Sarki fény. A villám, mint a természet csodája

A felhők kitárták szárnyaikat és elzárták előlünk a napot...

Miért hallunk néha mennydörgést és látunk villámlást, amikor esik? Honnan származnak ezek a járványok? Most erről fogunk beszélni részletesen.

Mi a villámlás?

Mi a villámlás? Ez a természet csodálatos és nagyon titokzatos jelensége. Ez szinte mindig zivatar idején történik. Vannak, akik csodálkoznak, vannak, akik félnek. Költők írnak a villámról, a tudósok ezt a jelenséget vizsgálják. De sok minden megoldatlan maradt.

Egy dolgot biztosan tudni – ez egy óriási szikra. Mintha egymilliárd izzó felrobbant volna! A hossza hatalmas - több száz kilométer! És nagyon messze van tőlünk. Ezért először látjuk, és csak azután halljuk. A mennydörgés a villám „hangja”. Hiszen a fény gyorsabban ér el hozzánk, mint a hang.

És vannak villámok más bolygókon is. Például a Marson vagy a Vénuszon. A normál villámlás csak a másodperc töredékéig tart. Több kategóriából áll. A villám néha egészen váratlanul jelenik meg.

Hogyan keletkezik a villám?

A villám általában zivatarfelhőben születik, magasan a föld felett. Zivatarfelhők akkor jelennek meg, amikor a levegő nagyon felmelegszik. Éppen ezért a hőhullám után elképesztő zivatarok vannak. Töltött részecskék milliárdjai a szó szoros értelmében arra a helyre özönlenek, ahonnan származnak. És amikor nagyon-nagyon sokan vannak, fellángolnak. Onnan jön a villám – egy zivatarfelhőből. A földet érheti. A föld vonzza őt. De magában a felhőben is feltörhet. Minden attól függ, hogy milyen villámról van szó.

Mik azok a villámok?

Különböző típusú villámok léteznek. És tudnia kell róla. Ez nem csak egy "szalag" az égen. Mindezek a "szalagok" különböznek egymástól.

A villám mindig becsap, mindig kisülés valami között. Több mint tíz van belőlük! Egyelőre csak a legalapvetőbbeket nevezzük meg, villámképeket csatolva hozzájuk:

• A zivatarfelhő és a föld között. Ezek azok a "szalagok", amelyekhez hozzászoktunk.

Egy magas fa és egy felhő között. Ugyanaz a "szalag", de az ütés a másik irányba irányul.

Szalagvillám - amikor nem egy "szalag", hanem több párhuzamosan.

• Felhő és felhő között, vagy egyszerűen csak egy felhőben „játszd ki”. Ez a fajta villámlás gyakran látható zivatar idején. Csak óvatosnak kell lenned.

• Vannak vízszintes villámok is, amelyek egyáltalán nem érintik a talajt. Kolosszális erővel vannak felruházva, és a legveszélyesebbnek tartják őket

• Mindenki hallott már a gömbvillámról! Kevesen látták őket. Még kevesebben vannak, akik szívesen látnák őket. És vannak emberek, akik nem hisznek a létezésükben. De a tűzgolyók léteznek! Ilyen villámokat nehéz lefényképezni. Gyorsan felrobban, bár „járhat”, de jobb, ha a mellette lévő személy nem mozdul - veszélyes. Tehát itt nem a kamerától függ.

• Egy villámtípus nagyon szép névvel - "Szent Elmo tüzei". De nem igazán villámlik. Ez az a ragyogás, amely zivatar végén megjelenik hegyes épületeken, lámpásokon, hajóárbocokon. Szintén szikra, csak nem csillapított és nem veszélyes. A St. Elmo tüzei nagyon szépek.

• A vulkáni villám akkor következik be, amikor egy vulkán kitör. A vulkánnak már van töltése. Valószínűleg ez okozza a villámlást.

• A Sprite villám olyan dolog, amit a Földről nem láthat. A felhők felett emelkednek, és eddig kevesen tanulmányozták őket. Ezek a villámok úgy néznek ki, mint a medúza.

• A pontozott villámlást szinte nem tanulmányozzák. Rendkívül ritkán látni. Vizuálisan valóban úgy néz ki, mint egy pontozott vonal – mintha a villámszalag olvadna.

Ezek a különböző típusú villámok. Csak egy törvény van rájuk - elektromos kisülés.

Következtetés.

Még az ókorban is a villámlást az istenek jelének és haragjának tekintették. Régen is rejtély volt, és most is az marad. Nem számít, hogyan bontják a legkisebb atomokra és molekulákra! És mindig elképesztően szép!

Elgondolkozott már azon, hogy a madarak miért ülnek a nagyfeszültségű vezetékeken, és egy személy, aki megérinti a vezetékeket, meghal? Minden nagyon egyszerű - a vezetéken ülnek, de az áram nem folyik át a madáron, de ha a madár szárnyalja a szárnyát, és egyszerre két fázist érint, akkor meghal. Általában így halnak meg. nagy madarak mint a gólyák, sasok, sólymok.

Tehát az ember megérintheti a fázist, és semmi sem történik vele, ha nem folyik át rajta áram, ehhez gumírozott cipőt kell viselni, és Isten ne adj, hogy falhoz vagy fémhez érjen.

