про молнии.
бывают факты, которые переворачивают всю картину мира )
например, когда мне мама сообщила, что видела снимок лодки после того, как в нее ударила молния. и лодка была практически взорвана.. и полное ощущение, что взрыв был снизу!
оказывается, все нормальные люди знают, что молния "бьет" именно что снизу..
линейная молния представляет собой несколько импульсов, быстро следующих
друг за другом. Каждый импульс - это пробой воздушного промежутка между тучей и землей,
происходящий в виде искрового разряда, Начнем с рассмотрения первого (начального) импульса. В его
развитии есть две стадии: сначала образуется канал разряда между тучей и землей, а затем по
образовавшемуся каналу быстро проходит импульс основного тока.
Первая стадия (образование канала разряда) показана на рисунках 6.3,а,б,в. Все начинается с того,
что в нижней части тучи формируется электростатическое поле очень большой напряженности - 105... 106
В/м. Свободные электроны получают в таком поле огромные ускорения. Эти ускорения направлены вниз,
поскольку нижняя часть тучи заряжена отрицательно, а поверхность земли положительно. На пути от
одного столкновения до другого электроны приобретают значительную кинетическую энергию. Поэтому,
сталкиваясь с атомами и молекулами, они ионизуют их. В результате рождаются новые (вторичные)
электроны, которые, в свою очередь, ускоряются в поле тучи и затем в столкновениях ионизуют новые
атомы и молекулы. Возникают целые лавины быстрых электронов, образующие у самого «дна» тучи
плазменные «нити» - так называемые стримеры.
Сливаясь друг с другом, стримеры дают начало плазменному каналу, по которому впоследствии
пройдет импульс основного тока (рис. 6.3,а). Этот развивающийся от «дна» тучи к поверхности плазменный
канал наполнен свободными электронами и ионами и поэтому может хорошо проводить электрический
ток. Его называют лидером или, точнее, ступенчатым лидером. Дело в том, что канал формируется не
плавно, а скачками - «ступенями».
Головка лидера выскакивает из тучи и движется к земле с огромной скоростью (порядка 107 м/с).
Пройдя около 50 м, она внезапно останавливается. Остановка длится около 50 мкс. Лидер как бы
«набирается сил», как бы «размышляет», в каком направлении ему двигаться далее. Затем следует бросок
еще на 50 м, причем совсем не обязательно в направлении предыдущего броска, - и снова остановка на 50
мкс. Так отдельными бросками (ступенями) головка лидера постепенно приближается к земной
поверхности, оставляя позади себя канал разряда в виде прихотливой ломаной линии (рис. 6.3,б).
Заметим, что лидер светится относительно слабо, он почти не виден; при высокоскоростной фотосъемке
его головка выглядит небольшим светлым пятнышком, рывками перемещающимся к земле.
Почему в движении лидера наступают паузы и притом относительно регулярные - этого мы пока не
знаем. Но сами физические процессы, происходящие вблизи головки лидера, вполне понятны.
Напряженность поля под тучей достаточно велика - она составляет 103... 104 В/м; в области
пространства непосредственно перед головкой лидера она еще больше. Увеличение напряженности поля в
этой области хорошо объясняет рисунок 6.4, где штриховыми кривыми показаны сечения
эквипотенциальных поверхностей, а сплошными кривыми - линии напряженности поля. В сильном
электрическом поле вблизи головки лидера происходит интенсивная ионизация атомов и молекул воздуха.
Она происходит за счет, во-первых, бомбардировки атомов и молекул быстрыми электронами,
вылетающими из лидера (так называемая ударная ионизация), и, во-вторых, поглощения атомами и
молекулами фотонов ультрафиолетового излучения, испускаемого лидером (фотоионизация). Вследствие
интенсивной ионизации встречающихся на пути лидера атомов и молекул воздуха плазменный канал
растет, лидер движется к поверхности земли.
Но вот лидер, наконец, достиг земли (рис.6.3,в). С учетом остановок по пути ему понадобилось на это
время 10...20 мс при расстоянии 1 км между тучей и земной поверхностью. Теперь тучу соединяет с землей
плазменный канал, прекрасно проводящий ток. Канал ионизованного газа как бы замкнул тучу с землей
накоротко. На этом первая стадия развития начального импульса заканчивается.
Вторая стадия протекает быстро и мощно. По проложенному лидером пути устремляется основной
ток (рис. 6.3,г). Импульс тока длится примерно 0,1 мс. Сила тока достигает значений порядка 105 А.
Выделяется значительное количество энергии (до 109 Дж). Температура газа в канале достигает (1...2)104
К. Вот теперь как раз и рождается тот необычайно яркий свет, который мы наблюдаем при разряде
молнии, и возникает гром, вызванный резким расширением внезапно нагретого газа.
Существенно, что и свечение, и разогрев плазменного канала развиваются в направлении от земли к
туче, т.е. снизу вверх. Поясним это, разбив условно весь канал на несколько частей. Как только канал
образовался (головка лидера достигла земли), вниз соскакивают прежде всего те электроны, которые
находились в самой нижней его части; поэтому нижняя часть канала первой начинает светиться и
разогреваться. Затем к земле устремляются электроны из следующей (более высоко находящейся) части
канала; начинаются свечение и разогрев этой части. И так постепенно - от низа до верха - в движение к
земле включаются все новые и новые электроны; в результате свечение и разогрев канала
распространяются в направлении снизу вверх.
Даны последовательные снимки, демонстрирующие постепенное формирование канала разряда.
Ниже представлены снимки, показывающие, как развивается импульс основного тока.
Видно, что это развитие совершается и направлении снизу вверх.
Мы видим, таким образом, что молния бьет не из тучи в землю, как это обычно принято считать, а,
наоборот, из земли в тучу.
После того как прошел импульс основного тока, наступает пауза длительностью от 10 до 50 мс.
За это время канал практически гаснет, его температура падает примерно до 103 К, степень ионизации канала
существенно уменьшается.
Однако в туче еще сохранился большой заряд, поэтому новый лидер устремляется из тучи к земле,
готовя дорогу для нового импульса тока. Новый лидер идет по пути, который был проторен начальным
лидером, - ведь на этом пути сохранилось еще много ионов. Поэтому новому лидеру, вообще говоря, не
приходится «выбирать дороги», он без остановок, за время порядка 1 мс, пробегает весь путь сверху
донизу. Его теперь называют не ступенчатым, а стреловидным лидером. И снова следует мощный импульс
основного тока, распространяющийся по восстановленному каналу снизу вверх.
После очередной паузы, измеряемой десятками миллисекунд, все повторяется. В итоге
высвечиваются несколько мощных импульсов, которые мы, естественно, воспринимаем как единый
разряд молнии, как единую яркую вспышку.
Такова в общих чертах физика линейной молнии, возникающей между тучей и землей. Следует
оговориться, что действительная картина физических процессов оказывается сложнее. Так, не всегда
стреловидный лидер следует точно и полностью по пути, проложенному ступенчатым лидером. В какой-то
точке этого пути он может вдруг «предпочесть» изменение дальнейшего маршрута. И тогда мы наблюдаем
молнию по форме раздвоенной ломаной линии.
(Л.В. Тарасов, Физика в природе, Кн. для уч-ся, - М.: Просвещение, 1988 + Википедия)
например, когда мне мама сообщила, что видела снимок лодки после того, как в нее ударила молния. и лодка была практически взорвана.. и полное ощущение, что взрыв был снизу!
оказывается, все нормальные люди знают, что молния "бьет" именно что снизу..
линейная молния представляет собой несколько импульсов, быстро следующих
друг за другом. Каждый импульс - это пробой воздушного промежутка между тучей и землей,
происходящий в виде искрового разряда, Начнем с рассмотрения первого (начального) импульса. В его
развитии есть две стадии: сначала образуется канал разряда между тучей и землей, а затем по
образовавшемуся каналу быстро проходит импульс основного тока.
Первая стадия (образование канала разряда) показана на рисунках 6.3,а,б,в. Все начинается с того,
что в нижней части тучи формируется электростатическое поле очень большой напряженности - 105... 106
В/м. Свободные электроны получают в таком поле огромные ускорения. Эти ускорения направлены вниз,
поскольку нижняя часть тучи заряжена отрицательно, а поверхность земли положительно. На пути от
одного столкновения до другого электроны приобретают значительную кинетическую энергию. Поэтому,
сталкиваясь с атомами и молекулами, они ионизуют их. В результате рождаются новые (вторичные)
электроны, которые, в свою очередь, ускоряются в поле тучи и затем в столкновениях ионизуют новые
атомы и молекулы. Возникают целые лавины быстрых электронов, образующие у самого «дна» тучи
плазменные «нити» - так называемые стримеры.
Сливаясь друг с другом, стримеры дают начало плазменному каналу, по которому впоследствии
пройдет импульс основного тока (рис. 6.3,а). Этот развивающийся от «дна» тучи к поверхности плазменный
канал наполнен свободными электронами и ионами и поэтому может хорошо проводить электрический
ток. Его называют лидером или, точнее, ступенчатым лидером. Дело в том, что канал формируется не
плавно, а скачками - «ступенями».
Головка лидера выскакивает из тучи и движется к земле с огромной скоростью (порядка 107 м/с).
Пройдя около 50 м, она внезапно останавливается. Остановка длится около 50 мкс. Лидер как бы
«набирается сил», как бы «размышляет», в каком направлении ему двигаться далее. Затем следует бросок
еще на 50 м, причем совсем не обязательно в направлении предыдущего броска, - и снова остановка на 50
мкс. Так отдельными бросками (ступенями) головка лидера постепенно приближается к земной
поверхности, оставляя позади себя канал разряда в виде прихотливой ломаной линии (рис. 6.3,б).
Заметим, что лидер светится относительно слабо, он почти не виден; при высокоскоростной фотосъемке
его головка выглядит небольшим светлым пятнышком, рывками перемещающимся к земле.
Почему в движении лидера наступают паузы и притом относительно регулярные - этого мы пока не
знаем. Но сами физические процессы, происходящие вблизи головки лидера, вполне понятны.
Напряженность поля под тучей достаточно велика - она составляет 103... 104 В/м; в области
пространства непосредственно перед головкой лидера она еще больше. Увеличение напряженности поля в
этой области хорошо объясняет рисунок 6.4, где штриховыми кривыми показаны сечения
эквипотенциальных поверхностей, а сплошными кривыми - линии напряженности поля. В сильном
электрическом поле вблизи головки лидера происходит интенсивная ионизация атомов и молекул воздуха.
Она происходит за счет, во-первых, бомбардировки атомов и молекул быстрыми электронами,
вылетающими из лидера (так называемая ударная ионизация), и, во-вторых, поглощения атомами и
молекулами фотонов ультрафиолетового излучения, испускаемого лидером (фотоионизация). Вследствие
интенсивной ионизации встречающихся на пути лидера атомов и молекул воздуха плазменный канал
растет, лидер движется к поверхности земли.
Но вот лидер, наконец, достиг земли (рис.6.3,в). С учетом остановок по пути ему понадобилось на это
время 10...20 мс при расстоянии 1 км между тучей и земной поверхностью. Теперь тучу соединяет с землей
плазменный канал, прекрасно проводящий ток. Канал ионизованного газа как бы замкнул тучу с землей
накоротко. На этом первая стадия развития начального импульса заканчивается.
Вторая стадия протекает быстро и мощно. По проложенному лидером пути устремляется основной
ток (рис. 6.3,г). Импульс тока длится примерно 0,1 мс. Сила тока достигает значений порядка 105 А.
Выделяется значительное количество энергии (до 109 Дж). Температура газа в канале достигает (1...2)104
К. Вот теперь как раз и рождается тот необычайно яркий свет, который мы наблюдаем при разряде
молнии, и возникает гром, вызванный резким расширением внезапно нагретого газа.
Существенно, что и свечение, и разогрев плазменного канала развиваются в направлении от земли к
туче, т.е. снизу вверх. Поясним это, разбив условно весь канал на несколько частей. Как только канал
образовался (головка лидера достигла земли), вниз соскакивают прежде всего те электроны, которые
находились в самой нижней его части; поэтому нижняя часть канала первой начинает светиться и
разогреваться. Затем к земле устремляются электроны из следующей (более высоко находящейся) части
канала; начинаются свечение и разогрев этой части. И так постепенно - от низа до верха - в движение к
земле включаются все новые и новые электроны; в результате свечение и разогрев канала
распространяются в направлении снизу вверх.
Даны последовательные снимки, демонстрирующие постепенное формирование канала разряда.
Ниже представлены снимки, показывающие, как развивается импульс основного тока.
Видно, что это развитие совершается и направлении снизу вверх.
Мы видим, таким образом, что молния бьет не из тучи в землю, как это обычно принято считать, а,
наоборот, из земли в тучу.
После того как прошел импульс основного тока, наступает пауза длительностью от 10 до 50 мс.
За это время канал практически гаснет, его температура падает примерно до 103 К, степень ионизации канала
существенно уменьшается.
Однако в туче еще сохранился большой заряд, поэтому новый лидер устремляется из тучи к земле,
готовя дорогу для нового импульса тока. Новый лидер идет по пути, который был проторен начальным
лидером, - ведь на этом пути сохранилось еще много ионов. Поэтому новому лидеру, вообще говоря, не
приходится «выбирать дороги», он без остановок, за время порядка 1 мс, пробегает весь путь сверху
донизу. Его теперь называют не ступенчатым, а стреловидным лидером. И снова следует мощный импульс
основного тока, распространяющийся по восстановленному каналу снизу вверх.
После очередной паузы, измеряемой десятками миллисекунд, все повторяется. В итоге
высвечиваются несколько мощных импульсов, которые мы, естественно, воспринимаем как единый
разряд молнии, как единую яркую вспышку.
Такова в общих чертах физика линейной молнии, возникающей между тучей и землей. Следует
оговориться, что действительная картина физических процессов оказывается сложнее. Так, не всегда
стреловидный лидер следует точно и полностью по пути, проложенному ступенчатым лидером. В какой-то
точке этого пути он может вдруг «предпочесть» изменение дальнейшего маршрута. И тогда мы наблюдаем
молнию по форме раздвоенной ломаной линии.
(Л.В. Тарасов, Физика в природе, Кн. для уч-ся, - М.: Просвещение, 1988 + Википедия)