Молния на небе: Молния бьет сверху вниз или снизу вверх |

Содержание

Молния: больше вопросов, чем ответов

В каждый момент времени в разных точках Земли сверкают молнии более 2000 гроз. В каждую секунду около 50 молний ударяются в поверхность земли, и в среднем каждый ее квадратный километр молния поражает шесть раз за год. Еще Б. Франклин показал, что молнии, бьющие по земле из грозовых облаков, — это электрические разряды, переносящие на нее отрицательный заряд величиной несколько десятков кулон, а амплитуда тока при ударе молнии составляет от 20 до 100 кА. Скоростная фотосъемка показала, что разряд молнии длится несколько десятых долей секунды и состоит из нескольких еще более коротких разрядов. Молнии издавна интересуют ученых, но и в наше время об их природе мы знаем лишь немного больше, чем 250 лет тому назад, хотя смогли их обнаружить даже на других планетах.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Способность электризации трением различных материалов. Материал из трущейся пары, находящийся выше в таблице, заряжается положительно, а ниже — отрицательно.

Отрицательно заряженный низ облака поляризует поверхность Земли под собой так, что она заряжается положительно, и, кода появляются условия для электрического пробоя, возникает разряд молнии.

Распределение частоты гроз по поверхности суши и океанов. Самые темные места на карте соответствуют частотам не более 0,1 грозы в год на квадратный километр, а самые светлые — более 50.

Зонт с громоотводом. Модель продавалась в XIX веке и пользовалась спросом.

Выстрел жидкостью или лазером по грозовой туче, нависшей над стадионом, уводит разряд молнии в сторону.

Несколько разрядов молний, вызванных пуском ракеты в грозовую тучу. Левая вертикальная прямая — след ракеты.

Крупный «ветвистый» фульгурит весом 7,3 кг, найденный автором на окраине Москвы.

Полые цилиндрические фрагменты фульгурита, образованные из оплавленного песка.

Белый фульгурит из Техаса.

‹

›

Открыть в полном размере

Молния — вечный источник подзарядки электрического поля Земли. В начале XX века с помощью атмосферных зондов измерили электрическое поле Земли. Его напряженность у поверхности оказалась равной примерно 100 В/м, что соответствует суммарному заряду планеты около 400 000 Кл. Переносчиком зарядов в атмосфере Земли служат ионы, концентрация которых увеличивается с высотой и достигает максимума на высоте 50 км, где под действием космического излучения образовался электропроводящий слой — ионосфера. Поэтому электрическое поле Земли — это поле сферического конденсатора с приложенным напряжением около 400 кВ. Под действием этого напряжения из верхних слоев в нижние все время течет ток силой 2-4 кА, плотность которого составляет 1-2^.10^-12 А/м², и выделяется энергия до 1,5 ГВт. И это электрическое поле исчезло бы, если бы не было молний! Поэтому в хорошую погоду электрический конденсатор — Земля — разряжается, а при грозе заряжается.

Человек не чувствует электрического поля Земли, так как его тело — хороший проводник. Поэтому заряд Земли находится и на поверхности тела человека, локально искажая электрическое поле. Под грозовым облаком плотность наведенных на земле положительных зарядов может значительно возрастать, а напряженность электрического поля — превышать
100 кВ/м, в 1000 раз больше ее значения в хорошую погоду. В результате во столько же раз увеличивается положительный заряд каждого волоска на голове человека, стоящего под грозовой тучей, и они, отталкиваясь друг от друга, встают дыбом.

Электризация — удаление «заряженной» пыли. Чтобы понять, как облако разделяет электрические заряды, вспомним, что такое электризация. Легче всего зарядить тело, потерев его о другое. Электризация трением — самый старый способ получения электрических зарядов. Само слово «электрон» в переводе с греческого на русский означает янтарь, так как янтарь всегда заряжался отрицательно при трении о шерсть или шелк. Величина заряда и его знак зависят от материалов трущихся тел.

Считается, что тело, до того как его стали тереть о другое, электронейтрально. Действительно, если оставить заряженное тело в воздухе, то к нему начнут прилипать противоположно заряженные частицы пыли и ионы. Таким образом, на поверхности любого тела находится слой «заряженной» пыли, нейтрализующий заряд тела. Поэтому электризация трением — это процесс частичного снятия «заряженной» пыли с обоих тел. При этом результат будет зависеть от того, на сколько лучше или хуже снимается «заряженная» пыль с трущихся тел.