Az elektromos áram a másodperc töredéke alatt képes megölni az embert, figyelmeztetés nélkül lecsap. A villám másodpercenként százszor és naponta több mint nyolcmilliószor csap a földbe. Ez a természeti erő ötször melegebb, mint a nap felszíne. Az elektromos kisülés a másodperc törtrésze alatt 300 000 amper és egymillió voltos erővel támad. NÁL NÉL Mindennapi életúgy gondoljuk, hogy szabályozni tudjuk az otthonainkat, a kültéri lámpáinkat és most már az autóinkat is. De az elektromosság eredeti formájában ellenőrizhetetlen. A villám pedig nagy léptékű elektromosság. A villámlás azonban továbbra is nagy rejtély marad. Váratlanul érhet, útja pedig kiszámíthatatlan lehet.

Az égi villám nem árt, de minden tizedik villám lecsap a föld felszínére. A villám sok ágra oszlik, amelyek mindegyike képes eltalálni az epicentrumban lévő embert. Ha egy embert villámcsapás ér, az áramkisülés átjuthat egyik emberről a másikra, ha érintkezik.

Harminc-harminc szabálya van: ha villámlást lát, és kevesebb mint harminc másodpercen belül mennydörgést hall, akkor menedéket kell keresnie, és az utolsó mennydörgéstől számítva harminc percet kell várnia, mielőtt kimenne a szabadba. De a villámlás nem mindig követi a szigorú rendet.

Van egy olyan légköri jelenség, mint a mennydörgés tiszta ég. A felhőből kijövő villámok gyakran akár tizenhat kilométert is megtesznek, mielőtt földet érnének. Más szóval, a villám a semmiből is felbukkanhat. A villámnak szélre és vízre van szüksége. Amikor az erős szél felemeli a nedves levegőt, pusztító zivatarok keletkeznek.

Lehetetlen komponensekre bontani, ami egy milliomod másodpercbe belefér. Az egyik tévhit az, hogy látjuk a villámot, amint az a földre száguld, valójában azt látjuk, hogy a villámok vissza az égbe. A villám nem egyirányú csapás a földre, hanem valójában egy gyűrű, egy kétirányú út. A villámlás, amit látunk, az úgynevezett fordított csapás, a ciklus utolsó fázisa. És amikor a villám hátcsapása felmelegíti a levegőt, ott van ő névjegykártya- mennydörgés. A villám visszatérő útja a villámnak az a része, amelyet villanásként látunk, és mennydörgésként hallunk. Több ezer amperes és több millió voltos fordított áram zúdul a földről a felhőbe.

A villám rendszeresen áramütést okoz egy szobában. Különféle módon képes behatolni a szerkezetbe, lefolyócsöveken és vízcsöveken keresztül. A villám áthatolhat az elektromos vezetékeken, amelyek áramerőssége egy közönséges házban nem éri el a kétszáz ampert, és húszezerről kétszázezer amperre ugrással túlterheli az elektromos vezetékeket. Talán otthonában a legveszélyesebb út közvetlenül a kezéhez vezet a telefonon keresztül. A beltéri áramütések közel kétharmadát az okozza, hogy villámcsapás közben felemelnek egy vezetékes telefont. A vezeték nélküli telefonok biztonságosabbak zivatar idején, de a villámcsapás áramütést okozhat a telefon aljának közelében álló emberben. Még a villámhárító sem védhet meg minden villámlástól, mivel nem képes villámot fogni az égen.

A villámlás természetéről

Számos különböző elmélet létezik a villámlás eredetének magyarázatára.

Jellemzően a felhő alja negatív, míg a teteje pozitív töltést hordoz, így a felhő-föld rendszer úgy néz ki, mint egy óriási kondenzátor.

Amikor az elektromos potenciálkülönbség elég nagy lesz, kisülés lép fel a föld és a felhő, vagy a felhő két része között, amelyet villámlásnak neveznek.

Veszélyes villámlás közben autóban ülni?

Az egyik ilyen kísérletben egy méter hosszú mesterséges, halálos villámot irányítottak egy autó acéltetejére, amelyben egy személy tartózkodott. A villám áthaladt a bőrön anélkül, hogy valakit károsított volna. Hogy történt? Mivel a töltött tárgyon lévő töltések taszítják egymást, hajlamosak a lehető legtávolabbra szétszóródni egymástól.

Üreges mechanikus golyós pi henger esetén a töltések a tárgy külső felületén oszlanak el, hasonlóképpen, ha egy autó fémtetőjébe villám csap, akkor a taszító elektronok rendkívül gyorsan szétszóródnak az autó felületén, ill. a testén keresztül menjen a földbe. Ezért a fémautó felületén villámlik a földbe, és nem jut be az autóba. Ugyanezen okból a fémláda tökéletes védelem a villámlás ellen. A 3 millió voltos feszültségű autóba mesterséges villámcsapás következtében az autó és a benne lévő személy testének potenciálja csaknem 200 ezer voltra emelkedik. Ugyanakkor az ember nem tapasztalja az áramütés legkisebb jelét sem, mivel testének egyetlen pontja között nincs potenciálkülönbség.

