Физика атмосферы: как, почему и откуда появляются молнии

Чем опасна гроза

Прямое попадание разряда ежегодно убивает более 20 тысяч человек, 240 тысяч получают травмы.

Гроза часто становится виновной в авиационных катастрофах. Одна из крупнейших аварий из-за молнии произошла в 1963 в США. Пассажирский авиалайнер «Боинг 707» направлялся из Пуэрто-Рико в Филадельфию. Во время полета разыгралась гроза, в ходе которой разряд попал в топливный бак самолета. Последовало возгорание топлива и взрыв. Погибли все находившиеся на борту – 81 человек.

Схожая катастрофа произошла в СССР в 1958. Ил-14 направлялся из Фрунзе в Москву. Началась гроза, затруднившая пилотам ориентацию. Последовавший удар молнии полностью вывел из строя электронику, самолет потерпел крушение. Погибло 24 человека.

К поражающему фактору грозы относится:

• Прямое попадание молнии. Грозит смертельными травмами человеку, разрушению строений.
• Удар в инженерные коммуникации. Из последствий: пожары, повреждение кабелей.
• Замыкание электросети с низким напряжением. Грозит сбоем работы электронного оборудования.

Возгорание дома во время грозы

Беседа про молнию для детей 5-8 лет

Ребята! Мы продолжаем знакомиться с природными явлениями. Сегодня мы опишем опасное и завораживающее явление природы, сопровождающее грозовой ливень.

Отгадайте загадку.

Стрела лилова

Небо расколола. (Молния.)

Летние ливни часто сопровождаются грозами. Такие ливни называют грозовыми. Посреди белого дня небо вдруг становится темным, словно его заволокло дымом, тучи делаются лохматыми, низкими. Внезапно налетают порывы ледяного резкого ветра.

«Будет гроза!» — замечают люди и прячутся в подъездах домов, под крышами летних палаток.

И вот черное небо словно пронизывает лилово-белая стрела. Это молния. Потом раздаются грозные тяжелые раскаты грома. Но ливня все еще нет! Только ослепительные вспышки молний говорят о его приближении.

Что же такое молния?

Молния — это мгновенный искровой разряд в воздухе, возникший из-за скопившегося в атмосфере электричества. Молния возникает, когда между мощными дождевыми облаками образуются многократные электрические разряды. Молния может засверкать и тогда, когда разряды возникают между облаками и землей.

Видели ли вы молнию? Расскажите, как она выглядит, какого цвета? Боитесь ли вы ее?

Отгадайте загадку.

Огненная стрела

Небо рассекла. (Молния.)

Молния кажется и огненной, и в то же время окрашена в лиловый и белый цвета.

Почему во время грозы гремит гром?

Это происходит потому, что электрические искры, пробивая воздух, мгновенно разогревают его, он резко расширяется, производя сильный шум. И мы слышим удар грома. Значит, сначала сверкает молния, а потом гремит гром!

Кроме обычной молнии в природе существует еще шаровая. Она представляет собой огненный шар, который может залететь в окно, в дверь. Шаровые молнии очень опасны!

Опасны и обыкновенные молнии.

Ребята, а вы знаете, как нужно себя вести во время грозы, если вы оказались в лесу, в поле, возле реки?

Прежде всего запомните, что прятаться от грозы под высокими, раскидистыми деревьями нельзя! Молния чаще всего попадает в отдельно стоящее высокое дерево или высокий предмет.

Во время грозы нельзя купаться в реке, находиться рядом с крупными металлическими предметами, переходить через большое пустынное поле.

Если поблизости нет ни дома, ни какого-либо другого укрытия, можно спрятаться в невысоком кустарнике.

Молния может ударить в дом и вызвать пожар. Поэтому на домах устанавливают специальные громоотводы.

Послушайте стихотворение.

Молния

Был светлый день, и вдруг все потемнело,

Как будто небо пеленой одело.

Казалось, в дымной сумрачной пещере

Лишь на мгновенье приоткрылись двери,

И огненное дерево с корнями

Возникло на секунду перед нами.

Ударил, раскатился мощно гром,

И все исчезло в мраке дождевом.

А молнии сверкали и сверкали…

И ярким блеском нас с тобой пугали!