Облако — фабрика по производству электрических зарядов. Трудно представить, что в облаке находится пара материалов из перечисленных в таблице. Однако на телах может оказаться различная «заряженная» пыль, даже если они сделаны из одного того же материала, — достаточно, чтобы микроструктура поверхности отличалась. Например, при трении гладкого тела о шероховатое оба будут электризовываться.

Грозовое облако — это огромное количество пара, часть которого конденсировалось в виде мельчайших капелек или льдинок. Верх грозового облака может находиться на высоте 6-7 км, а низ нависать над землей на высоте 0,5-1 км. Выше 3-4 км облака состоят из льдинок разного размера, так как температура там всегда ниже нуля. Эти льдинки находятся в постоянном движении, вызванном восходящими потоками теплого воздуха от нагретой поверхности земли. Мелкие льдинки легче, чем крупные, увлекаются восходящими потоками воздуха. Поэтому «шустрые» мелкие льдинки, двигаясь в верхнюю часть облака, все время сталкиваются с крупными. При каждом таком столкновении происходит электризация, при которой крупные льдинки заряжаются отрицательно, а мелкие — положительно. Со временем положительно заряженные мелкие льдинки оказываются в верхней части облака, а отрицательно заряженные крупные — внизу. Другими словами, верхушка грозы заряжена положительно, а низ — отрицательно. Все готово для разряда молнии, при котором происходит пробой воздуха и отрицательный заряд с нижней части грозовой тучи перетекает на Землю.

Молния — привет из космоса и источник рентгеновского излучения. Однако само облако не в состоянии так наэлектризовать себя, чтобы вызвать разряд между своей нижней частью и землей. Напряженность электрического поля в грозовом облаке никогда не превышает 400 кВ/м, а электрический пробой в воздухе происходит при напряженности больше 2500 кВ/м. Поэтому для возникновения молнии необходимо что-то еще кроме электрического поля. В 1992 году российский ученый А. Гуревич из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) предположил, что своеобразным зажиганием для молнии могут быть космические лучи — частицы высоких энергий, обрушивающиеся на Землю из космоса с околосветовыми скоростями. Тысячи таких частиц каждую секунду бомбардируют каждый квадратный метр земной атмосферы.

Согласно теории Гуревича, частица космического излучения, сталкиваясь с молекулой воздуха, ионизирует ее, в результате чего образуется огромное число электронов, обладающих высокой энергией. Попав в электрическое поле между облаком и землей, электроны ускоряются до околосветовых скоростей, ионизируя путь своего движения и, таким образом, вызывая лавину электронов, движущихся вместе с ними к земле. Ионизированный канал, созданный этой лавиной электронов, используется молнией для разряда (см. «Наука и жизнь» № 7, 1993 г.).

Каждый, кто видел молнию, заметил, что это не ярко светящаяся прямая, соединяющая облако и землю, а ломаная линия. Поэтому процесс образования проводящего канала для разряда молнии называют ее «ступенчатым лидером». Каждая из таких «ступенек» — это место, где разогнавшиеся до околосветовых скоростей электроны остановились из-за столкновений с молекулами воздуха и изменили направление движения. Доказательство для такой интерпретации ступенчатого характера молнии — вспышки рентгеновского излучения, совпадающие с моментами, когда молния, как бы спотыкаясь, изменяет свою траекторию. Недавние исследования показали, что молния служит довольно мощным источником рентгеновского излучения, интенсивность которого может составлять до 250 000 электронвольт, что примерно в два раза превышает ту, которую используют при рентгене грудной клетки.

Как вызвать разряд молнии? Изучать то, что произойдет непонятно где и когда, очень сложно. А именно так в течение долгих лет работали ученые, исследующие природу молний. Считается, что грозой на небе руководит Илья-пророк и нам не дано знать его планы. Однако ученые очень давно пытались заменить Илью-пророка, создавая проводящий канал между грозовой тучей и землей. Б. Франклин для этого во время грозы запускал воздушный змей, оканчивающийся проволокой и связкой металлических ключей. Этим он вызывал слабые разряды, стекающие вниз по проволоке, и первым доказал, что молния — это отрицательный электрический разряд, стекающий с облаков на землю. Опыты Франклина были чрезвычайно опасными, и один из тех, кто их пытался повторить, — российский академик Г. В. Рихман — в 1753 году погиб от удара молнии.