Ez azt jelenti, hogy egy jól megalapozott, fémvázas épületben való tartózkodás szinte teljesen megvéd a villámlástól, és a modern városokban sok ilyen van.

Hogyan magyarázható el, hogy a madarak egészen nyugodtan és büntetlenül ülnek a vezetékeken?

Az ülő madár teste olyan, mint a lánc ága ( párhuzamos kapcsolat). Ennek az ágnak a madárral szembeni ellenállása sokkal nagyobb, mint a madár lábai közötti vezeték ellenállása. Ezért a madár testében az áram elhanyagolható. Ha egy madár egy vezetéken ülve szárnyával vagy farkával megérintett egy póznát, vagy valamilyen módon a földhöz kapcsolódik, akkor azonnal megölné egy rajta keresztül a földbe zúduló áram.

Érdekes tények a villámról

Az átlagos villámhossz 2,5 km. Egyes kisülések akár 20 km-re is kiterjednek a légkörbe.

A villámlás hasznos: több millió tonna nitrogént sikerül megragadniuk a levegőből, megkötni és a talajba juttatni, megtermékenyítve a talajt.

A Szaturnusz villáma milliószor erősebb, mint a Földé.

A villámkisülés általában három vagy több ismétlődő kisülésből áll – ugyanazt az utat követő impulzusokból. Az egymást követő impulzusok közötti intervallumok nagyon rövidek, 1/100-1/10 s (ez okozza a villámlást).

Körülbelül 700 villám csap be a Földbe másodpercenként. A zivatarok világközpontjai: Jáva-sziget - 220, Egyenlítői Afrika - 150, Dél-Mexikó - 142, Panama - 132, Közép-Brazília - 106 zivatarnap egy évben. Oroszország: Murmanszk - 5, Arhangelszk - 10, Szentpétervár - 15, Moszkva - évente 20 zivatarnap.

A villámcsatorna zónájában a levegő szinte azonnal felmelegszik 30 000-33 000 ° C-ra. Évente átlagosan körülbelül 3000 ember hal meg villámcsapás következtében a világon.

A statisztikák azt mutatják, hogy 5000-10 000 repülési órán keresztül egy villámcsapás történik egy repülőgépen, szerencsére szinte az összes sérült repülőgép tovább repül.

A villám zúzó ereje ellenére nagyon egyszerű megvédeni magát tőle. Zivatar idején azonnal hagyja el a nyitott helyeket, semmi esetre se bújjon el külön fák alá, és legyen magas árbocok és elektromos vezetékek közelében. Ne tartson acéltárgyakat a kezében. Ezenkívül zivatarok idején nem használhat rádiókommunikációt, mobiltelefonok. A szobában ki kell kapcsolni a televíziókat, rádiókat és elektromos készülékeket.

A villámhárítók két okból védik az épületeket a villámcsapástól: lehetővé teszik, hogy az épületen indukált töltés a levegőbe áramoljon, ha pedig villámcsapás éri az épületet, a földbe vezetik azt.

Ha zivatar van, ne bújjon el fák, sövények, magas helyek közelében, és tartózkodjon nyílt helyen.

Még 250 évvel ezelőtt a híres amerikai tudós és közéleti személyiség, Benjamin Franklin megállapította, hogy a villámlás elektromos kisülés. De eddig még nem sikerült teljesen felfedni a villámlás összes titkát: ezt tanulmányozni természeti jelenség nehéz és veszélyes.

(20 fotó villámról + videó Villám lassítva)

A felhő belsejében

A zivatarfelhőt nem lehet összetéveszteni egy közönséges felhővel. Komor, ólmos színét nagy vastagsága magyarázza: egy ilyen felhő alsó széle legfeljebb egy kilométerre lóg a talaj felett, míg a felső széle elérheti a 6-7 kilométeres magasságot.

Mi történik ebben a felhőben? A felhőket alkotó vízgőz megfagy és jégkristályok formájában létezik. A felforrósodott talajból felszálló légáramlatok kis jégdarabokat hordanak fel, és állandóan összeütközésre kényszerítik őket a letelepülő nagyokkal.

Egyébként télen a föld kevésbé melegszik fel, és ebben az évszakban gyakorlatilag nincs erős felfelé irányuló áramlás. Ezért a téli zivatarok rendkívül ritkák.

Az ütközések során a jégtáblák felvillanyozódnak, akárcsak akkor, amikor különböző tárgyak egymáshoz dörzsölődnek, például a hajhoz fésűk. Ezenkívül a kis jégdarabok pozitív töltést kapnak, a nagyok pedig negatív töltést. Emiatt felső rész a villámképző felhő pozitív, az alsó pedig negatív töltést kap. Több százezer voltos potenciálkülönbség van minden méter távolságban – mind a felhő és a talaj között, mind a felhő egyes részei között.

A villámlás fejlődése

A villám kialakulása azzal kezdődik, hogy a felhő egy részén egy megnövekedett ionkoncentrációjú központ található - vízmolekulák és levegőt alkotó gázok, amelyekből elektronokat vettek el, vagy amelyekhez elektronokat adtak.

Egyes hipotézisek szerint ilyen ionizációs centrumot az elektromos térben a levegőben mindig kis mennyiségben jelenlévő szabad elektronok felgyorsulása és a semleges molekulákkal való ütközés következtében kapnak, amelyek azonnal ionizálódnak.

