Давайте поговорим о смене времен года

Типы молний

Все не раз видели обычную молнию-искру и уж точно слышали о шаровых молниях. Тем не менее этим все разнообразие молний, вызываемых грозами, не исчерпывается.

Всего существует четыре основных типа:

1. Молнии-искры, бьющие среди облаков и не касающиеся земли.
2. Ленточные, соединяющие облака и землю, — те самые опасные молнии, которых следует опасаться больше всего.
3. Горизонтальные молнии, рассекающие небо ниже уровня облаков. Они считаются особенно опасными для жителей верхних этажей, поскольку могут спускаться достаточно низко, но с землей не соприкасаются.
4. Шаровые молнии.

Ответ на этот вопрос довольно прост. Почему зимой не бывает грозы? Из-за низких температур у самой земной поверхности. Не возникает резкого контраста между теплым воздухом, разогретым внизу, и холодным воздухом из верхних слоев атмосферы, таким образом, электрический заряд, содержащийся в облаках, всегда отрицательный. Вот почему зимой не бывает грозы.

Разумеется, из этого следует, что в жарких странах, где температура зимой остается положительной, они продолжают происходить вне зависимости от времени года. Соответственно, в холодных точках мира, например в Арктике или в Антарктиде, гроза — величайшая редкость, сравнимая с дождем в пустыне.

Весенняя гроза, как правило, начинается, в конце марта или в апреле, когда почти полностью сходит снег. Ее появление означает, что земля прогрелась в достаточной степени, чтобы отдавать тепло и быть готовой к посевам. Поэтому с весенними грозами связано множество народных примет.

Ранняя весенняя гроза может быть вредна для земли: как правило, она происходит во время аномально теплых дней, когда погода еще не устоялась, и приносит с собой ненужную еще влажность. После этого землю часто сковывает льдом, она промерзает и обеспечивает плохой урожай.

Как появляется гроза?

Для того, чтобы понять, почему в зимнее время года мы не сталкиваемся с грозами, необходимо разобраться в самом механизме образования данного природного явления.

Итак, для того чтобы в небе образовался грозовой фронт, необходимо несколько составляющих:

1. Влага, которая содержится в воздухе. Когда воздух в тёплое время года поднимается вверх, происходит его охлаждение. Благодаря этому влага, находящаяся в воздухе, превращается в совсем маленькие капельки и преобразуется в облако.
2. Потоки воздуха. Для того, чтобы облако из обыкновенного кучевого превратилось в настоящую грозовую тучу, необходимы восходящие потоки тёплого воздуха, которые исходят от нагретой земли. Данные потоки увлекают за собой более лёгкие и быстрые мелкие капли влаги, которые на своём пути сталкиваются к крупными, опускающимися вниз. Во время этих столкновений происходит электризация, и частички влаги получают свои заряды: мелкие – положительный, а крупные – отрицательный.
3. Перепад давления. Это именно тот элемент, который заставляет ту самую влагу проливаться на землю в виде дождя. Перепад возникает из-за того, что мелкие капли, несущие в себе положительный разряд, собираются в верхней части облака. А более крупные, заряд которых отрицательный, движутся к низу. Таким образом облако оказывается центром образования электрической энергии. Далее отрицательный заряд из тучи направляется в землю, а это значит, что происходит такое явление, как молния.

Таким образом, для того, чтобы началась гроза, и на землю пролился дождь, необходим влажных и хорошо разогретый воздух. Именно летом чаще всего все необходимые компоненты собираются вместе, и мы можем наблюдать за непогодой.

Доказательства движения Земли вокруг Солнца

Впервые предположение о том, что Земля движется вокруг Солнца по орбите высказал древнегреческий астроном Аристарх Самосский в III в. до н. э. Но этой идее не дали развиться контраргументы слишком влиятельных соперников: Аристотеля, Птолемея и Платона. Долгие столетия господствовала геоцентрическая система мира, вплоть до работ Коперника 1534 года. С этого периода стали укореняться мысли о наличии орбитального движения Земли.

Сравнение геоцентрической и гелиоцентрической систем Автр: Оригинальный образ Нико Ланга

Доказательствами того, что движение Земли вокруг Солнца существует являются:

• параллактическое смещение звёзд дважды в год на один и тот же угол;
• годичное аберрационное смещение звёзд;
• непрерывное изменение положения Солнца на небе: изменяется полуденная высота Солнца, азимутальный угол восхода и заката.

Параллактическое смещение звёзд

Годичные параллаксы звёзд – изменение местоположения наблюдаемой звезды, объясняющееся изменением положения наблюдателя вследствие вращения Земли вокруг Солнца. Это смещение незаметно невооружённому глазу, так как звёзды удалены от нас на очень большие расстояния.

Для наблюдения за этим явлениям ранее использовали прибор гелиометр. В начале XX в. Фрэнком Шлезингером была разработана стандартная методика определения параллаксов способом фотографирования.

Современные способы измерения координат звёзд – космические телескопы и сверхдальная радиоинтерферометрия.

Движение Земли вокруг Солнца доказывает годичное аберрационное смещение звёзд

Аберрация – угол между наблюдаемым (видимым) и истинным направлением на светило. Годичное аберрационное смещение звёзд было открыто в 1728 году английским астрономом Дж. Брадлеем.

Дело в том, что пока свет от звезды доходит до окуляра прибора, наблюдатель вместе с прибором перемещается по орбите вокруг Солнца. Чтобы свет от звезды попал в объектив, нужно направить прибор не на истинное направление на звезду, а на расчетное.

Эклиптика

Нам кажется, что Солнце перемещается по небосводу, на самом деле это Земля вращается вокруг своей оси. Путь, который Солнце за год проходит по видимой части атмосферы, называют эклиптикой. Эклиптика – это сечение небесной сферы плоскостью земной орбиты. Небесный экватор – линия пересечения плоскости земного экватора с небесной сферой.

Эклиптика с небесным экватором в современную эпоху образует угол 23°27′. Места их пересечения называются точками весеннего и осеннего равноденствий. В этих точках Солнце бывает 20 либо 21 марта и 23 сентября.

Промежуток времени между двумя прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия называется тропическим годом. Тропический год на 20 мин. 24 сек. короче звёздного, т. к. точка весеннего равноденствия движется навстречу годовому движению Солнца.

Причины возникновения грозы

Для образования грозового фронта необходимы три основные составляющие: влага, перепад давления, вследствие чего образуется грозовое облако, и мощная энергия. Основным источником энергии является небесное светило солнце, которое освобождает энергию при сгущении пара. В силу того, что в зимний период наблюдается недостаток солнечного света и тепла, подобная энергия не может вырабатываться в достаточной степени.

Следующим компонентом является влага, но вследствие поступления ледяного воздуха, атмосферные осадки наблюдаются в виде снега. При приходе весны температура воздуха становится выше, и в воздухе образуется значительное количество влаги, достаточной для образования грозы. Вообще, чем больше ее в воздухе, тем большей силой обладает электрический разряд молнии.

Не менее нужный компонент – это давление, перепады которого в холодный зимний период также случаются крайне редко. Для его образования нужны два противоположных потока воздуха – теплый и холодный. У поверхности земли в зимний период превалирует холодный воздух, который почти не прогревается, поэтому при встрече с таким же холодным воздухом в верхних слоях не происходит достаточного скачка давления. Исходя из всего этого, объективная возможность возникновения грозы зимой практически невозможна
.

Интересно:

Интересные факты о снеге

Однако в последние годы Земля переживает не самые лучшие свои времена, вследствие жизнедеятельности человека и других вероятных источников воздействия. Климат претерпевает изменения, мы стали часто наблюдать затянувшуюся осень с положительной температурой воздуха и существует реальная возможность в будущем наблюдать самые настоящие грозы и сильные дожди зимой.

Гроза: суть природного явления

Природное атмосферное явление, порождающее электрические разряды в виде молний в облаках, направляемые на землю, сопровождающиеся громом, называется грозой.

Обычно, спутниками этого непредсказуемого и опасного для человека явления, являются шквалистый ураганный ветер, ливневые дожди или град. Грозы формируются в кучевых или кучево-дождевых облаках за счет перепада давления и температур. Грозовые тучи невозможно спутать с другими облаками. Мрачный темный цвет и огромный объем наполненных влагой облаков. Говорят: «в воздухе начинает пахнуть грозой». Перед началом стихии ветер полностью стихает или меняет свое направление.

Все грозы сопровождаются громом и молнией, которые неразлучны друг с другом.

Молния – разряд электрического тока в виде яркой вспышки в атмосфере, который сопровождается звуковым эффектом в виде грома. Виды молний:

• Молнии-искры, формируются внутри облаков и не доходят до поверхности земли;
• Ленточные – самые продолжительные по времени и опасные для человека, возникают в облаках и достигают непосредственно поверхности земли;
• Горизонтальные молнии, возникают ниже облаков, земли не касаются, но расположены близко к ней, представляют повышенную опасность для высотных домов;
• Шаровые молнии – блуждающая молния.

Гром – это звуковой эффект, наступающий после разряда молнии. Скорость света быстрее скорости звука, поэтому человек сначала видит молнию, а через какое-то время слышит гром.

Выделяют два основных вида гроз:

1. Фронтальные грозы. Образуются непосредственно при столкновении холодного фронта воздушных масс и теплого фронта. Могут возникнуть в любое время суток.
2. Внутримассовые грозы. Прогрев воздуха до высоких температур у поверхности земли и его столкновение с холодными воздушными потоками в атмосфере — основная причина возникновения внутримассовых гроз. В связи с этим, такие грозы случаются преимущественно во второй половине дня, когда воздух максимально прогрет.

В метеорологии выделяют такое понятие как «сухая гроза» — это такой тип грозы, при котором не происходит выпадения осадков на поверхность земли, а вернее, они просто не успевают ее достигнуть, так как испаряются под действием высоких температур. Сухие грозы характерны для муссонов и считается редким явлением.

Продолжительность грозы, независимо от ее типа, составляет около 30 минут, хотя если облака растянуты и достигают 18 км в высоту, то стихия может затянуться до нескольких часов.

Интересно, что в один момент на нашей планете одновременно могут идти полторы тысячи гроз, интенсивность молний может составлять 100 разрядов за 1 секунду!

Климатические пояса

Однако в определенных точках земли температура почти никогда не меняется, держится стабильно круглый год. Это связано с неравномерным попаданием лучей и различным распределением осадков на области земной поверхности. Другими словами, климатические условия некоторых точек земли не всегда совпадают с астрономическими временами года.

Экватор (условная линия по центу планеты, делящая небесный шар на южное и северное полушарие) – единственное место, получающие прямые солнечные лучи круглый год. Причиной тому служит то, что экваториальный пояс проходит через центр земли, а солнечные лучи попадают на него под прямым углом. Здесь есть только 2 сезона: сухой и влажный. Схожий климат и в тропиках, где круглогодичная жара, а при наступлении холодного сезона наблюдаются обильные осадки в виде дождей.

Есть такие уголки земного шара, до которых доходят только косые лучи, теряющие по пути большое количество тепла и света — полярный пояс (Южный и Северный полюса). Например, в Арктике и Антарктиде различие между сезонами почти не ощущается. Там всегда холода. Единственное различие между зимой и летом – это количество доходящего солнечного света. В летнее время солнце сутками не скрывается за горизонт. В зимнее время начинается полярная ночь (более 6 месяцев). Но большинство стран (Западная Европа, Центральная часть России и др.) имеет умеренный климат, включающий все 4 сезона (снежная зима, дождливая осень, относительно сухая весна, теплое лето).

Счастье у экватора?

Понятно, что мы все счастливы там, где теплее — просто на контрасте с тем холодом и темнотой, в которых выросли. Но часто можно встретить утверждения о том, что и коренные жители теплых стран более счастливы, чем те, кого угораздило родиться в холодных.

Это верно лишь отчасти. В основном такие выводы делаются на основе самого популярного всемирного исследования счастья людей, Happy Planet Index (в общепринятом переводе — Международный индекс счастья). Действительно, первая десятка наиболее благополучных стран в соответствии с этим рейтингом 2012 года — это Коста-Рика, Вьетнам, Колумбия, Белиз, Сальвадор, Ямайка, Панама, Никарагуа, Венесуэла и Гватемала. Самым счастливым регионом мира, таким образом, оказывается Центральная Америка.

Это особенно забавный вывод с учетом того, что многие из этих стран — мировые лидеры по количеству убийств. Например, на Ямайке, по данным ООН, жертвами убийц становятся 52 человека на 100 тыс. жителей в год, а в Сальвадоре — 66 человек (при общемировом уровне 6,9 человека на 100 тыс. в год).

Уровень преступности при составлении рейтинга не учитывается — Happy Planet Index основан только на трех факторах: субъективной оценке счастья, ожидаемой продолжительности жизни и так называемом экологическом следе — это масштаб вредного воздействия людей на природу страны и планеты.

Если же рассортировать страны в этом рейтинге только по уровню субъективной оценки удовлетворенности жизнью, исключив остальные параметры, топ-10 лидеров будет выглядеть уже абсолютно по-другому: в него войдут Дания, Канада, Норвегия, снова Венесуэла, Швейцария, Швеция, Нидерланды, Израиль, Финляндия и Австралия. Никакого заметного влияния климата теперь уже не видно, иначе скандинавские страны никогда не попали бы в этот список.

Интересные факты о зиме

Почему наступает зима, детям и взрослым можно объяснить, зная основы астрономии. Но что таит в себе зимняя природа, какие интересные факты о зиме известны науке и людям?

Снежинки. Ученые неоднократно исследовали снежинки, которые опускаются на поверхность земли. Такая работа требует особой подготовки, оснащения и щепетильности. Открытием для людей стало то, что снежинки могут иметь 7 видов: звездочные кристаллики, иглы, столбцы, столбцы с наконечниками, прозрачные дендриты, снежинки неправильной формы.

• Скорость снежной массы. Для многих снег – это мягкая, воздушная субстанция, но при большом количестве снежной массы он может сходить с поверхности земли в форме лавины. Минимальная скорость такой лавины – 80 км/ч, максимальная – 360 км/ч. Огромная масса снега сносит все на своем пути. Если под лавину попадает человек, то он погибает из-за огромного веса или нехватки кислорода.
• Для большей части населения планеты вопрос, почему наступает зима, не является актуальным. Они даже не знают, что может наступать резкая смена температуры воздуха, показатели будут опускаться ниже 0, идет снег. В некоторых королевствах жарких стран устраивают игры на искусственном снегу из сахара, чтобы потешить своих подданных.

Почему наступает зима? Такой вопрос рано или поздно задает каждый ребенок. Используя представленный материал, каждый родитель сможет легко и интересно ответить ему на этот вопрос.

Заключение.

Еще в древности молния считалась и знамением, и яростью Богов. Она была загадкой раньше и остается ею сейчас. Как бы ни раскладывали ее на мельчайшие атомы и молекулы! И всегда это – безумно красиво!

Молния — это мощный электрический разряд. Он возникает при сильной электризации туч или земли. Поэтому разряды молнии могут происходить или внутри облака, или между соседними наэлектризованными облаками, или между наэлектризованным облаком и землей. Разряду молнии предшествует возникновение разности электрических потенциалов между соседними облаками или между облаком и землей.

Электризация, то есть образование сил притяжения электрической природы, всем хорошо знакома из повседневного опыта.

Если расчесать чистые сухие волосы пластмассовой расческой, они начинают притягиваться к ней, или даже искрят. После этого расческа может притягивать и другие мелкие предметы, например, мелкие бумажки. Это явление называется электризация трением
.

Что вызывает электризацию облаков? Ведь они не трутся друг о друга, как это происходит при образовании электростатического заряда на волосах и на расческе.

Грозовое облако — это огромное количество пара, часть которого сконденсирована 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. Каждое такое столкновение приводит к электризации. При этом 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, верх грозовой тучи заряжен положительно, а низ — отрицательно.

Электрическое поле тучи имеет огромную напряженность — около миллиона В/м. Когда большие противоположно заряженные области подходят достаточно близко друг к другу, некоторые электроны и ионы, пробегая между ними, создают светящийся плазменный канал, по которому за ними устремляются остальные заряженные частицы. Так происходит молниевый разряд.

Во время этого разряда выделяется огромная энергия — до миллиарда Дж. Температура канала достигает 10 000 К, что и рождает яркий свет, который мы наблюдаем при разряде молнии. Облака постоянно разряжаются по этим каналам, и мы видим внешние проявления данных атмосферных явлений в виде молний.

Раскаленная среда взрывообразно расширяется и вызывает ударную волну, воспринимаемую как гром.

Мы и сами можем смоделировать молнию, пусть миниатюрную. Опыт следует производить в темном помещении, иначе ничего не будет видно. Нам потребуется два продолговатых воздушных шарика. Надуем их и завяжем. Затем, следя, чтобы они не соприкасались, одновременно натрем их шерстяной тряпочкой. Воздух, наполняющий их, электризуется. Если шарики сблизить, оставив между ними минимальный зазор, то от одного к другому через тонкий слой воздуха начнут проскакивать искры, создавая световые вспышки. Одновременно мы услышим слабое потрескивание — миниатюрную копию грома при грозе.

Каждый, кто видел молнию, заметил, что это не ярко светящаяся прямая, 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.

Таким образом, молния — это пробой конденсатора, у которого диэлектриком является воздух, а обкладками — облака и земля. Емкость такого конденсатора невелика — примерно 0,15 мкФ, но запас энергии огромен, так как напряжение достигает миллиарда вольт.

Одна молния состоит обычно из нескольких разрядов, каждый из которых длится всего несколько десятков миллионных долей секунды.

Наиболее часто молния возникает в кучево-дождевых облаках. Молния бывает также при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях.

Существует несколько видов молний по форме и по направлению разряда. Разряды могут происходить:

• между грозовым облаком и землей,
• между двумя облаками,
• внутри облака,
• уходить из облака в чистое небо.