В 1990-х годах исследователи научились вызывать молнии, не подвергая опасности свою жизнь. Один из способов вызвать молнию — запустить с земли небольшую ракету прямо в грозовую тучу. Вдоль всей траектории ракета ионизирует воздух и создает таким образом проводящий канал между тучей и землей. И если отрицательный заряд низа тучи достаточно велик, то вдоль созданного канала происходит разряд молнии, все параметры которого регистрируют приборы, расположенные рядом со стартовой площадкой ракеты. Чтобы создать еще лучшие условия для разряда молнии, к ракете присоединяют металлический провод, соединяющий ее с землей.

Молния: подарившая жизнь и двигатель эволюции. В 1953 году биохимики С. Миллер (Stanley Miller) и Г. Юри (Harold Urey) показали, что одни из «кирпичиков» жизни — аминокислоты могут быть получены путем пропускания электрического разряда через воду, в которой растворены газы «первобытной» атмосферы Земли (метан, аммиак и водород). Спустя 50 лет другие исследователи повторили эти опыты и получили те же результаты. Таким образом, научная теория зарождения жизни на Земле отводит удару молнии основополагающую роль.

При пропускании коротких импульсов тока через бактерии в их оболочке (мембране) появляются поры, через которые внутрь могут проходить фрагменты ДНК других бактерий, запуская один из механизмов эволюции.

Почему зимой грозы очень редки? Ф. И. Тютчев, написав «Люблю грозу в начале мая, когда весенний первый гром…», знал, что зимой гроз почти не бывает. Чтобы образовалось грозовое облако, необходимы восходящие потоки влажного воздуха. Концентрация насыщенных паров растет с повышением температуры и максимальна летом. Разница температур, от которой зависят восходящие потоки воздуха, тем больше, чем выше его температура у поверхности земли, так как на высоте нескольких километров его температура не зависит от времени года. Значит, интенсивность восходящих потоков максимальна тоже летом. Поэтому и грозы у нас чаще всего летом, а на севере, где и летом холодно, грозы довольно редки.

Почему грозы чаще над сушей, чем над морем? Чтобы облако разрядилось, в воздухе под ним должно быть достаточное число ионов. Воздух, состоящий только из молекул азота и кислорода, не содержит ионов, и его очень тяжело ионизировать даже в электрическом поле. А вот если в воздухе много инородных частиц, например пыли, то и ионов тоже много. Ионы образуются при движении частиц в воздухе аналогично тому, как электризуются при трении друг о друга различные материалы. Очевидно, что пыли в воздухе гораздо больше над сушей, чем над океанами. Поэтому-то грозы и гремят над сушей чаще. Замечено также, что прежде всего молнии бьют по тем местам, где в воздухе особенно велика концентрация аэрозолей — дымов и выбросов предприятий нефтеперерабатывающей промышленности.

Как Франклин отклонил молнию. К счастью, большинство разрядов молнии происходят между облаками и поэтому угрозы не представляют. Однако считается, что каждый год молнии убивают более тысячи людей по всему миру. По крайней мере, в США, где ведется такая статистика, каждый год от удара молнии страдают около 1000 человек и более ста из них погибают. Ученые давно пытались защитить людей от этой «кары божьей». Например, изобретатель первого электрического конденсатора (лейденской банки) Питер ван Мушенбрук (1692-1761) в статье об электричестве, написанной для знаменитой французской Энциклопедии, защищал традиционные способы предотвращения молнии — колокольный звон и стрельбу из пушек, которые, как он считал, оказываются довольно эффективными.

Бенджамин Франклин, пытаясь защитить Капитолий столицы штата Мериленд, в 1775 году прикрепил к зданию толстый железный стержень, который возвышался над куполом на несколько метров и был соединен с землей. Ученый отказался патентовать свое изобретение, желая, чтобы оно как можно скорее начало служить людям.

Весть о громоотводе Франклина быстро разнеслась по Европе, и его выбрали во все академии, включая и Российскую. Однако в некоторых странах набожное население встретило это изобретение с возмущением. Сама мысль, что человек так легко и просто может укротить главное оружие «божьего гнева», казалась кощунственной. Поэтому в разных местах люди из благочестивых соображений ломали громоотводы. Любопытный случай произошел в 1780 году в небольшом городке Сент-Омер на севере Франции, где горожане потребовали снести железную мачту громоотвода, и дело дошло до судебного разбирательства. Молодой адвокат, защищавший громоотвод от нападок мракобесов, построил защиту на том, что и разум человека, и его способность покорять силы природы имеют божественное происхождение. Все, что помогает спасти жизнь, во благо — доказывал молодой адвокат. Он выиграл процесс и снискал большую известность. Адвоката звали Максимилиан Робеспьер. Ну а сейчас портрет изобретателя громоотвода — самая желанная репродукция в мире, ведь она украшает известную всем стодолларовую купюру.