Если молния попадет в дерево, она ломает и сгибает его. Так, от небесных молний появился на земле первый огонь. Люди сначала боялись его, но потом научились использовать в своих целях: готовить пищу на костре, охранять свои пещеры, охотиться с факелом на диких зверей. Огонь помогал первобытным людям выжить. А подарила его людям молния, грозная и сверкающая огненная стрела!

Ответьте на вопросы

1. Что такое молния? Как она возникает?

2. В какое время года чаще всего сверкают молнии?

3. Что такое гроза? Как она возникает?

4. Что такое грозовой ливень?

5. Опасна ли молния для людей? Куда можно спрятаться, если гроза настигла вас в поле? В лесу? В городе?

6. Где нельзя находиться в грозу?

7. Что люди ставят на дома, чтобы избежать пожара от молнии?

Где чаще бывают грозы

Места, где больше всего гроз на земле, находятся на экваторе. Такие природные явления взаимосвязаны с климатом в экваториальном поясе. Здесь жарко и влажно.

По этой причине очень редко наблюдается гроза на Северном и Южном полюсах.

Экватор известен как самое статичное место на планете. Здесь совершаются одни из самых зрелищных световых шоу.

Демократическая Республика Конго в Центральной Африке считается грозовой столицей. В горной деревне Кифука в ДР Конго ежегодно замечено в среднем 158 вспышек на 247 акров (квадратный километр).

Высокий уровень гроз наблюдается в Венесуэле, Индии.

Исследования НАСА показали, что на востоке Индии, в долине Брахмапутры замечено самое большое количество грозовых дней в месяц. Это период ежегодного муссона – апрель, май.

Что такое молния?

Согласно науке, можно сказать, что молния является искровым разрядом, возникающим в атмосфере. В числе основных проявлений можно назвать яркую вспышку света и громкий звук, который принято называть громом. Кроме Земли, молнии можно встретить на других планетах, например, Венере, Юпитере, Сатурне, Уране и других, где есть какая-то газовая среда.

Во время удара молнии высвобождается огромное количество энергии. В результате ее температура в несколько раз превышает температуру поверхности Солнца. Сила тока в разряде молнии на Земле достигает 500 ампер, а напряжение доходит до нескольких миллионов вольт.

Можно превращать одно в другое и обратно: Найден новый способ превращения тепла в электричество

Как раз из-за большого количества энергии, молния редко длится дольше долей секунд. Как правило значение доходит до четверти секунды (0,25), но бывают и исключения. Так, самая продолжительная молния зафиксирована на отметке почти восьми секунд (7,74).

Такая красота и почти восемь секунд.

Определение молнии согласно словарю Ожегова: МОЛНИЯ, -и, ж. 1. Мгновенный искровой разряд в воздухе скопившегося атмосферного электричества. Бывает линейная, зигзагообразная, шаровая и сухая.

Сейчас мы не будем останавливаться на определении молнии, как пометке для срочной новости или печатного издания, хотя суть понятна, и именно из-за скоротечности или, если хотите, молниеносности события они так и называются.

Деревья и молния

Высокие деревья — частая мишень для молний. На реликтовых деревьях-долгожителях легко можно найти множественные шрамы от молний. Считается, что одиночно стоящее дерево чаще поражается молнией, хотя в некоторых лесных районах шрамы от молний можно увидеть почти на каждом дереве. Сухие деревья от удара молнии загораются. Чаще удары молнии бывают направлены в дуб, реже всего в бук, что, по-видимому, зависит от различного количества жирных масел в них, представляющих большое сопротивление электричеству.

https://youtube.com/watch?v=xcaBxU86guo

Молния проходит в стволе дерева по пути наименьшего электрического сопротивления, с выделением большого количества тепла, превращая воду в пар, который раскалывает ствол дерева или чаще отрывает от него участки коры, показывая путь молнии.

В следующие сезоны деревья обычно восстанавливают поврежденные ткани и могут закрывать рану целиком, оставив только вертикальный шрам. Если ущерб является слишком серьезным, ветер и вредители в конечном итоге убивают дерево. Деревья являются естественными громоотводами и, как известно, обеспечивают защиту от удара молнии для близлежащих зданий. Посаженные возле здания высокие деревья улавливают молнии, а высокая биомасса корневой системы помогает заземлять разряд молнии.

