Молния, как образуется, виды молний, опасность, интересные факты

Как определить расстояние до молнии по звуку грома?

Между молнией и раскатами грома всегда проходит какое-то время. Это происходит из-за того, что скорость света в миллион раз больше скорости звука. Поэтому сначала видно вспышку и только спустя несколько секунд слышен грохот. Если засечь это время, то можно примерно рассчитать расстояние до грозы.

Скорость распространения звука в воздухе от 331 до 343 м/с. Берем среднее значение — 340 м/c и умножаем на время. Например, между молнией и громом прошло 10 секунд. 340 * 10 = 3400 м. Значит гроза примерно в 3 — 3,5 км. Так как она передвигается со скоростью примерно 20 км/ч, то в этом случае стоит найти укрытие. Если звука после вспышки совсем не слышно, значит до нее не менее 15 — 20 км. То есть можно не беспокоиться. Но нужно учесть, что иногда скорость грозы достигает 65 км/ч.

Интересный факт: мощная ударная волна грома может выбить окна, повалить деревья.

Молния это пробой диэлектрика в атмосфере, сопровождающийся искровым разрядом. Гром — звук, порожденный мощной ударной волной, появляющейся при этом явлении. Раскаты грома — следствие многократного изменения направления молнии и отражения звука от облаков.

Максимальная громкость грома — 120 дБ. Если после вспышек молнии звук не слышен, то до грозы не менее 15 км. Расстояние до нее в метрах можно определить по времени, проходящему между вспышкой и первым раскатом. Его умножают на скорость звука: 340. Человек, услышавший гром, должен считать это предупреждением об опасности. Если расстояние до грозы менее 10 километров, то необходимо переждать ее в безопасном месте.

Что делать?

Вот основные рекомендации МЧС. 

•‎ При любых признаках грозы (молния, гром) прекратить любые занятия спортом и отойти от металлических предметов на 20-30 метров. Нужно укрыться в здании, но не подходить к окнам и не трогать предметы, проводящие электричество.

•‎ Прятаться можно и в машине (если рядом нет строений) – шины и металлический корпус сработают как заземление. Закройте окна и опустите антенну радиоприемника.

•‎ Если укрытия нет, сядьте на корточки в ложбине, овраге или другом углублении, обхватив ноги руками. В лесу укройтесь на низкорослом участке леса. Не прячьтесь возле высоких деревьев, особенно сосен, дубов и тополей – высокая температура молнии испаряет воду внутри и образует пар, который может повредить дерево.

В ближайшие дни жаркая погода с грозами ожидается в Центральном федеральном округе, Ростовской области и Краснодарском крае. Будьте осторожны. 

Происхождение грозовых туч

Облака появляются в небе из конденсата, поднимающегося высоко над землей, и парят в небе. Тучи же более тяжелые и большие. Они приносят с собой все «спецэффекты», присущие непогоде.

Грозовые облака отличаются от обычных наличием заряда электричества. Причем есть тучи с положительным зарядом, а есть с отрицательным.

Чтобы понять, откуда берутся гром и молния, следует подняться выше над землей. В небе, где нет препятствий для вольного полета, дуют ветра сильнее, чем на земле. Именно они провоцируют заряд в облаках.

Происхождение грома и молнии может объяснить всего одна капля воды. Она имеет положительный заряд электричества в центре и отрицательный снаружи. Ветер разбивает ее на части. Одна из них остается с отрицательным зарядом и имеет меньший вес. Более тяжелые положительно заряженные капли образуют такие же тучи.

Небесные искры

Молния – это огромных размеров электрический разряд, который всегда сопровождается вспышкой и громовыми раскатами (в атмосфере чётко просматривается сияющий канал разряда, напоминающий дерево). При этом вспышка молнии почти никогда не бывает одна, за ней обычно следует две, три, нередко доходит и до нескольких десятков искр.

Эти разряды почти всегда образуются в кучево-дождевых облаках, иногда – в слоисто-дождевых тучах больших размеров: верхняя граница нередко достигает семи километров над поверхностью планеты, тогда как нижняя часть может почти касаться земли, пребывая не выше пятисот метров. Молнии могут образовываться как в одной туче, так и между находящимися рядом наэлектризованными облаками, а также между облаком и землей.