Как можно защититься от молнии с помощью водяной струи и лазера. Недавно был предложен принципиально новый способ борьбы с молниями. Громоотвод создадут из… струи жидкости, которой будут стрелять с земли непосредственно в грозовые облака. Громоотводная жидкость представляет собой солевой раствор, в который добавлены жидкие полимеры: соль предназначена для увеличения электропроводности, а полимер препятствует «распаду» струи на отдельные капельки. Диаметр струи составит около сантиметра, а максимальная высота — 300 метров. Когда жидкий громоотвод доработают, им оснастят спортивные и детские площадки, где фонтан включится автоматически, когда напряженность электрического поля станет достаточно высокой, а вероятность удара молнии — максимальной. По струе жидкости с грозового облака будет стекать заряд, делая молнию безопасной для окружающих. Аналогичную защиту от разряда молнии можно сделать и с помощью лазера, луч которого, ионизируя воздух, создаст канал для электрического разряда вдали от скопления людей.

Может ли молния сбить нас с пути? Да, если вы пользуетесь компасом. В известном романе Г. Мелвила «Моби Дик» описан именно такой случай, когда разряд молнии, создавший сильное магнитное поле, перемагнитил стрелку компаса. Однако капитан судна взял швейную иглу, ударил по ней, чтобы намагнитить, и поставил ее вместо испорченной стрелки компаса.

Может ли вас поразить молния внутри дома или самолета? К сожалению, да! Ток грозового разряда может войти в дом по телефонному проводу от рядом стоящего столба. Поэтому при грозе старайтесь не пользоваться обычным телефоном. Считается, что говорить по радиотелефону или по мобильному безопасней. Не следует во время грозы касаться труб центрального отопления и водопровода, которые соединяют дом с землей. Из этих же соображений специалисты советуют при грозе выключать все электрические приборы, в том числе компьютеры и телевизоры.

Что касается самолетов, то, вообще говоря, они стараются облетать районы с грозовой активностью. И все-таки в среднем раз в год в один из самолетов попадает молния. Ее ток поразить пассажиров не может, он стекает по внешней поверхности самолета, но способен вывести из строя радиосвязь, навигационное оборудование и электронику.

Фульгурит — окаменевшая молния. При разряде молнии выделяется 10⁹-10¹⁰ джоулей энергии. Большая ее часть тратится на создание ударной волны (гром), нагрев воздуха, световую вспышку и другие электромагнитные волны, и только маленькая часть выделяется в том месте, где молния входит в землю. Однако и этой «маленькой» части вполне достаточно, чтобы вызвать пожар, убить человека и разрушить здание. Молния может разогреть канал, по которому она движется, до 30 000°С, в пять раз выше температуры на поверхности Солнца. Температура внутри молнии гораздо больше температуры плавления песка (1600-2000°C), но расплавится песок или нет, зависит еще и от длительности молнии, которая может составлять от десятков микросекунд до десятых долей секунды. Амплитуда импульса тока молнии обычно равна нескольким десяткам килоампер, но иногда может превышать и 100 кА. Самые мощные молнии и вызывают рождение фульгуритов — полых цилиндров из оплавленного песка.

Слово «фульгурит» происходит от латинского fulgur, что означает молния. Самые длинные из раскопанных фульгуритов уходили под землю на глубину более пяти метров. Фульгуритами также называют оплавленности твердых горных пород, образованные ударом молнии; они иногда в большом количестве встречаются на скалистых вершинах гор. Фульгуриты, состоящие из переплавленного кремнезема, обыкновенно представляют собой конусообразные трубочки толщиной с карандаш или с палец. Их внутренняя поверхность гладкая и оплавленная, а наружная образована приставшими к оплавленной массе песчинками. Цвет фульгуритов зависит от примесей минералов в песчаной почве. Большинство из них имеют рыжевато-коричневый, серый или черный цвет, однако встречаются зеленоватые, белые или даже полупрозрачные фульгуриты.