Из деревьев, пораженных молнией, делают музыкальные инструменты, приписывая им уникальные свойства.

Что такое молния

Молния представляет собой атмосферный разряд гигантского размера, сопровождающийся световой вспышкой и звуковым сопровождением. Каналы молнии на небе выглядят как сияющие ветви дерева.

Образование канала почти всегда многократное: за одной вспышкой следуют от 2 – 3 до нескольких десятков новых.

Как появляется молния

Разряд молнии в большинстве случаев исходит из кучево-дождевого, реже из слоисто-дождевого крупного облака. Возникновение явления природы отмечается в пределах тучи, между заряженными облаками, между облаком и земными объектами. Для напряжения молнии характерны невероятно высокие значения. Говоря, сколько вольт у молний, произносят страшное число – 1 млн. на метр.

Когда в туче при движении ледяных частиц и градин в противоположные стороны происходит столкновение зон с разным зарядом, в точках столкновения электроны и ионы формируют канал. По нему вниз идут заряженные частицы, образуя грозовой разряд. Вот откуда берутся молнии.

Сказать, из чего состоят разряды, можно однозначно – из электричества. При формировании одного канала выделяется количество энергии, достаточное для 90-дневной беспрерывной работы лампочки 100 Вт. Значение силы тока в разряде составляет от 10 до 100 тысяч ампер. Температура канала достигает 30000°C (то есть в миг прохождения вспышки образуется тепловой поток, в 5 раз превышающий температуру Солнца).

Какие бывают молнии

По определению, молния – разряд между определенными объектами. Разряды по положению в пространстве и физике делятся на несколько видов. Ниже приводятся самые распространенные виды молний:

1. Линейная молния – самая распространенная. Выглядит как повернутое кроной вниз дерево: от главного канала отходят «нити»:Канал в длину может достигать 20 км. Скорость прохождения заряда – 150 км/с. Линейная молния иногда представляет собой несколько параллельных «нитей». Может проходить между тучей и земной поверхностью, между близкорасположенными облаками. Горизонтальный вариант (от облака к облаку) отличается более высокой мощностью.
2. Внутриоблачные молнии испускают радиоволны, вызывают изменение электрического и магнитного поля:Их можно заметить в грозовом небе в экваториальных областях. В умеренных широтах – редкое явление. Молния, достигающая в длину 150 км, бьет исключительно внутри облака, может выйти из него, только если притянется наэлектризованным металлическим предметом (шпилем, летящим самолетом).
3. Наземные молнии проходят несколько этапов формирования. На первом этапе свободные электроны, находящиеся в воздушном пространстве, под действием электрического поля разгоняются до высоких скоростей, устремляются к земле, сталкиваясь с воздушными молекулами. Так возникают стримеры – электрические лавины – слитые между собой каналы, образующие яркую вспышку. На втором этапе стример, огибая воздушные препятствия, достигает земной поверхности. На доли секунды свечение ослабевает. Далее идет третий этап: пройденный путь повторяется. Последний разряд ярче всех предыдущих. Из-за длительного существования такая молния считается самой разрушительной.
4. Шаровая молния. Выглядит как светящийся шарообразный объект, характеризующийся хаотичным движением, способный проникать в помещения, взрываться при столкновении с предметами:
5. Вулканическая. Природа молнии такого вида связана не с атмосферным зарядом, а образующимся при извержении вулкана. Разряды наблюдаются над раскаленным жерлом:
6. Спрайтовая. По форме напоминает медузу:Описание грозы такого типа скудное, поскольку вид малоизученный, формирующийся над облаками, невидимый земному наблюдателю.
7. Пунктирная. Тоже редкий и малоизученный вид. Канал прерывается в нескольких местах, визуально выглядит как начертанный в небе пунктир.
8. Жемчужная. Красивый и редкий вид. Обычно образуется после линейной, идет по ее траектории. Канал представляет собой цепь из светящихся шаров. При такой молнии раскаты бывают у грома самые сильные и устрашающие:

Существуют также цветовые виды молний:

• красный цвет молнии – признак наличия в туче дождя;
• голубой или бирюзовый – града;
• желтый – пылевых частиц;
• белый цвет сигнализирует о сухости воздуха (опасны молнии такого типа тем, что могут спровоцировать пожар).

Почему есть интервал между молнией и громом

В грозу за появлением молнии следует гром. Опоздание его от молнии происходит из-за разных скоростей их движения. Звук движется с относительно небольшой скоростью (330 м/с). Это всего в 1,5 раза быстрее движения современного «Боинга». Скорость света гораздо больше скорости звука.

Благодаря такому интервалу можно определить, как далеко от наблюдателя находятся сверкающие молнии и гром.

Например, если между молнией и громом прошло 5 с, это значит, что звук прошел 330 м 5 раз. Путем умножения легко посчитать, что молнии от наблюдателя были на расстоянии 1650 м. Если гроза проходит ближе, чем 3 км от человека, она считается близкой. Если расстояние в соответствии с появлением молнии и грома дальше, то и гроза дальняя.

Что такое молния

Чаще всего молнии возникают в грозовых облаках, но могут наблюдаться при извержении вулканов, пылевых бурях и торнадо.

Как появляется молния

Всё дело в процессах, которые происходят в облаках. Каждое облако состоит из огромного количества капелек, а когда их концентрация повышается, мы можем наблюдать тучу. Внутри облака капельки часто замерзают и становятся льдинками, которые сталкиваясь друг с другом, получают положительный и отрицательный заряды. Положительно заряженные льдинки всегда скапливаются наверху облака, отрицательные — в нижней его части. Так и получается, что верхняя часть облака заряжается положительно, нижняя — отрицательно.

Чаще всего для возникновения молнии нужны два таких облака. Они должны подойти друг к другу: одно — положительной стороной, другое — отрицательной. До определённого момента два облака не контактируют из-за воздушной прослойки между ними, но со временем заряженные частицы начинают прорываться, ведь плюс и минус притягиваются.

Возникновение молнии

Именно за первыми заряженными частицами, которые преодолели воздушный барьер, следует вся накопленная энергия. В этот момент и возникает молния.

Виды молний

В зависимости от того, куда направлен разряд, можно выделить такие разновидности:

• Молния внутри облака. Нередко разряд проходит внутри одного облака, ведь в нём есть и положительный, и отрицательный заряды.
• Молния облако-облако. Наиболее распространённый тип, когда разряд происходит между двумя облаками. Для этого они должны быть грозовыми и подойти друг к другу противоположно заряженными сторонами.
• Молния облако-земля. В этом случае вместо второго положительно заряженного облака выступает поверхность земли или какой-либо объект на ней. Область земли под облаком оказывается положительной из-за того, что при испарении лишилась отрицательных электронов. Таким образом, складываются условия, когда разряд проходит между отрицательной нижней частью облака и положительной поверхностью земли.

Почему молния не возникает зимой

Ледяные кристаллы в облаке приходят в движение из-за восходящего с земли тёплого потока воздуха. Зимой такой поток не очень сильный, поэтому большинство облаков не становятся грозовыми.

Почему слышен гром

Раскат грома — это ничто иное, как ударная волна от молнии. Когда возникает электрический разряд, воздух вокруг резко нагревается до запредельных температур и мгновенно расширяется, создавая звуковую волну. Свет от молнии распространяется быстрее, чем звук, поэтому мы сначала видим вспышку, а потом слышим гром.

Наземные молнии

Схема развития наземной молнии: а, б — две ступени лидера; 1 — облако; 2 — стримеры; 3 — канал ступенчатого лидера; 4 — корона канала; 5 — импульсная корона на головке канала; в — образование главного канала молнии (К).

Процесс развития наземной молнии состоит из нескольких стадий. На первой стадии, в зоне, где электрическое поле достигает критического значения, начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными электронами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые под действием электрического поля приобретают значительные скорости по направлению к земле и, сталкиваясь с молекулами, составляющими воздух, ионизируют их.

По более современным представлениям, разряд инициируют высокоэнергетические космические лучи, которые запускают процесс, получивший название пробоя на убегающих электронах. Таким образом, возникают электронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов — стримеры, представляющие собой хорошо проводящие каналы, которые, сливаясь, дают начало яркому термоионизованному каналу с высокой проводимостью — ступенчатому лидеру молнии.

Движение лидера к земной поверхности происходит ступенями в несколько десятков метров со скоростью ~ 50 000 километров в секунду, после чего его движение приостанавливается на несколько десятков микросекунд, а свечение сильно ослабевает; затем в последующей стадии лидер снова продвигается на несколько десятков метров.

Яркое свечение охватывает при этом все пройденные ступени, затем следуют снова остановка и ослабление свечения. Эти процессы повторяются при движении лидера до поверхности земли со средней скоростью 200 000 метров в секунду. По мере продвижения лидера к земле напряжённость поля на его конце усиливается, и под его действием из выступающих на поверхности Земли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером. Эта особенность молнии используется для создания молниеотвода.

В заключительной стадии по ионизованному лидером каналу следует обратный (снизу вверх), или главный, разряд молнии, характеризующийся токами от десятков до сотен тысяч ампер, яркостью, заметно превышающей яркость лидера, и большой скоростью продвижения, вначале доходящей до ~ 100 000 километров в секунду, а в конце уменьшающейся до ~ 10 000 километров в секунду.

Температура канала при главном разряде может превышать 25 000 °C. Длина канала молнии может быть от 1 до 10 км, диаметр — несколько сантиметров. После прохождения импульса тока ионизация канала и его свечение ослабевают. В финальной стадии ток молнии может длиться сотые и даже десятые доли секунды, достигая сотен и тысяч ампер. Такие молнии называют затяжными, они наиболее часто вызывают пожары.

Главный разряд разряжает нередко только часть облака. Заряды, расположенные на больших высотах, могут дать начало новому (стреловидному) лидеру, движущемуся непрерывно со скоростью в тысячи километров в секунду. Яркость его свечения близка к яркости ступенчатого лидера. Когда стреловидный лидер доходит до поверхности земли, следует второй главный удар, подобный первому.

Обычно молния включает несколько повторных разрядов, но их число может доходить и до нескольких десятков. Длительность многократной молнии может превышать 1 сек. Смещение канала многократной молнии ветром создаёт так называемую ленточную молнию — светящуюся полосу.

Шаровая молния

Шаровая молния — едва ли не самое загадочное природное явление на нашей планете.

И хотя, по статистике, с шаровой молнией встречается только каждый 10-тысячный житель Земли, никто до сих пор толком не знает, что же она из себя представляет — как образуется, из чего состоит, по каким законам «живет». Ученые теряются в догадках, ведь воспроизвести шаровую молнию в лабораторных условиях до сих пор не удавалось, а значит, и изучать ее приходится лишь со слов очевидцев, которые порой рассказывают такие фантастические вещи, в которые и поверить-то трудно…

Шаровая молния — одно из наиболее таинственных явлений на планете

В архивах есть свидетельства, к примеру, того, что шаровая молния сжигала на человеке нижнее белье, оставляя целой верхнюю одежду, двигалась против ураганного ветра, сплавляла монеты в кошельке в общий слиток, оставляя кошелек невредимым, «воровала» с пальцев кольца.

В других случаях она тянула за собой людей, поднимая их в воздух, оставляла после взрыва на теле пострадавших изображения близлежащих предметов: листьев, насекомых, деревьев, гор и даже собственного лица жертвы. Что тут правда, а что вымыслы — сказать трудно.

Вот еще один поразительный случай, который, без сомнения, вызовет в научных кругах скептические отзывы. На Медведицкой гряде (граница Волгоградской и Саратовской областей России) 11 ноября 1990 г. шаровая молния в мгновение ока испепелила сидевшего на камне пастуха Бисена Мамаева, превратив его в черную мумию, но оставив невредимой одежду.

Шаровая молния на железнодорожном переезде

Любопытно, что шаровые молнии не всегда ведут себя так разрушительно. Иногда они абсолютно безобидны и не причиняют людям никакого вреда, даже коснувшись их тела. А в дом или салон летящего самолета могут пробраться, ничего вокруг не повредив, — прямо сквозь стекло или обшивку.

Вот одно из подобных свидетельств.

«В тот июльский вечер 1956 г. была жуткая гроза. После удара молнии где-то поблизости раздался сильный треск и из заслонки вытяжной трубы прямо над моей головой выплыл и «присел» на подушку огненно-красный шарик диаметром 20-25 см. Он переместился с подушки на шерстяное одеяло, под которым я замер, затаив дыхание, и повис над кроватью. Тепла я не чувствовал. Мать, увидев его, бросилась «тушить», молотя по нему голыми руками. Шар от первого же удара рассыпался на несколько мелких шариков, которые она тут же разбила руками. Никаких ожогов у нее не было, правда, где-то неделю пальцы не слушались. А вот на одеяле мы обнаружили выгоревшее пятно 5-7 см диаметром» (М. Я. Базаров, г. Курск).

Этим людям удивительно повезло! При встрече с шаровой молнией ни в коем случае нельзя к ней прикасаться. В безобидном светящемся шарике может таиться огромная разрушительная сила.

Отличие молнии и грозы

Молния – это красивое природное явление, одно из проявлений грозы, возникающее в результате заряда льдинок или капелек воды в туче разными зарядами. Когда наэлектризованных частиц в облаке становится много, и они подходят друг к другу близко, возникает их разряжение с выделением огромного количества энергии. Ударная волна сопровождается звуком в виде грома. Гроза – это и молния, и гром, и дождь, и другие проявления стихии, а молния – это всего лишь электрический разряд, возникающий при прохождении накопленного напряжения через узкие коридоры между положительно и отрицательно заряженными частицами тучи.

Как появляется молния и гром: краткое описание явления

Искровой разряд

Молния — это гигантский электрический разряд, всегда сопровождающийся яркой вспышкой и звуковыми раскатами — громом. Вспышка молнии редко бывает одиночной, обычно они бывают от 2-3 до нескольких десятков разрядов. Образование этого явления возможно в кучево-дождевых облаках или слоисто-дождевых тучах огромных размеров (до 7 км в высоту). Такие облака и тучи легко выделить среди других по насыщенному темно-синему цвету. 

Молнии могут образовываться:

1. Внутри одной тучи.
2. Между соседними наэлектризованными облаками.
3. Между тучами и поверхностью земли. 

Грозовые облака состоят из пара, который в верхних слоях тучи из-за низкой температуры конденсирован в виде кристалликов льда. Для того чтобы туча стала грозовой, ледяные кристаллы внутри нее должны начать активно двигаться. Этому способствуют потоки теплого воздуха, поднимающиеся с нагретой поверхности. Теплые массы воздуха влекут за собой вверх более мелкие кристаллики льда, которые наталкиваются на более крупные. В результате этого процесса маленькие кристаллы оказываются положительно заряженными, крупные — отрицательно заряженными.

При этом маленькие кристаллики льда концентрируются в верхней части тучи, которая становится положительно заряженной, а большие — в нижней, отрицательно заряженной. Напряженность электрического поля в таком облаке достигает огромных значений: 1 миллион вольт на 1 метр. При соприкосновении противоположно заряженных слоев в местах столкновения ионы и электроны образуют канал, все заряженные частицы устремляются по нему вниз, и образуется мощный электрический разряд — молния. 

Полученный канал раскаляется до 30000 градусов Цельсия и образует яркий свет, который видно доли секунды. После того, как канал образован, грозовая туча начинает разряжаться: за первым ударом молнии следуют два и более разрядов. 

Звук разряда

Через несколько секунд после вспышки молнии возникает гром. Гром — это взрывоподобные колебания воздуха, которые происходят из-за резкого повышения давления вдоль канала, чему способствует разогрев атмосферы до 30000 градусов Цельсия. 

Удар молнии — это своего рода взрыв, который вызывает ударную волну, очень опасную для человека или животного, оказавшегося поблизости. Находясь на отдаленном расстоянии от эпицентра грозы, мы не можем ощутить ударную волну электрического разряда, но хорошо слышим звуковую, которую и называем громом или громовыми раскатами.

Сколько молний возникает ежедневно

Благодаря данным со спутников ученые узнали, что в каждую секунду на Земле происходит 44 ± 5 ударов молнии. То есть за сутки случается более 3,5 миллионов разрядов, а их количество в год составляет порядка 1,4 миллиарда. При этом около 25% ударяют в землю и примерно 75% вспыхивают среди облаков.

Откуда берется шаровая молния?

Исследователи до сих пор точно не установили природу происхождения шаровой молнии. Это связано с тем, что возникает она крайне редко. Даже если очевидцы успевали сделать фотографию шаровой молнии, плохое качество всех снимков не позволяет подробно изучить явление.