Egy másik hipotézis szerint a kezdeti lökést a kozmikus sugarak okozzák, amelyek folyamatosan behatolnak a légkörünkbe, ionizálva a levegőmolekulákat.

Az ionizált gáz jó elektromos vezetőként szolgál, így az áram elkezd átfolyni az ionizált területeken. Továbbá - több: az áthaladó áram felmelegíti az ionizációs területet, és egyre több nagy energiájú részecskét okoz, amelyek ionizálják a közeli területeket - a villámcsatorna nagyon gyorsan terjed.

Kövesd a vezetőt

A gyakorlatban a villámlás kialakulása több szakaszban történik. Először is, a vezető csatorna bevezető éle, az úgynevezett "vezető", több tíz méteres ugrásokkal halad előre, minden alkalommal kissé megváltoztatva az irányt (ez a villám kanyargóssá teszi). Sőt, a "vezér" előrehaladási sebessége egyes pillanatokban egyetlen másodperc alatt elérheti az 50 ezer kilométert.

A végén a "vezér" eléri a földet vagy a felhő egy másik részét, de ez még nem Nagyszínpad a villámlás továbbfejlesztése. Miután egy ionizált csatornát, amelynek vastagsága elérheti a több centimétert is, „átszúrják”, a töltött részecskék óriási sebességgel rohannak végig rajta - akár 100 ezer kilométert egy másodperc alatt, ez maga a villám.

A csatornában az áramerősség több száz és ezer amper, a csatornán belüli hőmérséklet ugyanakkor eléri a 25 ezer fokot - ezért ad olyan erős villanást a villám, amely több tíz kilométeres távolságból is látható. A pillanatnyi, több ezer fokos hőmérsékletesés pedig a légnyomás legerősebb csökkenését hozza létre, hanghullám - mennydörgés - formájában terjed. Ez a szakasz nagyon rövid ideig tart - ezredmásodpercek, de az ezalatt felszabaduló energia hatalmas.

végső szakasz

A végső szakaszban a töltések mozgásának sebessége és intenzitása a csatornában csökken, de továbbra is kellően nagy marad. Ez a pillanat a legveszélyesebb: az utolsó szakasz csak tizedmásodpercekig tarthat (és még ennél is kevesebb). A talajon lévő tárgyakra (például száraz fákra) gyakorolt ​​ilyen meglehetősen hosszú távú hatás gyakran tüzekhez és pusztuláshoz vezet.

Sőt, az ügy általában nem korlátozódik egy kategóriára - új „vezetők” mozoghatnak a kitaposott úton, ismétlődő kisüléseket okozva ugyanazon a helyen, akár több tucatnyi is lehet.

Annak ellenére, hogy a villámlást már az ember Földön való megjelenése óta ismeri az emberiség, a mai napig még nem tanulmányozták teljesen.

Villámok ( villám) a természetes eredetű erős elektromágneses mezők leggyakoribb forrása. A villám egyfajta gázkisülés, nagyon hosszú szikrával. A villámcsatorna teljes hossza eléri a több kilométert, és ennek a csatornának jelentős része a zivatarfelhőben található. villámlás A villámlás oka nagy mennyiségű elektromos töltés kialakulása.

Rendes villámforrás zivatar gomolyfelhők, amelyek pozitív és negatív elektromos töltések halmozódását hordozzák a felhő felső és alsó részén, és növekvő intenzitású elektromos mezőket képeznek e felhő körül. Az ilyen eltérő polaritású tértöltések kialakulása a felhőben (felhőpolarizáció) páralecsapódással jár a felszálló meleg levegőáramok vízgőzének lehűlése következtében a pozitív ill. negatív ionok(kondenzációs központok) és a feltöltött nedvességcseppek szétválása a felhőben intenzív felszálló termikus légáramlatok hatására. Abból adódóan, hogy a felhőben több egymástól elszigetelt töltéscsoport képződik (a felhő alsó részében főleg negatív polaritású töltések halmozódnak fel).

A villám kisül külső jelek több típusra osztható. Normál típus - lineáris villám, fajtáival: szalagos, rakétás, cikkcakkos és elágazó. A legritkább váladéktípus - gömbvillám. A "Szent Elmo tüze" és az "Andok ragyogása" nevet viselő kisülések ismertek. A villámlás általában többszörös, pl. több, ugyanazon az úton fejlődő kisülésből áll, és mindegyik kisülés, valamint a laboratóriumban kapott kisülés egy vezetővel kezdődik és egy fordított (fő) kisüléssel végződik. Az első kisülés vezetőjének ereszkedési sebessége körülbelül 1500 km/s, a következő kisülések vezetőinek sebessége eléri a 2000 km/s-t, a fordított kisülés sebessége 15000-150000 km/s között változik, azaz 0,05-0,5 sebességes Sveta. A vezető csatorna, mint minden streamer csatornája, plazmával van töltve, ezért van egy bizonyos vezetőképessége.