По-видимому, первое описание фульгуритов и их связи с ударами молнии было сделано в 1706 году пастором Д. Германом (David Hermann). Впоследствии многие находили фульгуриты вблизи людей, пораженных разрядом молнии. Чарльз Дарвин во время кругосветного путешествия на корабле «Бигль», обнаружил на песчаном берегу вблизи Мальдонадо (Уругвай) несколько стеклянных трубочек, уходящих в песок вертикально вниз более чем на метр. Он описал их размеры и связал их образование с разрядами молний. Известный американский физик Роберт Вуд получил «автограф» молнии, которая чуть не убила его:

«Прошла сильная гроза, и небо над нами уже прояснилось. Я пошел через поле, которое отделяет наш дом от дома моей свояченицы. Я прошел ярдов десять по тропинке, как вдруг меня позвала моя дочь Маргарет. Я остановился секунд на десять и едва лишь двинулся дальше, как вдруг небо прорезала яркая голубая линия, с грохотом двенадцатидюймового орудия ударив в тропинку в двадцати шагах передо мной и подняв огромный столб пара. Я пошел дальше, чтобы посмотреть, какой след оставила молния. В том месте, где ударила молния, было пятно обожженного клевера дюймов в пять диаметром, с дырой посередине в полдюйма…. Я возвратился в лабораторию, расплавил восемь фунтов олова и залил в отверстие… То, что я выкопал, когда олово затвердело, было похоже на огромный, слегка изогнутый собачий арапник, тяжелый, как и полагается, в рукоятке и постепенно сходящийся к концу. Он был немного длиннее трех футов» (цитируется по В. Сибрук. Роберт Вуд. — М.: Наука, 1985, с. 285).

Появление стеклянной трубочки в песке при разряде молнии связано с тем, что между песчинками всегда находятся воздух и влага. Электрический ток молнии за доли секунд раскаляет воздух и водяные пары до огромных температур, вызывая взрывообразный рост давления воздуха между песчинками и его расширение, что слышал и видел Вуд, чудом не ставший жертвой молнии. Расширяющийся воздух образует цилиндрическую полость внутри расплавленного песка. Последующее быстрое охлаждение фиксирует фульгурит — стеклянную трубочку в песке.

Часто аккуратно выкопанный из песка фульгурит по форме напоминает корень дерева или ветвь с многочисленными отростками. Такие ветвистые фульгуриты образуются, когда разряд молнии попадает во влажный песок, который, как известно, имеет бo’льшую электропроводность, чем сухой. В этих случаях ток молнии, входя в почву, сразу начинает растекаться в стороны, образуя структуру, похожую на корень дерева, а рождающийся при этом фульгурит лишь повторяет эту форму. Фульгурит очень хрупок, и попытки очистить от прилипшего песка нередко приводят к его разрушению. Особенно это относится к ветвистым фульгуритам, образовавшимся во влажном песке.

Появилось видео, как во время ночной грозы молния бьет в одну из московских высоток

Комсомольская правда

ОбществоКАРТИНА ДНЯ

Семен ЕЛЕНИН

10 июля 2022 11:11

Разряд угодил в шпиль 165-метрового бизнес-центра в Оружейном переулке

Чаще всего разряд попадает в наиболее близкий к туче объект. Фото: стоп-кадр видео

Минувшей ночью в Москве была гроза. На многие районы обрушился линий. Жители некоторых частей столицы могли наблюдать в небе молнии. Москвичка Екатерина Ванцева случайно сняла, как мощный заряд угодил в одну из московских высоток.

Как удалось выяснить, молния ударила в шпиль бизнес-центра в Оружейном переулке. На видео заметно, как в течение нескольких секунд после разряда над крышей здания поднимается дымок. Но, насколько известно, никаких последствий для самого здания и находившихся в нем людей не последовало.

Во время ночной грозы молния бьет в одну из московских высоток

Деловой центр «Оружейный» был построен в 2016 году из железобетона. Высота — 165 метров. Сейчас его основным арендатором является один из крупных операторов сотовой связи.

— Причиной молнии становится разность потенциалов между тучей и землей, поэтому чаще всего разряд попадает в наиболее близкий к туче объект. В данном случае это высотное здание, — объяснил kp.ru ведущий специалист Центра погоды «Фобос» Михаил Леус. — Во время грозы молнии довольно часто бьют и в московские высотки, и в Останкинскую телебашню. Но если все сделано в соответствии с нормами правилами, с правильным заземлением, никакой угрозы такие удары не несут. Но удар молнии в человека или животное это почти всегда летальный исход. Поэтому во время гроз лучше по открытой местности не перемещаться.

К слову, синоптики прогнозируют молнии в некоторых районах столичного региона и сегодня, в воскресенье, и в течение понедельника, 11 июля.