Состоит грозовая туча из большого количества пара, сконденсированного в виде льдинок (на высоте, превышающей три километра это практически всегда ледяные кристаллы, поскольку температурные показатели здесь не поднимаются выше нуля). Перед тем как туча становится грозовой, внутри неё начинают активное движение ледяные кристаллы, при этом двигаться им помогают восходящие с нагретой поверхности потоки тёплого воздуха.

Воздушные массы увлекают за собой вверх более мелкие льдинки, которые во время движения постоянно наталкиваются на более крупные кристаллы. В результате кристаллики меньших размеров оказываются заряженными положительно, более крупные – отрицательно.

После того как маленькие ледяные кристаллики собираются наверху, а большие – снизу, верхняя часть облака оказывается положительно заряженной, нижняя – отрицательно. Таким образом, напряжённость электрического поля в туче достигает чрезвычайно высоких показателей: миллион вольт на один метр.

Когда эти противоположно заряженные области сталкиваются друг с другом, в местах соприкосновения ионы и электроны образовывают канал, по которому вниз устремляются все заряженные элементы и образуется электрический разряд – молния. В это время выделяется настолько мощная энергия, что её силы вполне хватило бы на то, чтобы на протяжении 90 дней питать лампочку мощностью в 100 Вт.

Канал раскаляется почти до 30 тыс. градусов Цельсия, что в пять раз превышает температурные показатели Солнца, образуя яркий свет (вспышка обычно длится лишь три четверти секунды). После образования канала грозовое облако начинает разряжаться: за первым разрядом следуют две, три, четыре и больше искр.

Удар молнии напоминает взрыв и вызывает образование ударной волны, чрезвычайно опасной для любого живого существа, оказавшегося возле канала. Ударная волна сильнейшего электрического разряда в нескольких метрах от себя вполне способна сломать деревья, травмировать или контузить даже без прямого поражения электричеством:

• На расстоянии до 0,5 м до канала молния способна разрушить слабые конструкции и травмировать человека;
• На расстоянии до 5 метров постройки остаются целыми, но может выбить окна и оглушить человека;
• На больших расстояниях ударная волна негативных последствий не несёт и переходит в звуковую волну, известную как громовые раскаты.

Почему возникает гром?

Нагретый молнией воздух расширяется. Происходит мощный взрыв. Он порождает ударную волну, сопровождающуюся очень громким звуком, не единичным, а с раскатами. Это и есть гром. Чем больше изломов имеет молния, тем больше раскатов грома, т.к. на каждом повороте происходит новый взрыв. Плюс звук отражается от соседних облаков. Его максимальная громкость — 120 дБ. Молния линейная и жемчужная не может не сопровождаться грохотом. Просто иногда гроза так далеко от места, с которого видно вспышку, что звук не успевает до него дойти.

Интересный факт: в древних языческих религиях всегда был бог-громовержец. Грохот во время грозы считался одним из проявлений его гнева. Сейчас очевидно, что этот звук нужно воспринимать лишь как предупреждение о приближающейся опасности. При его появлении нужно просто прикинуть расстояние до грозы и степень риска для людей, находящихся на улице.

Тайны шаровых молний

Учёные долгое время не допускали даже существования такого явления, как шаровая молния: сведения о её появлении относили в основном или к оптическому обману, или к галлюцинациям, что поражают сетчатку глаза после вспышки обыкновенной молнии. Тем более что свидетельства о том, как выглядит шаровая молния, во многом не совпадали, а во время её воспроизведения в лабораторных условиях удавалось получить лишь кратковременные явления.

Всё изменилось после того, как вначале XIX ст. физик Франсуа Араго опубликовал отчёт, с собранными и систематизированными свидетельствами очевидцев о явлении шаровой молнии. Хотя эти данные и сумели убедить многих учёных в существовании этого удивительного явления, скептики всё же остались. Тем более загадки шаровой молнии со временем не уменьшаются, а лишь множатся.

Непонятен и состав вещества, которое позволяет ему проникать не только через дверные и оконные проёмы, но и через малюсенькие щели, после чего вновь принимать без ущерба для себя изначальную форму (физики этого явления разгадать на данный момент не в состоянии).

