Polárne svetlá. