✅Як і чому виникає блискавка
Ми часто думаємо, що електрика – це щось таке, що виробляється тільки на електростанціях, але аж ніяк не у волокнистих масах водяних хмар, які настільки розріджені, що в них спокійно можна просунути руку.
Проте, в хмарах є електрика, як є навіть в людському тілі. Все тіла складаються з атомів – від хмар і дерев до людського організму. У кожного атома є ядро, що несе позитивно заряджені протони і нейтральні нейтрони.
Винятком є найпростіший атом водню, в ядрі якого немає нейтрона, а є тільки один протон. Навколо ядра звертаються негативно заряджені електрони. Позитивні і негативні заряди взаємно притягуються, тому електрони обертаються навколо ядра атома, як бджоли близько солодкого пирога.
Тяжіння між протонами і електронами обумовлено електромагнітними силами. Тому електрику присутній скрізь, куди б ми не подивилися. Як ми бачимо, воно міститься і в атомах.
У нормальних умовах позитивні і негативні заряди кожного атома врівноважують один одного, тому тіла, що складаються з атомів, зазвичай не несуть ніякого сумарного заряду – ні позитивного, ні негативного. В результаті зіткнення з іншими предметами не викликає електричного розряду. Але іноді рівновагу електричних зарядів в тілах може порушитися.
Можливо, ви це відчуваєте на собі, перебуваючи вдома в холодний зимовий день. У будинку дуже сухо і жарко. Ви, човгаючи босими ногами, ходите по паласу. Непомітно для вас частина електронів з ваших підошов перейшла до атомів килима.
Ось тепер ви несете електричний заряд, оскільки кількість протонів і електронів в ваших атомах вже не збалансовано. Спробуйте тепер взятися за металеву ручку дверей. Між вами і нею проскочить іскра, і ви відчуєте електричний удар.
Сталося ось що – ваше тіло, якому не вистачає електронів для досягнення електричної рівноваги, прагне за рахунок сил електромагнітного тяжіння відновити рівновагу. І воно відновлюється. Між рукою і дверною ручкою виникає потік електронів, спрямований до руки. Якби в кімнаті було темно, то ви побачили б іскри. Світло видно тому, що електрони при перескакуванні випускають кванти світла. Якщо в кімнаті тихо, ви почуєте легке потріскування.
Електрика оточує нас всюди і міститься у всіх тілах. Хмари в цьому сенсі – не виняток. На тлі блакитного неба вони виглядають дуже нешкідливими. Але так само, як ви в кімнаті, вони можуть нести електричний заряд. Якщо це так – стережіться! Коли хмара відновлює електричне рівновагу всередині себе – спалахує цілий феєрверк.
Як з’являється блискавка?
Ось що при цьому відбувається: в темній величезній грозовій хмарі постійно циркулюють потужні повітряні потоки, які зіштовхують між собою різноманітні частинки – крупинки океанічної солі, пил і так далі. Точно так же, як ваші підошви при терті об килим звільняються від електронів, і частки в хмарі при зіткненні звільняються від електронів, які перескакують на інші частинки.
Так виникає перерозподіл зарядів. На одних частинках, які втратили свої електрони, є позитивний заряд, на інших, які взяли на себе зайві електрони, тепер негативний за ряд.
З причин, які не цілком ясні, важчі частинки заряджаються негативно, а більш легкі – позитивно. Таким чином, більш важка нижня частина хмари заряджається негативно. Негативно заряджена нижня частина хмари відштовхує в бік землі електрони, оскільки однойменні заряди відштовхуються. Таким чином, під хмарою формується позитивно заряджена частина земної поверхні.
Потім точно за таким же принципом, за яким між вами і дверною ручкою проскакує іскра, між хмарою і землею проскочить така ж іскра, тільки дуже велика і потужна це і є блискавка. Електрони гігантським зигзагом летять до землі, знаходячи там свої протони. Замість ледь чутного потріскування лунає сильний удар грому.
Якщо переглянути весь процес в уповільненому темпі, то ось що ми побачимо. З підстави хмари виступає тьмяно світиться смуга, звана провідником. Провідник, він же «лідер», починає швидкими звивистими рухами наближатися до землі.
Спочатку він проскакує на 50 метрів вправо, потім на 50 метрів вліво. Це той самий зигзаг, який ми бачимо в небі. Шлях лідера до землі триває протягом часток секунди, сила струму в блискавки досягає 200 ампер.
У домашній проводці сила струму не перевищує 6 ампер. Коли лідер знаходиться на відстані близько 20 метрів від землі, від неї в напрямку до лідера вискакує іскра і з’єднується з ним. Сліпучий зигзаг мчить догори, до хмари, сила струму при цьому досягає 10000 ампер.
Удар блискавки містить достатньо електрики, щоб висвітлити всі будинки і підприємства в цілому штаті, але тільки протягом частки секунди.
Таблиця з поясненнями на тему “Що таке блискавка і як вона виникає?”
| Аспект | Опис |
|---|---|
| Блискавка | Електричний розряд між зарядженими частинками в атмосфері, що супроводжується світловим та звуковим ефектами. |
| Умови виникнення | Блискавка виникає у високо заряджених хмарах, коли внутрішні електричні заряди розділяються та створюють потенціал. |
| Формування хмар | Водяна пара піднімається вгору через конвекцію, конденсується та утворює хмари. |
| Розділення зарядів | У хмарах виникає розділення зарядів: верхні частини хмар заряджаються позитивно, а нижні – негативно. |
| Створення потенціалу | Заряджені частинки в хмарах створюють електричний потенціал між хмарами та землею. |
| Розрядка блискавки | Коли потенціал стає достатньо великим, виникає електричний розряд між хмарами та землею у вигляді блискавки. |
| Світловий та Звуковий Ефекти | Електричний потік у відкритому повітрі нагріває його, створюючи світловий ефект (блискавку) та звук (грім). |
Ця таблиця надає загальний огляд того, як виникає блискавка, пояснюючи умови та процеси, що призводять до цього явища.
Що таке грім? Грім і блискавка – страхітливе явище природи
Що таке грім? Грім – це звук, що супроводжує розряд блискавки під час грози. Звучить досить просто, але чому блискавка звучить саме таким чином? Будь-який звук складається з вібрацій, які створюють звукові хвилі в повітрі. Блискавка – це величезний розряд електрики, який вистрілює в повітрі, викликаючи вібрації. Багато хто не раз запитував себе, звідки з “являється блискавка і грім і чому грім передує блискавці. Цьому явищу є цілком зрозумілі причини.
Як гримить грім?
Електрика проходить через повітря і приводить частинки повітря в стан вібрації. Блискавка супроводжується неймовірно високою температурою, тому повітря навколо неї також дуже сильно нагрівається. Гаряче повітря розширюється, збільшуючи при цьому силу і кількість вібрацій. Що таке грім? Це і є звукові вібрації, що виникають при розрядах блискавки.
Чому грім гримить не одночасно з блискавкою?
Ми бачимо блискавку, перш ніж чуємо грім, тому що світло поширюється швидше, ніж звук. Є старий міф про те, що рахуючи секунди між спалахом блискавки і громом, можна дізнатися відстань до того місця, де вирує буря. Однак, з математичної точки зору, це припущення не має під собою наукового обґрунтування, оскільки швидкість звуку дорівнює приблизно 330 метрів на секунду.
Таким чином, щоб грім пройшов один кілометр, йому потрібно 3 секунди. Тому більш правильним буде порахувати кількість секунд між спалахом блискавки і шумом грому, а потім розділити це число на п ‘ять, це і буде відстань до грози.
Це загадкове явище – блискавка
Тепло від електрики блискавки підвищує температуру навколишнього повітря до 27,000 ° С. Оскільки блискавка рухається з неймовірною швидкістю, нагріте повітря просто не встигає розширюватися. Нагріте повітря стискається, його атмосферний тиск при цьому збільшується в рази і ставати від 10 до 100 разів більше нормального. Стиснене повітря виривається назовні від каналу блискавки, формуючи ударну хвилю стиснутих частинок у кожному напрямку. Подібно до вибуху хвилі стисненого повітря, які швидко поширюються, створюють гучний, гулкий сплеск шуму.
Виходячи з того, що електрика слідує найкоротшим шляхом, переважаюча кількість блискавок близькі до вертикальних. Однак блискавка може також розгалужуватися, внаслідок чого змінюється і звукове забарвлення громового гуркоту. Ударні хвилі від різних вилок блискавки відскакують одна від одної, а хмари, що низько висять, і довколишні пагорби допомагають створювати безперервне бурчання грому. Чому гримить грім? Грім викликається швидким розширенням повітря, що оточує шлях блискавки.
Що викликає блискавки?
Блискавка – це електричний струм. Всередині грозової хмари високо в небі численні невеликі шматочки льоду (замерзлі краплі дощу) стикаються один з одним, рухаючись у повітрі. Всі ці зіткнення створюють електричний заряд. Через деякий час ціла хмара наповнюється електричними зарядами. Позитивні заряди, протони, формуються у верхній частині хмари, а негативні заряди, електрони, утворюються в нижній частині хмари. А як відомо, протилежності притягуються. Основний електричний заряд концентрується навколо всього, що випирає над поверхнею. Це можуть бути гори, люди або самотні дерева. Заряд йде вгору від цих точок і в кінцевому підсумку з ‘єднується з зарядом тих, хто йде вниз від хмар.
Що викликає грім?
Що таке грім? Це звук, який викликає блискавка, що є, по суті, потоком електронів, що протікають між або всередині хмари, або між хмаром і землею. Повітря навколо цих потоків нагрівається до такої міри, що стає втричі гарячіше, ніж поверхня Сонця. Простіше кажучи, блискавкою називається яскравий спалах електроенергії.
Таке приголомшливе і одночасно страхітливе видовище грому і блискавки є поєднанням динамічних вібрацій молекул повітря і їх порушення за допомогою електричних сил. Це чудове шоу вкотре нагадує всім про могутню силу природи. Якщо було чутно гуркіт грому, скоро блисне і блискавка, на вулиці в цей час краще не перебувати.
Грім: кумедні факти
- Судити про те, наскільки близько блискавка, можна, порахувавши секунди між спалахом і розкатом грому. На кожну секунду припадає близько 300 метрів.
- Під час великої грози побачити блискавку і почути грім – це звичайне явище, великою рідкістю є грім під час випадання снігу.
- Блискавка не завжди супроводжується громом. У квітні 1885 року п ‘ять блискавок вдарили в пам’ ятник Вашингтону під час грози, грому так ніхто і не почув.
Обережно, блискавка!
Блискавка – це досить небезпечне природне явище, і краще від неї триматися подалі. Перебуваючи в приміщенні під час грози, потрібно уникати води. Це відмінний провідник електрики, тому не варто приймати душ, мити руки, посуд або прати. Не варто користуватися телефоном, оскільки блискавка може вдарити по зовнішніх телефонних лініях. Не включати електричне обладнання, комп ‘ютери та побутову техніку під час шторму. Знаючи, що таке грім і блискавка, важливо правильно поводитися, якщо раптом гроза застала зненацька. Варто триматися подалі від вікон і дверей. Якщо когось вдарила блискавка, потрібно покликати на допомогу і викликати швидку.