A vezetőcsatorna felső vége a felhő egyik töltött központjához kapcsolódik, ezért ennek a központnak a töltéseinek egy része a vezetőcsatornába áramlik. A töltéseloszlás a csatornában legyen egyenetlen, a vége felé növekedjen. Egyes közvetett mérések azonban arra utalnak, hogy a vezetőfejen a töltés abszolút értéke kicsi, és első közelítésben a csatorna egyenletesen töltöttnek tekinthető S lineáris töltéssűrűséggel. Ebben az esetben a vezetőcsatorna teljes töltése egyenlő Q = S*l-lel, ahol l a csatorna hossza , és értéke általában körülbelül 10%-a az egyetlen villámkisülés során a talajba áramló töltés értékének. Az esetek 70-80%-ában ez a töltés negatív polaritású. A vezető csatorna előrehaladtával az általa létrehozott elektromos tér hatására a töltések elmozdulnak a talajban, és a vezető töltésekkel ellentétes előjelű töltések (általában pozitív töltések) hajlamosak a fejhez a lehető legközelebb elhelyezkedni. a vezető csatorna. Homogén talaj esetén ezek a töltések közvetlenül a vezetőcsatorna alatt halmozódnak fel.

Ha a talaj heterogén és fő része nagy ellenállás, a töltések fokozott vezetőképességű területeken (folyók, talajvíz) koncentrálódnak. Földelt tornyos objektumok (villámhárítók, kémények, magas épületek, esőáztatta fák) jelenlétében a töltések az objektum tetejére húzódnak, ott jelentős térerőt hozva létre. A vezetőcsatorna fejlesztésének első szakaszában az elektromos térerősséget az élén a vezető saját töltései és a felhő alatt elhelyezkedő tértöltések felhalmozódásai határozzák meg. A vezető pályája nem kapcsolódik földi objektumokhoz. Ahogy a vezér leereszkedik, a földön és a magasba tornyosuló tárgyakon felhalmozódó töltések egyre erősebb hatást kezdenek kifejteni. A vezető fejének egy bizonyos magasságából (tájolási magasságból) kiindulva a térerő az egyik irányban a legnagyobb, és a vezető az egyik földi objektum felé orientálódik. Természetesen ebben az esetben túlnyomórészt a tornyosuló objektumok és a fokozott vezetőképességű földterületek érintettek (szelektív szuszceptibilitás). A nagyon magas objektumoktól az ellenvezetők a vezető felé fejlődnek, amelynek jelenléte hozzájárul a villám irányultságához ehhez az objektumhoz.

Miután a vezetőcsatorna eléri a talajt vagy az ellenvezetőt, megindul a fordított kisülés, amely során a vezetőcsatorna a talaj potenciáljával majdnem megegyező potenciált kap. A felfelé fejlődő fordított kisülés fején megnövekedett elektromos térerősségű tartomány található, melynek hatására a csatorna átstrukturálódik, amihez a plazma töltéssűrűsége 10^13-ról 10^14-ről 10^-re nő. 16 - 10^19 1/m3, aminek köszönhetően a csatorna vezetőképessége legalább 100-szorosára nő. A fordított kisülés kialakulása során az ütközési helyen iM = v áram halad át, ahol v a fordított kisülés sebessége. Az a folyamat, amely a vezető kisülés és a fordított kisülés közötti átmenet során megy végbe, sok tekintetben hasonló a függőlegesen töltött vezeték földhöz zárásának folyamatához.

Ha egy feltöltött vezeték az r ellenálláson keresztül a földhöz záródik, akkor a földi áram: ahol z = vezeték impedanciája. Így villámkisülés közben az áramerősség a csapás helyén csak földelési ellenállás mellett lesz egyenlő v-vel, nulla. A nullától eltérő földelési ellenállások esetén az áramerősség az ütközés helyén csökken. Ezt a csökkenést meglehetősen nehéz számszerűsíteni, mivel a villámcsatorna hullámimpedanciája csak hozzávetőlegesen becsülhető. Van okunk feltételezni, hogy a villámcsatorna hullámimpedanciája az áram növekedésével csökken, és az átlagos érték körülbelül 200-300 Ohm. Ebben az esetben, amikor az objektum testellenállása 0-ról 30 Ohm-ra változik, az objektum árama csak 10%-kal változik. A jövőben az ilyen objektumokat jól földeltnek fogjuk nevezni, és feltételezzük, hogy az iM = v teljes villámáram áthalad rajtuk. A villámlás fő paraméterei és a villámtevékenység intenzitása A nagy áramerősségű villám rendkívül ritkán fordul elő. Tehát a 200 kA áramerősségű villám az esetek 0,7 ... 1,0% -ában fordul elő a megfigyelt kisülések teljes számából.

A 20 kA áramerősségű villámcsapások száma körülbelül 50%. Ezért szokás a villámáramok amplitúdóértékeit valószínűségi görbék (eloszlási függvények) formájában ábrázolni, amelyeknél a maximális értékű villámáramok előfordulásának valószínűségét az ordináta tengelye mentén ábrázolják. Alapvető mennyiségi jellemző villámlás az elsújtott tárgyon átfolyó áram, amelyet az iM maximális érték, a front átlagos meredeksége és a t impulzusidőtartam jellemez, ami megegyezik azzal az idővel, amikor az áram a maximális érték felére csökken. Jelenleg a legnagyobb számban adatok állnak rendelkezésre a villámáram maximális értékeiről, amelyek mérését a legegyszerűbb mérőműszerek - mágneses rögzítők - végzik, amelyek acél reszelékből vagy műanyagba préselt huzalokból készült hengeres rudak. A mágnesrögzítőket tornyosuló tárgyak (villámhárítók, távvezetéktartók) közelében erősítik meg, és az elektromos vezetékek mentén helyezkednek el. mágneses mező, ami akkor következik be, amikor a villámáram áthalad az objektumon. Mivel a felvevők gyártásához nagy kényszerítő erővel rendelkező anyagokat használnak, ezek nagy maradék mágnesezettséget tartanak fenn.