Ночная гроза в Москве 10 июля

Андрей Минаев

Lightning Факты и информация

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

1 / 14

Лайтнинг разветвляется и воссоединяется над Столовой горой и Львиной Головой в Кейптауне, Южная Африка. Центральная Африка — это область мира, где чаще всего бьют молнии.

Молнии разветвляются и воссоединяются над Столовой горой и Львиной Головой в Кейптауне, Южная Африка. Центральная Африка — это район мира, где чаще всего бьют молнии.

Фотография Линды Смит, My Shot

Молния — это электрический разряд, вызванный дисбалансом между грозовыми облаками и землей или внутри самих облаков. Большинство молний происходит в облаках.

«Листовая молния» описывает отдаленную молнию, которая освещает все основание облака. Другие видимые молнии могут выглядеть как бусинки, ленты или ракеты.

Во время грозы сталкивающиеся частицы дождя, льда или снега внутри грозовых туч увеличивают дисбаланс между грозовыми тучами и землей и часто отрицательно заряжают нижние слои грозовых туч. Объекты на земле, такие как шпили, деревья и сама Земля, становятся положительно заряженными, создавая дисбаланс, который природа стремится исправить, пропуская ток между двумя зарядами.

Молния очень горячая — вспышка может нагреть воздух вокруг нее до температуры, в пять раз превышающей температуру поверхности солнца. Это тепло заставляет окружающий воздух быстро расширяться и вибрировать, что создает раскат грома, который мы слышим вскоре после вспышки молнии.

Типы молний

Молнии, идущие от облака к земле, — обычное явление — около 100 молний ударяют по поверхности Земли каждую секунду, — но их сила невероятна. Каждый болт может содержать до одного миллиарда вольт электричества.

Типичная молния, идущая от облака к земле, начинается, когда ступенчатая серия отрицательных зарядов, называемая ступенчатым лидером, мчится вниз от нижней части грозового облака к Земле по каналу со скоростью около 200 000 миль в час (300 000 км/ч). . Каждый из этих сегментов имеет длину около 150 футов (46 метров).

Когда самая нижняя ступенька находится на расстоянии 150 футов (46 метров) от положительно заряженного объекта, ее встречает восходящая волна положительного электричества, называемая стримером, которая может подниматься вверх сквозь здание, дерево или даже человека. .

Когда они соединяются, электрический ток течет по мере того, как отрицательные заряды летят вниз по каналу к земле, и видимая вспышка молнии устремляется вверх со скоростью около 200 000 000 миль в час (300 000 000 км/ч), передавая электричество в виде молнии в процессе.

Некоторые типы молний, в том числе наиболее распространенные, никогда не покидают облака, а путешествуют между областями с разным зарядом внутри или между облаками. Другие редкие формы могут быть вызваны сильными лесными пожарами, извержениями вулканов и метелями. Шаровая молния, маленькая заряженная сфера, которая плавает, светится и прыгает, не обращая внимания на законы гравитации или физики, до сих пор озадачивает ученых.

Примерно от 1 до 20 разрядов молнии, идущих от облака к земле, являются «положительной молнией», типом, который возникает в положительно заряженных верхушках грозовых туч. Эти удары меняют поток заряда типичных разрядов молнии и намного сильнее и разрушительнее. Положительная молния может растянуться по небу и ударить «внезапно» более чем в 10 милях от грозового облака, в котором она родилась.

Удар молнии

Молния не только зрелищна, но и опасна. Ежегодно во всем мире молнией гибнет около 2000 человек. Сотни других выживают после ударов, но страдают от различных длительных симптомов, включая потерю памяти, головокружение, слабость, онемение и другие заболевания, изменяющие жизнь. Удары могут вызвать остановку сердца и тяжелые ожоги, но 9из каждых 10 человек выживает. Средний американец имеет шанс быть пораженным молнией примерно 1 из 5000 в течение жизни.

Сильный жар молнии испаряет воду внутри дерева, создавая пар, который может разнести дерево на части. Автомобили — убежище от молнии, но не по той причине, по которой многие думают. Шины проводят ток, как и металлические рамы, которые безвредно переносят заряд на землю.

Многие дома заземляются с помощью стержней и других средств защиты, которые безвредно проводят электричество молнии в землю. Дома также могут быть непреднамеренно заземлены водопроводом, желобами или другими материалами. Заземленные здания обеспечивают защиту, но жильцы, которые касаются проточной воды или пользуются стационарным телефоном, могут быть поражены электрическим током.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

1 / 13

На Южную Дакоту обрушилась суперячейковая гроза. Среди самых сильных штормов суперячейки могут принести сильный ветер, град и даже торнадо. (Посмотрите больше снимков экстремальной погоды. )

Удары молнии

В Южной Дакоте обрушилась суперячеечная гроза. Среди самых сильных штормов суперячейки могут принести сильный ветер, град и даже торнадо. (См. больше фотографий экстремальных погодных условий.)