Некоторые учёные, изучая явление, выдвигали предположение, что в действительности шаровая молния являет собой газ, но в таком случае плазмовый шар под воздействием внутреннего тепла должен был бы взлетать вверх наподобие воздушного шара.

Да и природа самого излучения непонятна: откуда оно исходит – лишь с поверхности молнии, или со всего её объёма. Также перед физиками не может не возникать вопрос о том, куда пропадает энергия, что находится внутри шаровой молнии: если бы она шла лишь на излучение, шар исчезал бы не через несколько минут, а светился бы пару часов.

Несмотря на огромное количество теорий, физики до сих пор не могут дать научно обоснованного объяснения этого явления. Но, существует две противоположные версии, получившие популярность в научных кругах.

Гипотеза №1

Доминик Араго не только систематизировал данные о плазменном шаре, но и попытался объяснить, в чём состоит загадка шаровой молнии. По его версии шаровая молния — это специфическое взаимодействие азота с кислорода, во время которого выделяется энергия, создающая молнию.

Другой физик Френкель дополнил эту версию теорией о том, что плазмовый шар является вихрем шарообразной формы, состоящий из пылевых частиц с активными газами, что стали таковыми из-за полученного электрического разряда. По этой причине вихрь-шар вполне может существовать довольно продолжительное время. В пользу его версии говорит тот факт, что плазмовый шар обычно возникает в запыленном воздухе после электрического разряда, а после себя оставляет небольшой дымок со специфическим запахом.

Таким образом, эта версия говорит о том, что вся энергия плазменного шара находится внутри него, из-за чего шаровую молнию можно считать накопителем энергии.

Гипотеза №2

Академик Петр Капица с этим мнением был не согласен, поскольку утверждал, что для беспрерывного свечения молнии нужна дополнительная энергия, которая подпитывала бы шар извне. Он выдвинул версию, что явление шаровой молнии подпитывают радиоволны длиной от 35 до 70 см, возникающие в результате электромагнитных колебаний, возникающих между грозовыми тучами и земной корой.

Хотя его версия многим пришлась по душе, природа шаровой молнии версии не соответствует. На данный момент современная аппаратура ни разу не зафиксировала радиоволны нужной волны, которые появлялись бы в результате атмосферных разрядов. Кроме того, вода является почти непреодолимым препятствием для радиоволн, а потому нагреть воду, как в случае с бочонком, а тем более вскипятить её, плазменный шар не смог бы.

Также ставит гипотезу под сомнение масштаб взрыва плазменного шара: он не только способен расплавить или разнести в куски прочные и крепкие предметы, но и переломать толстые брёвна, а его ударная волна – перевернуть трактор. В то же время обыкновенное «схлопывание» разреженного воздуха проделать все эти трюки не способно, а его эффект подобен лопнувшему воздушному шару.

Правила поведения во время грозы

Главным методом, как избежать ударов молнии, является установка громоотводов. Однако эти конструкции не дают 100-процентной защиты (из 10 разрядов 3 не попадают в ловушку).

Существуют определенные правила, как вести себя при грозе, чтобы не стать ее жертвой. Перечень мер безопасности при грозе следующий:

• уход с открытого пространства (главная цель молнии – возвышающиеся над землей объекты);
• уход от высоких объектов (деревьев, фонарных столбов) и линий электропередачи;
• освобождение тела от металлических изделий;
• отсутствие контакта с водными источниками (вода – отличный проводник тока);
• закрытие окон и дверей;
• нахождение в доме до часа после завершения стихии.

Шаровая молния

На пути изучения того, откуда гром и молния происходят в природе, самым загадочным явлением выступает шаровая молния. Эти круглые огненные разряды до конца еще не изучены.

Чаще всего форма такой молнии напоминает грушу или арбуз. Она существует до нескольких минут. Появляется в конце грозы в виде красных сгустков от 10 до 20 см в поперечнике. Наибольшая шаровая молния, сфотографированная однажды, была около 10 м в диаметре. Она издает жужжащий, шипящий звук.

Исчезнуть может тихо или с небольшим треском, оставляя запах гари и дымок.

Движение молнии не зависит от ветра. Их тянет в закрытые помещения через окна, двери и даже щели. Если соприкасаются с человеком, оставляют сильные ожоги и могут привести к летальному исходу.

