Что вызывает гром и молнию? Проверьте, как хорошо вы помните физику

Казалось бы, такие привычные нам явления, как гром и молния, таят в себе сложнейшие процессы. Знаете ли вы, как они формируются? Этот вопрос интересовал людей с глубокой древности, но теперь, конечно, никто не связывает грозу с богом грома и молнии, катящем по небу на своей колеснице. Так что это за природные явления? Чем они опасны и как сделать, чтобы не стать жертвой удара молнии? Об этом и пойдет речь ниже.

Что такое молния

Молния — это огромный электрический разряд, который идет между облаками, из облака в воздух или из облака в землю. Заряд возникает из-за столкновений мельчайших частиц льда внутри грозовых облаков. Как образуется молния? Когда крошечные капельки воды формируются внутри грозового облака, они устремляются к вершине сильными внутренними ветрами (восходящими потоками), где превращаются в лед.

Некоторые кусочки льда вырастают в град, а другие остаются очень маленькими. Часть образовавшегося града становится слишком тяжелой, чтобы ее могли нести восходящие потоки, и поэтому они начинают падать обратно сквозь облако, натыкаясь при этом на более мелкие частицы льда. Во время этого падения одни электроны приобретают положительный заряд, другие — отрицательный.

Вспышка света — это поток заряженных частиц

Восходящие потоки продолжают нести частицы льда вверх, придавая вершине облака положительный заряд. Град продолжает проваливаться в нижнюю часть облака, придавая ему отрицательный заряд. Избыток электронов в основании облака притягивается к положительному заряду в других облаках и на земле.

Если притяжение достаточно сильное, электроны будут быстро двигаться к положительным атомам. Путь, который они делают при этом, образует канал, который мы видим во время вспышки молнии. Та самая светящаяся полоса в небе. По мере накопления отрицательного заряда у основания облака электроны у поверхности земли отталкиваются.

Это оставляет землю и предметы на ней с положительным зарядом. По мере того как притяжение между облаком и землей становится сильнее, электроны вылетают из облака, рассекая воздух со скоростью около 100 000 км/с, а это треть скорости света.

Виды молнии типа «облако - земля»

Воздух — плохой проводник электричества, поэтому между положительными и отрицательными зарядами должно накопиться большое количество потенциальной энергии, чтобы преодолеть сопротивление воздуха и вызвать удар молнии. Ей обычно требуется более 1 миллиона вольт потенциала для замыкания цепи, а более короткое расстояние от облака до земли облегчает удар. Молния типа «облако - земля» самая распространенная и самая опасная.

Когда электрические заряды в основании облака собираются, они начинают двигаться по невидимой траектории к земле. Тем временем положительные заряды собираются на поверхности земли и движутся вверх по более короткому пути. Соединение происходит над землей, где молния мгновенно и яростно замыкает цепь, на короткое время электрически соединяя облако и землю.

Отрицательная молния от облака к земле выглядит как разветвленная вспышка в небе. Иногда кажется, что молния вылетает из облака прямо в чистый воздух, но на самом деле она в какой-то момент наклоняется вниз, чтобы коснуться земли и замкнуть цепь. Положительная молния от облака к земле выглядит иначе. Это один интенсивный выстрел, который требует большего количества энергии, чем другие типы молний.

Молния типа «облако в облако»

Поток заряженных частиц может перемещаться между двумя отдельными облаками. Это выглядит как очень длинная полоса света в небе от облака к облаку. Мировой рекорд был установлен над Бразилией в ночь на Хэллоуин в 2018 году, когда удар между облаками прошел почти 900 км!

Есть еще внутриоблачная молния, когда ток проходит внутри одного и того же облака. Он соединяет области с разным зарядом, в результате чего загораются различные части одного и того же облака. Листовая и тепловая являются распространенными типами внутриоблачных молний.

Шаровая молния

Шаровая молния представляет собой голубовато-белый или желтый наэлектризованный шар, который парит в воздухе или при самой земле. Обычно она длится от 5 до 10 секунд и часто имеет жгучий запах серы. Шаровая молния была задокументирована на протяжении веков, но ученые все еще пытаются узнать, что вызывает это необъяснимое явление.

Существует множество теорий, таких как крошечные плавающие частицы, которые действуют как батарея, или большой шар сжатого воздуха, излучающий свет от заряженных частиц. Многие люди не верят, что шаровая молния вообще существует, и утверждают, что это всего лишь галлюцинация. Но это явление действительно есть, хот оно и очень редкое.

Что такое гром

Гром создается быстрым расширением воздуха. Представьте себе лопнувший воздушный шар — возникает внезапный выброс шума из-за быстрого расширения воздуха. Когда молния движется, она резко повышает температуру воздуха за очень короткий промежуток времени.

Затем воздух быстро охлаждается. Такое расширение и сжатие воздуха испускает звуковые волны, которые слышны от молнии. Раскаты грома слышатся по той причине, что молния сама по себе очень длинная. Также раскаты помогают формировать рефракции звуковых волн в атмосфере. Разряд всегда продолжается некоторое время, а не происходит мгновенно. Громкость грома составляет 120 децибел и выше.

Последствия поражения молнией

Есть несколько способов, которыми человек может быть поражен молнией. Прямой удар происходит, когда человек находится на открытой местности. Прямое попадание молнии обычно приводит к смерти, но, к счастью, такие случаи относительно редки. Боковая вспышка — молния ударяет в объект, а затем отскакивает в жертву. Это происходит, когда человек стоит в нескольких метрах от пораженного объекта.

Бывает также наземное поражение, когда энергия удара молнии рассеивается от пораженного объекта по земле. Любой человек, находящийся вблизи удара молнии, является потенциальной жертвой тока заземления. Этот тип удара вызывает наибольшее количество травм и смертельных исходов среди людей и животных.

Также молния может проходить по проводам или металлическим поверхностям. Человек подвергается высокому риску удара на открытом воздухе, если он держит или прикасается к предмету, проводящему электричество, например к клюшке для гольфа, удочке, строительным лесам или электроинструментам. Даже в помещении человек может стать жертвой молнии, если прикоснется к предмету, проводящему электричество, например к стационарному телефону или водопроводному крану.

Как обезопасить себя во время грозы

Существуют различные меры, которые вы можете предпринять до, во время и после грозы, чтобы обезопасить себя. Поскольку молния может вызвать скачки напряжения, вам следует отключить все второстепенные приборы, если вы еще не используете сетевой фильтр. Ищите укрытие, где это возможно. Если вы слышите гром, то вы уже находитесь в пределах досягаемости того места, где может произойти следующая наземная вспышка.

Во время грозы избегайте использования стационарного телефона, за исключением экстренных случаев, так как телефонные линии могут проводить электричество. Если вы находитесь на улице, избегайте воды и найдите низкое открытое место на безопасном расстоянии от деревьев, столбов или металлических предметов.

Если вы застряли в незащищенном месте, присядьте близко к земле, положив руки на колени и спрятав между ними голову. Постарайтесь как можно меньше касаться земли ладонями, не ложитесь. Если вы чувствуете, что ваши волосы встают дыбом, немедленно опуститесь в описанное выше положение. После грозы избегайте обрыва линий электропередачи или оборванных кабелей.