Фотография Джима Рида, National Geographic

Читать дальше

Почему этот человек создает доспехи для кошек и мышей?

История и культура

Почему этот человек создает доспехи для кошек и мышей?

Художник Джефф де Бур десятилетиями проектировал и изготавливал крошечные доспехи музейного качества. Как он нашел свое призвание? «Все началось с мыши, — говорит он.

Чтобы увидеть неуловимую дикую природу Малайзии, прогуляйтесь среди деревьев

Путешествия

Чтобы увидеть неуловимую дикую природу Малайзии, прогуляйтесь среди деревьев

Стальные конструкции и качающиеся мосты, построенные высоко над подстилкой тропического леса, дают туристам ненавязчивый способ увидеть местных тапиров, тигров и известных пугливых приматы.

Полярный вихрь, объяснение

Окружающая среда

Полярный вихрь, объяснение

Завихряющаяся масса холодного воздуха, парящая над Северным полюсом, иногда является причиной эпизодов экстремально холодной погоды в Северной Америке.

Эксклюзивный контент для подписчиков

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении истории будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли жизнь на Марсе на протяжении всей истории

Узнайте, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету

Подробнее начинается внутри грозы и проходит через облако. Затем он может остаться в облаке или продолжить путешествие по открытому воздуху и, в конечном итоге, упасть на землю. В облаке остается примерно в 5–10 раз больше вспышек, чем вспышек, достигающих земли, но отдельные штормы могут иметь большее или меньшее количество вспышек, достигающих земли. Молния может ударить там, где нет дождя, или даже до того, как дождь достигнет земли!

Распределение заряда в типичном грозовом облаке [+]

Распределение заряда в типичном грозовом облаке

Молния идет вверх или вниз? Вспышки могут поражать землю двумя способами: естественным образом вниз (те, которые возникают из-за обычной электризации в окружающей среде) и искусственно инициируемыми или запускаемыми вверх. Искусственно инициированная молния ассоциируется с такими вещами, как очень высокие сооружения, ракеты и башни. Инициированная молния начинается с «земли», что в данном случае может означать вершину башни, и распространяется вверх в облако, в то время как «естественная» молния начинается в облаке и распространяется на землю. Инициированная вверх молния обычно возникает в ответ на естественную вспышку молнии, но в редких случаях может быть «самопроизвольной» — обычно во время зимних гроз с сильным ветром. Молния также может быть вызвана полетом самолета через сильное электрическое поле. Если самолет находится ниже облака, это может привести к вспышке компьютерной графики.

В наиболее распространенном типе молний «облако-земля» (CG) канал отрицательного заряда, называемый ступенчатым лидером, будет зигзагообразно спускаться вниз примерно 50-ярдовыми сегментами в виде развилки. Этот ступенчатый лидер невидим для человеческого глаза и стреляет в землю за меньшее время, чем нужно моргнуть. По мере приближения к земле отрицательно заряженный ступенчатый лидер заставляет стримерные каналы положительного заряда подниматься вверх, обычно от более высоких объектов в этом районе, таких как дерево, дом или телефонный столб. Когда противоположно заряженные лидер и стример соединяются, начинает течь мощный электрический ток. Этот возвратный ток яркой светимости движется со скоростью около 60 000 миль в секунду обратно к облаку. Отрицательная вспышка CG состоит из одного или, возможно, целых 20 обратных ударов. Мы видим мерцание молнии, когда процесс быстро повторяется несколько раз по одному и тому же пути. Фактический диаметр канала тока молнии составляет от одного до двух дюймов, окруженный областью заряженных частиц.

Более распространенная вспышка от облака к земле имеет отрицательный ступенчатый лидер, который движется вниз через облако, за которым следует восходящий возвратный удар. Чистый эффект этой вспышки заключается в снижении отрицательного заряда от облака до земли, поэтому его обычно называют отрицательным CG (или -CG). Реже, движение положительного лидера вниз, за которым следует обратный ход вверх, снижает положительный заряд на землю, что называется положительным CG (или + CG). Вспышки +CG обычно имеют только один обратный ход, и они с большей вероятностью, чем -CG, имеют устойчивый ток. Некоторые штормы производят больше положительных, чем отрицательных ЦТ из-за распределения зарядов в штормах, но штормы с преобладанием + ЦТ встречаются не так часто. Штормы, которые производят в основном отрицательные ЦТ, как правило, производят ЦТ на более ранних этапах жизненного цикла шторма и производят значительно больше ЦТ, чем аналогичные штормы, которые вместо этого производят в основном положительные ЦТ.

«Гром среди ясного неба» — это компьютерная графика, которая начинается внутри облака, выходит из шторма, затем движется горизонтально от облака, прежде чем упасть на землю. Молния из ниоткуда может ударить в землю в точке с «голубым небом» над ней. Так что даже шторм на расстоянии 6 миль может быть опасен.

Многие вспышки не достигают земли. Большинство из них остаются внутри облака и называются внутриоблачными (IC) вспышками молнии. Вспышки облаков иногда имеют видимые каналы, которые уходят в воздух вокруг грозы (9). 0219 облако-воздух или CA ), но не ударяются о землю. Термин листовой молнии используется для описания вспышки ИС, встроенной в облако, которое загорается как светящийся слой во время вспышки.

Связанный термин, тепловая молния , представляет собой любую молнию (IC или CG) или вызванное молнией освещение, которое находится слишком далеко, чтобы гром был слышен. Может иметь красноватый («теплый») цвет, как у закатов, из-за рассеяния синего света. Существует много неправильных представлений о тепловой молнии, но она ничем не отличается от обычной молнии. Молния также может перемещаться из одного облака в другое, или «облако-облако» (CC) . Паучья молния относится к длинным, движущимся горизонтально вспышкам, часто наблюдаемым на нижней стороне слоистых облаков. Паучья молния часто связана со вспышками +CG.

Сильные грозы могут вызывать другие виды электрических явлений, называемых переходными световыми явлениями (TLE) , которые происходят высоко в атмосфере. Они редко наблюдаются визуально и плохо понимаются. Наиболее распространенные TLE включают красные спрайты, синие самолеты и эльфы.

Спрайты могут появиться прямо над активной грозой в виде большого, но слабого разряда. Обычно они происходят одновременно с мощными положительными ударами молнии в ЦТ. Они могут простираться до 60 миль от вершины облака. Спрайты в основном красные и обычно длятся не более нескольких секунд, а их формы описываются как напоминающие медуз, морковь или столбцы. Поскольку спрайты не очень яркие, их можно увидеть только ночью. Их редко можно увидеть человеческим глазом, поэтому чаще всего их снимают с помощью высокочувствительных камер.

Забавный факт: пилоты самолетов время от времени сообщали о том, что видели молнию над штормом за много лет до того, как исследователи задокументировали спрайты и другие TLE с помощью чувствительных видеокамер.

Голубые струи и гигантские струи вылетают из верхней части грозового облака, но не связаны напрямую с молнией облако-земля. Они простираются вверх узкими конусами, расходясь веером и исчезая на высоте 25-35 миль. Гигантские джеты уходят еще выше в ионосферу. Голубые струи длятся доли секунды, и их видели пилоты.

Эльфы представляют собой быстро расширяющиеся дискообразные светящиеся области, которые могут достигать 300 миль в поперечнике. Они длятся менее тысячных долей секунды и происходят над областями активного облака до наземной молнии. Эльфы возникают, когда энергичный электромагнитный импульс распространяется в ионосферу. Эльфы были обнаружены в 1992 году с помощью видеокамеры при слабом освещении на космическом челноке, и теперь известно, что они связаны с земными вспышками гамма-излучения (TGF). TGF были обнаружены в 2000-х годах спутниками, предназначенными для обнаружения космических гамма-лучей, но было обнаружено, что некоторые сигналы исходят от гроз на Земле! TGF, по-видимому, возникает там, где в глубокой области существуют сильные электрические поля, которые действуют как ускоритель частиц, засеянный частицами космических лучей.

Молния: больше вопросов, чем ответов

Появилось видео, как во время ночной грозы молния бьет в одну из московских высоток

Во время ночной грозы молния бьет в одну из московских высоток

Ночная гроза в Москве 10 июля

Читайте также

Lightning Факты и информация

Типы молний

Удар молнии

Читать дальше

Почему этот человек создает доспехи для кошек и мышей?

Чтобы увидеть неуловимую дикую природу Малайзии, прогуляйтесь среди деревьев

Полярный вихрь, объяснение

Эксклюзивный контент для подписчиков

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении истории будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли жизнь на Марсе на протяжении всей истории

Узнайте, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету