой самой земли, ведь мы достаточно хорошие проводники электрического тока, а воздух, наоборот, нет, в нём не так много заряженных частиц, а ведь именно они проводят это самое электричество. А в нас этих заряженных частиц очень-очень много, а электричество всегда побежит туда, где сопротивления намного-намного меньше», — объясняет физик Игорь Шепель.
Люди-громоотводы
В большинстве случаев после удара молнии люди выживают. Погибают чаще всего те, у кого слабое сердце или сосуды. Они просто не выдерживают напряжения. Остальных молния оглушает, обжигает, калечит, но не убивает.
«Если мы будем вспоминать про такие случаи, как неоднократное даже попадание молнии… Был американский егерь Рой Салливан, который семикратно смог выжить после попадания молнии», — рассказывает кандидат медицинских наук Елена Андриевская.
Американец Рой Салливан вошел в книгу рекордов Гиннеса как человек–громоотвод. 7 зарегистрированных поражений меньше чем за 30 лет. Каждая встреча с природным явлением оставляла на теле мужчины увечья. Но не убивала. Феномен ученые объясняют тем, что Рой Салливан жил в грозоопасной местности, к тому же работал смотрителем национального парка и часто бывал на открытой местности или рядом с деревьями во время грозы. Такое стечение обстоятельств превратило скромного егеря в настоящую легенду.
Как молния выбирает цель
Что такое молния? Вообще-то каждый из нас может её создать в домашних условиях. Если долго и упорно тереть пластиковой расчёской о волосы, то рано или поздно можно услышать потрескивание, а волосы наэлектризуются. Мы называем это статическим электричеством. Чтобы оно появилось, нужно что-то обо что-то потереть. Именно так и рождаются молнии. В грозовых тучах скапливается очень много воды. Эти мельчайшие капельки воды трутся друг о друга и в результате возникает статическое напряжение.
Вопреки известной поговорке, молния часто бьёт в одно и то же место дважды, а то и трижды. Но куда бьет молния? Она может попадать в самые разные места: деревья, металлические вышки, здания, самолеты, воду, даже в человека. Чем выше электропроводимость предмета, тем больше вероятность удара молнии. К примеру, взять два рядом стоящих столба: деревянный и металлический. С большей вероятностью удар придется на металл. Вода тоже проводит ток лучше песка. Поэтому болота молния поражает чаще, чем песчаные поверхности. Если на футбольном поле плохой дренаж, то это то же болото. И оно будет притягивать молнии.
Как защищают самолеты и небоскребы
Очень часто молнии попадают в самолёты, но пассажиры лайнеров этого даже не замечают. Хотите знать почему? В самолётах предусмотрена специальная защитная капсула. Молния бьёт в корпус, но особый металлический каркас отводит электричество. Видео, где молния попадает в самолёт, всегда вызывает оживлённый интерес. Выглядит зловеще, но совершенно безопасно. Потому что у самолёта несколько степеней защиты от внезапного разряда электричества.
«У каждого самолета есть так называемые стекатели для статического электричества. Это чтобы самолет не привлекал к тебе молнию. Потому что потенциально это может быть искра, где эта искра выскочит, заранее сказать нельзя. В том числе она может выскочить где-нибудь там в районе топливной системы или гидравлической системы, то есть, где находятся пожароопасные жидкости. Потенциально это источник опасности», — рассказывает инженер-авиаконструктор Петр Савин.
Многоступенчатая пассивная защита от молний есть и у небоскребов. Мало кто знает, что их снабжают так называемыми токоотводами и особым образом заземляют.
«Прежде всего, начинается с самого шпиля, который больше ста метров, и дальше это всё постепенно расходится по токоотводам через колонны, которые идут по периметру башни. И доходит до фундамента через специальную сетку, переходит в сваи, ну и дальше уже непосредственно соприкасается с землёй. То есть это вот такая ступенчатая, скажем так, структура», — рассказывает главный инженер небоскрёба «Лахта-центр» Сергей Никифоров.
Один из самых ярких небоскрёбов Санкт-Петербурга «Лахта-Центр» и вовсе прозвали громоотводом северной столицы. Если над городом гроза – молния всегда бьёт в самую высокую точку здания, токоотводы гасят электрический разряд и уводят в землю.
«Длительная молния может вызвать пожар. Поэтому все здания необходимо ограждать. В последнее время придумали новые способы защиты. Одним из таких ноу-хау является лазерная пушка, которая стреляет по грозовой туче. В это время, когда лазерный луч большой мощности пронзает атмосферу, то молекулы воздуха ионизуются. Молния идёт по этому каналу. То есть, она обходит здания», — объясняет кандидат физико-математических наук Александр Борцов.
Возможно ли управлять молнией?
В наши дни учёные пытаются научиться искусственно создавать молнии и даже ловить их с помощью специальных ферм. В грозоопасных местностях одна из американских компаний уже построила несколько ловушек для природных электрических разрядов. Металлические конструкции притягивают молнии и накапливают электричество. Хотя технология сырая и требует доработки, это огромный прорыв. Впрочем, учёные по-прежнему считают, что управлять молниями практически невозможно. По легенде, за всю историю это удалось единственному человеку. Правда, Никола Тесла унёс свой секрет в могилу.
Инсайты инженерной мысли, история, научная аналитика и тайны нашей планеты – об этом и многом другом смотрите в выпусках программы «Знаете ли вы, что?» с Алексеем Иванченко! Каждый вторник в 23:30 на РЕН ТВ!
Молния
Молния гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, проявляющийся обычно яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Электрическая природа молнии была раскрыта в исследованиях американского физика Б. Франклина, по идее которого был проведён опыт по извлечению электричества из грозового облака. Наиболее часто молнии возникает в кучево-дождевых облаках, тогда они называются грозовыми; иногда молнии образуются в слоисто-дождевых облаках, а также при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях.
Ученые классифицируют молнии на три вида:
1. Линейная — молния в виде извилистой линии, от которой отходит множество разветвлений.
2. Расплывчатая — молния, не имеющая контуров и возникающая мгновенной вспышкой.
3. Шаровая — наиболее опасная разновидность молнии. Возникает в виде огненного желто-красного шара, представляющего собой сгусток горячего газа. Может изменять форму, тем самым, проникая даже в узкое отверстие дома. Как правило, взрывается с характерным треском.
Молнию притягивают высокие предметы, вода, земля, металл. Поэтому не рекомендуется находиться во время грозы рядом с этими проводниками тока.
Молния может убить человека или животное
Это действительно так. Все дело в том, что молния способна иметь очень сильный электрический разряд, то есть это не что иное, как напряжение тока в несколько миллионов вольт с силой тока в сотни тысяч ампер! А всем известно, что с электричеством нужно быть весьма осторожным, так как оно опасно для жизни и здоровья человека.
Во время грозы надо спрятаться под деревом
Ошибочное мнение. Молния, в первую очередь, направляет свое действие на высокие предметы, в том числе и на деревья. Поэтому, не стоит прятаться от грозы под деревьями, особенно отдельно стоящими, это чревато печальными последствиями. Особенно хорошо молнию притягивают такие деревья, как: дуб, сосна, тополь, ель.
Если гроза застанет в поле или в степи, то смерть от молнии гарантирована
В этом случае главное — соблюдать несколько несложных правил:
1. Не стоять в полный рост — поскольку в поле человек будет считаться самым высоким предметом, и, следовательно, привлечет к себе внимание молнии.
2. Необходимо укрыться в самом низком месте, будь то канава, овраг или небольшая ложбинка.
3. Нельзя ложиться на мокрую землю, так как земля является отличным проводником тока и поэтому молния может ударить в почву. Будет лучше, если человек просто сядет на корточки и обхватит свои колени руками, то есть примет позу эмбриона.
Нельзя прятаться от грозы в автомобиле, так как металл хорошо проводит ток
Если гроза застанет Вас в пути, необходимо остановиться, закрыть все окна и верх машины (если она с открытым верхом), опустить радиоантенну, и самое главное — не покидать этого убежища. В случае, когда транспорт является открытым (велосипед, мотоцикл), нужно немедленно остановиться и отойти от транспортного средства метров на тридцать. Потомучто иначе существует реальная опасность быть повергнутым молнией.
Дома гроза не опасна!
Это утверждение будет соответствовать действительности только в том случае, если человек закроет окна, не будет топить печь, выключит телевизор и другие электроприборы, и станет держаться подальше от иных предметов, способных притянуть молнию. Особенно следует остерегаться молнии в загородных домах и на дачах — дом обязательно должен иметь заземление.
Во время грозы нельзя пользоваться мобильным телефоном
Что верно, то верно. Данное телефонное устройство может иметь металлические конструкции, а металл, как известно, — отлично проводит электричество. Поэтому не нужно искушать судьбу, отложите телефонный разговор на послегрозовое время. Помимо этого, не рекомендуется пользоваться обычным телефоном, так как молния способна проходить по телефонному кабелю, тем самым, без преград достигнув человеческого уха.
Удары молнии могут возникнуть только во время дождя
В действительности, молния может проявить себя и на расстоянии, например, десяти километров от того места, где льет дождь. Вероятнее всего, именно это послужило рождению такого выражения как «Гром среди ясного неба». Поэтому не стоит спешить и выходить из укрытия после дождя — опасность молнии еще может витать в воздухе до тех пор, пока слышан гром.
Очень опасно находиться во время грозы в самолете
В былые времена опасность попадания молнии в летящий самолет была велика. В наши же дни, прогресс ушел далеко вперед, и поэтому современные самолеты имеют вполне хорошую защиту от ударов молнии.
Молния никогда не ударит в одно и тоже место повторно
Спорное утверждение. Молния вполне способна неоднократно наносить удары в приглянувшееся ей место. Следовательно, не стоит прятаться под деревом, которое приняло на себя молниеносный разряд, — молния может снова «приложиться» к нему.
Молния может вылечить от болезней
Это невыдуманный факт. Существует огромное число случаев, когда больной чем-либо человек, в которого ударила молния, чудесным образом излечивался. Кроме того, известны случаи, когда молния «награждала» человека специфическими способностями. Например, человек мог в холодную пору ходить в легкой одежде или у него появлялась феноменальная память. Однако, может случиться и наоборот — если человек, пострадавший от молнии, не умрет, то для него велика вероятность стать инвалидом.
В большинстве случаев от молнии погибают мужчины
Как это ни странно звучит, но это действительно так. И объяснить данный феномен не могут даже ученые.