Ennek a mágnesezettségnek a mérésével kalibrációs görbék segítségével meghatározható a mágnesező áram maximális értéke. A mágnesrögzítővel végzett mérések nem biztosítanak nagy pontosságot, de ezt a hátrányt részben kompenzálja a mérések óriási száma, amelyek száma jelenleg több tízezerre tehető. Ha egy induktív tekercsre zárt keretet helyezünk el a becsapandó tárgy közelében, a tekercs belsejében elhelyezett mágneses rögzítő segítségével mérhető a villámáram meredeksége. A mérések kimutatták, hogy a villámáramok tág határok között mozognak néhány kiloampertől több száz kiloamperig, ezért a mérési eredményeket villámáramok valószínűségi görbéi (eloszlási függvényei) formájában mutatják be, amelyeken a maximális értékű villámáramok előfordulási valószínűsége. a jelzett értéket meghaladó értéket az abszcissza tengely mentén ábrázoljuk.

Ukrajnában a villámvédelem számításakor görbét használnak, hegyvidéki területeken a görbe ordinátái 2-szeresére csökkennek, mivel a Földtől a felhőktől kis távolságra a villámok halmazokban kisebb töltéssűrűséggel lépnek fel, azaz a a nagy áramok valószínűsége csökken. Sokkal nehezebb a villámáram-impulzus meredekségének és időtartamának kísérleti meghatározása, így ezekre a paraméterekre vonatkozó kísérleti adatok mennyisége viszonylag csekély. A villámáram impulzusának időtartamát főként a földről a felhőbe történő visszirányú kisülés terjedési ideje határozza meg, ezért viszonylag szűk 20-80-100 µs tartományban változik. A villámáram-impulzus átlagos időtartama megközelíti az 50 µs-ot, ami meghatározta a standard impulzus kiválasztását.

A RES villámállóságának felmérése szempontjából a legfontosabbak: a villám által hordozott töltés értéke, a villámcsatornában lévő áramerősség, az ismétlődő csapások száma egy csatornában és a villámtevékenység intenzitása. Mindezek a paraméterek nem egyedileg meghatározottak, és valószínűségi jellegűek. A villámlás által hordozott töltés a kisülés során egy coulomb töredékeiből több tíz coulombra ingadozik. Az ismétlődő villámlás által a földbe ejtett átlagos töltés 15-25 C. Tekintettel arra, hogy egy villámkisülés átlagosan három komponenst tartalmaz, ezért egy komponens során körülbelül 5-8 C-ot visznek át a talajra. Ebből a teljes adott töltésfelhalmozás mintegy 60%-a a vezetőcsatornába áramlik, ami 3-5 C. Egy villámcsapás a föld felszínének sík részein 10-50 C-os (átlagosan 25 C-os), míg a hegyekben 30-100 C-os (átlagosan 60 C-os) töltést hordoz, a televízióba való kisülésekkel. a töltés eléri a 160 C-ot.

A földbe történő villámkisülések során a túlnyomó többségben (85-90%) negatív töltés kerül át a talajba. Az ismétlődő villámlás során a talajba áramló töltés a medál töredékeitől a 100 C-ig vagy még többig terjed. Ennek a töltésnek az átlagos értéke megközelíti a 20 C-ot. Úgy tűnik, hogy a zivatarok során a földbe felszabaduló töltés jelentős szerepet játszik a föld negatív töltésének fenntartásában. A zivatartevékenység intenzitása a különböző éghajlati régiókban nagyon eltérő. Általános szabály, hogy az év folyamán a zivatarok száma minimális az északi régiókban, és fokozatosan növekszik dél felé, ahol magas páratartalom és hőség hozzájárulnak a zivatarfelhők kialakulásához. Ez a tendencia azonban nem mindig figyelhető meg. A középső szélességeken (például a kijevi régióban) is vannak zivatartevékenység központjai, ahol kedvező feltételeket teremtenek a helyi zivatarok kialakulásához.

A zivatartevékenység intenzitását általában az évenkénti zivataros napok számával, vagy a zivatarok éves teljes időtartamával órában kifejezve jellemzik. Az utolsó jellemző helyesebb, mivel a földbe csapások száma nem a zivatarok számától, hanem azok teljes időtartamától függ. A zivataros napok vagy órák számát egy évben a meteorológiai állomások hosszú távú megfigyelései alapján határozzák meg, amelyek általánosítása lehetővé teszi a zivatartevékenység térképeinek elkészítését, amelyeken egyenlő időtartamú zivatarvonalak rajzolódnak ki - izoceráni vonalak. A zivatarok átlagos időtartama egy zivatarnapra Oroszország és Ukrajna európai részének területén 1,5-2 óra.

Az ókori emberek nem mindig tekintették a zivatart és a villámlást, valamint a kísérő mennydörgést az istenek haragjának megnyilvánulásának. Például a helléneknél a mennydörgés és a villámlás a legfőbb hatalom jelképe volt, míg az etruszkok jeleknek: ha keletről villámot láttak, az azt jelentette, hogy minden rendben lesz, ha pedig nyugaton szikrázott, ill. északnyugat, fordítva.

Az etruszkok gondolatát átvették a rómaiak, akik meg voltak győződve arról, hogy egy villámcsapás jobb oldal elegendő ok arra, hogy elhalasszuk az aznapi tervet. A japánok érdekesen értelmezték a mennyei szikrákat. Két vadzsrát (villámot) tartottak Aizen-meo, az együttérzés istenének szimbólumának: az egyik szikra az istenség fején volt, a másikat a kezében tartotta, elnyomva vele az emberiség minden negatív vágyát.

A villám egy hatalmas elektromos kisülés, amelyet mindig villámlás és mennydörgés kísér (a légkörben jól látható egy fára emlékeztető fénylő kisülési csatorna). Ugyanakkor a villámcsapás szinte soha nem egy, általában kettő, három követi, és gyakran több tíz szikrát is elér.

Ezek a kisülések szinte mindig gomolyfelhőkben, esetenként stratonimbusfelhőkben keletkeznek. nagy méretek: a felső határ gyakran eléri a hét kilométert a bolygó felszíne felett, míg az alsó része szinte érintheti a talajt, nem marad ötszáz méternél magasabban. Villám keletkezhet egy felhőben és a közeli villamosított felhők között, valamint a felhő és a talaj között.

A zivatarfelhő nagy mennyiségű, jég formájában kondenzált gőzből áll (három kilométert meghaladó magasságban szinte mindig jégkristályok, mivel itt a hőmérséklet nem emelkedik nulla fölé). Mielőtt a felhőből zivatar válna, jégkristályok kezdenek aktívan mozogni benne, miközben a felmelegedett felületről felszálló meleg levegőáramok segítik a mozgást.

A légtömegek kisebb jégdarabokat visznek felfelé, amelyek mozgás közben folyamatosan nagyobb kristályokkal ütköznek. Ennek eredményeként a kisebb kristályok pozitív töltésűek, a nagyobbak negatív töltésűek.

Miután a kis jégkristályok összegyűlnek a tetején és a nagyok alul, a felhő teteje pozitív töltésű, az alja negatív töltésű. Így az elektromos térerősség a felhőben rendkívül magas szintet ér el: egymillió voltot méterenként.

Amikor ezek az ellentétes töltésű régiók ütköznek egymással, az érintkezési pontokon az ionok és az elektronok egy csatornát alkotnak, amelyen keresztül minden töltött elem lerohan, és elektromos kisülés jön létre - villámlás. Ekkor olyan erős energia szabadul fel, hogy ereje elegendő lenne egy 100 wattos izzó 90 napig tartó áramellátására.

A csatorna közel 30 000 Celsius-fokra, a Nap hőmérsékletének ötszörösére melegszik fel, és erős fényt bocsát ki (a villanás jellemzően csak háromnegyed másodpercig tart). A csatorna kialakulása után a zivatarfelhő kisülni kezd: az első kisülést két, három, négy vagy több szikra követi.

A villámcsapás robbanáshoz hasonlít, és lökéshullám kialakulását idézi elő, ami rendkívül veszélyes minden élőlény számára, amely a csatorna közelében találja magát. A magától néhány méterre lévő legerősebb elektromos kisülés lökéshulláma közvetlen áramütés nélkül is képes fákat törni, sérüléseket vagy agyrázkódást okozni:

• A csatornától legfeljebb 0,5 m távolságban a villámlás elpusztíthatja a gyenge szerkezeteket és megsérülhet az ember;
• 5 méteres távolságig az épületek érintetlenek maradnak, de kiüthetik az ablakokat és elkábíthatják az embert;
• Nagy távolságokon a lökéshullám negatív következményei nem viszi és bemegy hanghullám mennydörgésként ismert.

Mennydörgés gurul

Néhány másodperccel a villámcsapás rögzítése után a csatorna mentén megnövekedett nyomás következtében a légkör 30 ezer Celsius-fokra melegszik fel. Ennek eredményeként a levegő robbanásveszélyes rezgései keletkeznek, és mennydörgés lép fel. A mennydörgés és a villámlás szorosan összefügg egymással: a kisülés hossza gyakran nyolc kilométer körül mozog, így a különböző részeiről érkező hang eléri. más idő, mennydörgést képezve.

Érdekes módon a mennydörgés és a villámlás között eltelt idő mérésével megtudhatja, milyen messze van a zivatar epicentruma a megfigyelőtől.

Ehhez meg kell szoroznia a villámlás és a mennydörgés közötti időt a hangsebességgel, amely 300 és 360 m / s között van (például ha az időintervallum két másodperc, akkor a zivatar epicentruma valamivel több, mint 600 méterre a megfigyelőtől, és ha három - kilométer távolságra). Ez segít meghatározni, hogy a vihar távolodik-e vagy közeledik.