Сложности научного исследования также возникают по причине разных описаний шаровой молнии. Свидетели говорят, что она размером с теннисный мяч. При этом некоторые пилоты самолетов сообщают о гигантских светящихся шарах.

Очевидцы видели шаровые молнии с «хвостами», а изредка даже с «щупальцами». Ученых ставит в тупик еще и то, что цвет шара бывает не только светлым, но и темным.

В данный момент существует несколько научных гипотез о происхождении смертоносного светящегося шара:

• Сгусток плазмы. Данную теорию выдвинул выдающийся советский ученый Игорь Стаханов. Изучать шаровые молнии он начал в 70-х годах и собрал более тысячи описаний данного явления. Стаханов полагает, что такая молния является сгустком ионов. Это согласуется с ее способностью проникать через различные отверстия. Правда, создать подобие молнии из ионов в лабораторных условиях не удалось;
• Газовый разряд. По мнению физика Петра Капицы, молния подобного типа представляет собой газовый разряд, перемещающийся по стоячей электромагнитной волне. Данные волны образуются между земной поверхностью и облаками;
• Горение азота. Одна из немногих теоретических моделей, которая согласуется с описанием очевидцев и физическими расчетами. Согласно ей светящийся шар представляет собой диффузное пламя, образующееся во время горения азота. Горение поддерживается за счет постоянных токов;
• Сложные реакции в водяном паре. В условиях мощного электрического поля в водяном паре иногда происходят термохимические эффекты. Именно они и создают светящийся шар.

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.

Классификация

Грозы какое-то время классифицировались только в месте наблюдения. Они разделялись, например, на орфографические, локальные, фронтальные. Сейчас грозы классифицируют по характеристикам, зависящим от тех метеорологических окружений, в которых они развиваются. Восходящие потоки формируются из-за неустойчивости атмосферы. Для создания грозовых облаков это является основным условием. Очень важны характеристики таких потоков. В зависимости от их мощности и величины формируются, соответственно, различные типы грозовых облаков. Как они подразделяются?

1. Кучево-дождевые одноячейковые, (локальные или внутримассовые). Имеют градовую или грозовую активность. Поперечные размеры от 5 до 20 км, вертикальные — от 8 до 12 км. «Живет» такое облако до часа. После грозы погода практически не меняется.

2. Многоячейковые кластерные. Здесь масштабы более внушительны — до 1000 км. Многоячейковый кластер охватывает группу грозовых ячеек, находящихся на различных стадиях формирования и развития и в то же время составляющих одно целое. Как они устроены? Зрелые грозовые ячейки располагаются в центре, распадающиеся — с подветренной стороны. Поперечные их размеры могут достигать 40 км. Кластерные многоячейковые грозы «дают» порывы ветра (шквальные, но не сильные), ливень, град. Существование одной зрелой ячейки ограничивается получасом, а вот сам кластер может «жить» несколько часов.

3. Линии шквалов. Это также многоячейковые грозы. Их называют еще линейными. Они могут быть как сплошными, так и с брешами. Порывы ветра здесь более продолжительны (на переднем фронте). Многоячейковая линия при приближении кажется темной стеной облаков. Число потоков (как восходящих, так и нисходящих) здесь довольно велико. Именно поэтому такой комплекс гроз классифицируется, как многоячеечный, хотя грозовая структура иная. Линия шквала способна дать интенсивный ливень и крупный град, однако чаще «ограничивается» сильными снисходящими потоками. Зачастую она проходит перед холодным фронтом. На снимках такая система имеет форму изогнутого лука.

4. Суперячейковые грозы. Встречаются такие грозы редко. Они особенно опасны для имущества и жизни человека. Облако этой системы схоже с одноячейковым, поскольку оба отличаются одной зоной восходящего потока. Зато размеры у них разные. Суперячейковое облако — огромно — близко 50 км в радиусе, высота — до 15 км. Границы его могут находиться в стратосфере. Форма напоминает единую полукруглую наковальню. Скорость восходящих потоков гораздо выше (до 60 м/с). Характерная особенность — наличие вращения. Именно оно создает опасные, экстремальные явления (крупный град (боле 5 см), разрушительные смерчи). Основным фактором для образования такого облака являются окружающие условия. Речь идет об очень сильной конвенции с температурой от +27 и ветре с переменным направлением. Такие условия возникают при сдвигах ветра в тропосфере. Образующиеся в восходящих потоках, осадки переносятся в зону нисходящих, что обеспечивает длительную жизнь облаку. Осадки распределяются неравномерно. Ливни идут близ восходящего потока, а град — ближе к северо-востоку. Задняя часть грозы может сместиться. Тогда наиболее опасной зоной будет рядом с основным восходящим потоком.

Существует еще понятие «сухая гроза». Это явление довольно редкое, характерное для муссонов. При такой грозе отсутствуют осадки (просто не долетают, испаряясь в результате воздействия высокой температуры).

История изучения

Наблюдать молнию люди могли еще с древних времен, но длительное время этому явлению не было объяснения. Изначально считалось, что вспышки в небе – результат деятельности богов. Еще древнегреческие философы подметили, что молния поражает высокие объекты.

Значимый вклад в изучение молнии сделали мореплаватели. В открытом море электрические разряды оказались еще мощнее. Связь между молнией и электричеством была выдвинута в 17-18 веках, в период развития физики.

Молния в море

Наиболее подробно такую гипотезу описал в своих исследованиях Бенджамин Франклин. В 1750 он представил научный труд, в котором был описан известный нынче эксперимент по определению электрической природы молнии.

Суть опыта состояла в запуске воздушного змея во время грозы. При этом к змею крепился стержень из меди, а к тросу – металлический ключ. Цель эксперимента – доказать электрическую природу молнии.

Опыт Бенджамина Франклина, иллюстрация

Для подтверждения гипотезы молния должна ударить в змея, пройти по тросу и оставить след на ключе. Опыт Франклин провел в июне, позаботившись о громоотводе. Стоит сказать, что он прошел успешно и подтвердил все догадки физика.

В 20-м веке ученые открыли необычные виды молнии (спрайты, джеты, эльфы), которые возникают в верхних слоях атмосферы. В настоящее время исследования молнии проводятся при помощи спутников.

Почему сначала молния, а потом гром

В большинстве случаев вначале люди наблюдают вспышку молнии, а затем слышат раскаты грома. Причина кроется в огромных размерах молнии и расстоянии. Звуковой волне требуется время, чтобы дойти до ушей наблюдателя. Скорость звука – 300-360 метров. Зная скорость можно узнать расстояние до молнии.

Необходимо посчитать время между вспышками и громом. Зафиксированное время умножается на скорость звука. Например, между разрядом электричества и громовым раскатом прошло 5 секунд. Значит расстояние до молнии составляет около 1.8 километров.

В разговорной речи распространено название «холостая гроза», подразумевающий грохот грома без видимых вспышек электричества. На самом деле не существует грома без молнии. Зритель может не видеть вспышек, которые происходят далеко, раньше или закрыты от взора зданиями, горами.

Особенности зимней грозы

Гроза зимой

По наблюдениям, гроза в зимний период случается довольно редко. Обычно такое явление наблюдается не чаще, чем раз в 7 лет. Приметы подсказывают, что главным условием возможности развития этого природного явления в январе, декабре или феврале – существенное потепление. Повышение температуры воздуха до 5° может стать причиной появления кучевых облаков, которые со временем переродятся в грозовые.

Бесплатный онлайн-курс по Таро

Устраните 10 ключевых ошибок новичка и начните с лёгкостью читать карты Таро без каких-либо предварительных знаний

ПОЛУЧИТЬ ДОСТУП

Таро и Деньги

5 шагов от любви к картам до финансовой независимости от основателя Русской Школы Таро Сергея Савченко

БЕСПЛАТНОЕ МЕСТО

Руны без страха и энергозатрат

Как правильно применять Руны? Получите 3 подарка, которые помогут вам быстрее применять Руны для достижения своих целей

ХОЧУ ПОДАРОК

В русских летописях содержатся сведения о многочисленных зимних грозах:

• 1383 год;
• 1396 год – Москва;
• 1447 год – Новгород;
• 1491 год – Псков.

Наблюдали зимнюю грозу и в последние годы, в частности в Москве она была в 1995, 2006 и 2011 годах. А жители Сочи наблюдали это редкое природное явление 30.01.2017.