До сих пор причины появления шаровой молнии были неизвестны. Однако это не является свидетельством ее мистического происхождения. В этой области ведутся исследования, которые смогут объяснить сущность такого явления.

Ознакомившись с такими явлениями, как гром и молния, можно понять механизм их возникновения. Это последовательный и довольно сложный физико-химический процесс. Он представляет собой одно из самых интересных явлений природы, которое встречается повсеместно и потому затрагивает практически каждого человека на планете. Ученые разгадали загадки практически всех видов молний и даже измеряли их. Шаровая молния на сегодняшний день выступает единственной нераскрытой тайной природы в области образования подобных явлений природы.

Как правило, наблюдается после молнии. Подобные явления вызывали жуткое чувство страха у наших предков, они считали их проявлением гнева богов. Во времена древних славян было распространено язычество. Они поклонялись разным богам, в том числе и Перуну — богу грозы, молнии и грома. Он был главным в древнеславянском пантеоне. И, как любому великому посвящался персональный праздник. День Перуна праздновали 21 июля. Бог почитался как дающий живительный для природы дождь. В этот день предки славили его, после освящали свое оружие, производили жертвоприношение, проводили обряд поминовения павших в боях воинов. Завершением дня была обильная трапеза и игрища.

Эти времена канули в Лету, а гром и молния остались. Заглянем в специализированные справочники или учебники природоведения. Там мы можем прочитать, что такое гром — это звук колеблющегося воздуха вокруг молнии, который быстро нагревается и расширяется

Наверное, вы не раз обращали внимание на то, что иногда мы сначала видим электрический разряд, а только потом слышим грохот. Происходит так потому, что световые волны распространяются со скоростью около 300000 км/с, а звуковые — намного медленнее, около 335 м/с

Но не всегда гром и молния едины во время грозы. Бывает так, что вспышка молнии произошла, а звуков не слышно. Такое может быть, если гроза довольно далеко. Случается, что гремит гром, но молнии не видно — ее будет трудно рассмотреть в ясный день и тогда, когда она образуется внутри тучи.

Если вы захотите узнать, как далеко находится гроза, сделать это не составит никакого труда. Вам необходимо всего лишь посчитать, сколько секунд пройдет между вспышкой электрического разряда и звуком грома, разделить на три, и вы будете знать, на расстоянии скольких километров от вас идет гроза. Если произвести несколько подобных расчетов, то вы сможете узнать, приближается или удаляется от вас туча. В случае, когда гром не слышен, можно утверждать, что грозовой фронт находится от вас более чем в двадцати километрах.

Чтобы разобраться, как образуется молния, следует вспомнить школьную программу — раздел об электричестве. Известно, что все предметы заряжены либо положительно, либо отрицательно. Во время грозы в облаке капли, конденсируясь, забирают положительно заряженные частицы. Туча становится отрицательно заряженной относительно Земли. В случае, когда заряд в облаке дождя слишком большой, происходит разряд молнии. Такое же явление вы можете наблюдать, когда подобное возникает между облаками.

Теперь давайте разберемся, что такое гром? Во время электрического разряда воздух очень быстро расширяется, потом сжимается, при этом происходит быстрое перемещение воздушных потоков. Когда происходит соприкосновение между ними, слышен звук грома. Громкость этих раскатов может достигать 120 децибел.

Прочитав эту статью, вы узнали сами и сможете объяснить маленьким почемучкам, что такое гром, молния, как они образуются и почему раздается грохот.

Тучи раскинули крылья и солнце от нас закрыли…

Почему иногда во время дождя мы слышим гром и видим молнию? Откуда берутся эти вспышки? Вот сейчас мы подробно об этом и расскажем.

Примечания

1. Кошкин Н. И., Ширкевич М. Г. Справочник по элементарной физике. 5-е изд. М: Наука, 1972 г. С. 138
2. ↑
3. Живлюк Ю. Н., Мандельштам С. Л. О температуре молнии и силе грома // ЖЭТФ. 1961. Т. 40, вып. 2. С. 483—487.
4. Молния // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
5. Ядерный взрыв в космосе, на земле и под землёй. (Электромагнитный импульс ядерного взрыва). Сб. статей / Пер. с англ. Ю. Петренко под ред. С. Давыдова. — М.: Воениздат, 1974. — 235 с., С. 5, 7, 11
6. Н. А. Кун «Легенды и мифы Древней Греции» ООО «Издательство АСТ» 2005—538,с. ISBN 5-17-005305-3 Стр.35-36.

Что такое гром

Гром – звуковое сопровождение молнии в атмосфере. Происхождение явления связано с температурными изменениями воздушного пространства. При разряде воздушная масса так сильно нагревается, что взрывается с мощным звуком. Вот откуда берется гром.

Как появляется гром

Через несколько мгновений после разряда давление в канале запредельно повышается, воздушная масса накаляется до нескольких десятков градусов. Канал, несущий электрический заряд, устремляется к земле. Навстречу с земной поверхности исходит искра. Заряды соединяются, к туче устремляется ток. При движении тока температура в канале превышает 250 тысяч градусов. От такой невероятной температуры воздушные молекулы с огромной скоростью разлетаются, образуя сверхзвуковую волну. Итог процесса – взрыв воздуха.

Когда гром и молния недалеко, то слышится один раскат. Если гроза бушует на значительном расстоянии, то доносится несколько раскатов – это эхо, отраженное от неровностей земной поверхности.

Разве молния может ударить из ниоткуда?

Для начала, что такое гроза и откуда она берется. У Национального управления океанических и атмосферных исследований США есть простое объяснение: летом воздух у земли нагревается, становится из-за этого легче и поднимается вверх. Там он охлаждается и образуется конденсат, а потом и частички льда. Ученые до сих пор обсуждают детали появления молнии, но одна из версий такая: охлажденные водяные частички вновь тяжелеют и стремятся вниз, по пути они сталкиваются с другими ледяными частицами и с поднимающимся теплым воздухом – происходит электрический разряд.

Он образуется, когда из нижней части облака на землю спускается ступенчатая цепь отрицательных зарядов (лидер). Когда лидер находится на расстоянии около 50 метров от земли, от нее в направлении к лидеру выскакивает искра и соединяется с ним.

Потоки электричества много раз пролетают по каналу вверх и вниз – именно этот процесс мы воспринимаем как один удар молнии. Обычно разряд попадает в высокие мачты, деревья, провода и громоотводы, но может попасть и в человека, если он находится на открытой местности. Или если прячется под деревом, в которое бьет молния. Принято считать, что молния бьет в самую высокую точку на местности. 

Сила разряда – невероятная, высвобождаемая энергия нагревает окружающий воздух до десяти тысяч градусов. Горячий воздух быстро расширяется и сжимается, создавая звуковую волну – это и есть гром.

Явление не такое частое, но все же встречается, а особенно – в жаркую пасмурную погоду. В таких случаях молния становится причиной лесных пожаров, так как лес остается сухим.

По данным National Geographic, ежегодно от молнии погибают около 2 тысяч человек – 1 из 10 людей, в которых попал разряд. Остальные девять страдают от последствий: потеря памяти, приступы головокружения, слабость, онемение и другие серьезные болезни.

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.

Шаровая молния

Природное явление, когда молния принимает форму шара. В этом случае траектория ее полета становится непредсказуемой, что делает ее еще опаснее для человека. В большинстве случаев такой электрический ком возникает совместно с другими видами, но зафиксирован факт его появления даже в солнечную погоду.

Как образуется шаровая молния? Именно этим вопросом чаще всего задаются люди, столкнувшиеся с этим феноменом. Как всем известно, некоторые вещи являются прекрасными проводниками электричества, так вот именно в них, накапливая свой заряд, и начинает зарождаться шар. Также он может появиться из основной молнии. Очевидцы же утверждают, что она возникает просто из ниоткуда.

Диаметр молнии колеблется от нескольких сантиметров до метра. Что же касается цвета, то существует несколько вариантов: от белого и желтого до ярко-зеленого, крайне редко можно встретить черный электрический шар. После стремительного спуска он движется горизонтально, примерно в метре от поверхности земли. Такая молния может неожиданно менять траекторию и так же неожиданно исчезнуть, высвободив при этом огромную энергию, из-за которой происходит плавление или же вовсе разрушение различных предметов. Живет она от десяти секунд до нескольких часов.