Csodálatos tűzgolyó

Az egyik legkevésbé tanulmányozott, és ezért a természet legrejtélyesebb jelensége a gömbvillám – egy világító plazmagolyó, amely a levegőben mozog. Rejtélyes, mert a gömbvillám keletkezésének elve máig ismeretlen: annak ellenére, hogy van nagy szám hipotézisek, amelyek megmagyarázzák e csodálatos természeti jelenség megjelenésének okait, mindegyik ellen volt kifogás. A tudósok nem tudták kísérleti úton elérni a gömbvillám kialakulását.

A gömbvillám létezhet hosszú időés előre nem látható pályán haladjunk. Például eléggé képes néhány másodpercig a levegőben lógni, majd oldalra rohanni.

Az egyszerű kisüléssel ellentétben mindig van egy plazmagolyó: addig, amíg két vagy több villámlást nem rögzítettek egyszerre. A gömbvillámok mérete 10-20 cm A gömbvillámok jellemzői a fehér, narancssárga vagy kék tónusok, bár gyakran előfordulnak más színek is, a feketéig.

A tudósok még nem határozták meg a gömbvillám hőmérsékleti mutatóit: annak ellenére, hogy számításaik szerint száz és ezer Celsius-fok között kellene ingadoznia, a jelenséghez közel álló emberek nem érezték a gömbvillámból áradó meleget. .

A jelenség tanulmányozásának fő nehézsége az, hogy a tudósoknak ritkán sikerül kijavítaniuk a megjelenését, és a szemtanúk vallomásai gyakran megkérdőjelezik azt a tényt, hogy az általuk megfigyelt jelenség valóban gömbvillám volt. Először is a tanúvallomások abban különböznek, hogy milyen körülmények között jelent meg: alapvetően zivatar idején volt látható.

A jelek szerint szép napon is megjelenhet a gömbvillám: leereszkedhet a felhőkből, felbukkanhat a levegőben, vagy valamilyen tárgy (fa vagy oszlop) hatására jelenhet meg.

Még egy jellemző tulajdonság a gömbvillám a zárt helyiségekbe való behatolás, még a pilótafülkékben is előfordult már (a tűzgolyó áthatol az ablakokon, leereszkedhet a szellőzőcsatornákon, sőt ki is repülhet a konnektorból vagy a tévéből). Többször dokumentáltak olyan helyzeteket is, amikor a plazmagolyót egy helyen rögzítették, és folyamatosan ott jelent meg.

A gömbvillám megjelenése gyakran nem okoz gondot (csendben mozog a légáramlatokban, és elrepül vagy egy idő után eltűnik). De a szomorú következmények akkor is feltűntek, amikor felrobbant, azonnal elpárologtatta a közelben lévő folyadékot, megolvadt az üveg és a fém.

Lehetséges veszélyek

Mivel a gömbvillám megjelenése mindig váratlan, ha ezt az egyedülálló jelenséget látja a közelben, a lényeg, hogy ne essen pánikba, ne mozduljon élesen és ne rohanjon sehova: a tűzvillám nagyon érzékeny a levegő rezgéseire. Csendesen el kell hagyni a labda röppályáját, és meg kell próbálni a lehető legtávolabb maradni tőle. Ha az ember bent van, lassan az ablaknyíláshoz kell sétálnia, és ki kell nyitnia az ablakot: sok történet létezik, amikor egy veszélyes labda elhagyta a lakást.

A plazmagolyóba semmit nem lehet bedobni: eléggé felrobbanhat, és ez nem csak égési sérülésekkel vagy eszméletvesztéssel jár, hanem szívleállással is. Ha megtörtént, hogy az elektromos labda elkapott egy embert, át kell vinni egy szellőztetett helyiségbe, melegebbre kell csomagolni, szívmasszázst kell végezni, mesterséges lélegeztetésés azonnal hívjon orvost.

Mi a teendő zivatar esetén

Amikor vihar kezdődik, és látja a villámlás közeledését, menedéket kell találnia, és el kell bújnia az időjárás elől: a villámcsapás gyakran végzetes, és ha az emberek túlélik, gyakran mozgássérültek maradnak.

Ha nincs a közelben épület, és az ember éppen a mezőn tartózkodik, akkor figyelembe kell vennie, hogy jobb, ha egy barlangban elbújik a zivatar elől. De tanácsos kerülni a magas fákat: a villám általában a legnagyobb növényt célozza meg, és ha a fák egyforma magasságúak, akkor valamibe esik, ami jobban vezeti az áramot.

A különálló épületek, építmények villámcsapás elleni védelmére általában magas árbocot szerelnek a közelükbe, amelynek tetejére hegyes fémrúd van rögzítve, biztonságosan egy vastag dróthoz csatlakozik, a másik végén pedig egy fémtárgy van eltemetve a mélyben. talaj. A működési séma egyszerű: egy zivatarfelhőből származó rúd mindig a felhővel ellentétes töltéssel van feltöltve, amely a vezetéken lefolyva a föld alatt semlegesíti a felhő töltését. Ezt az eszközt villámhárítónak hívják, és a városok és más emberi települések minden épületére felszerelik.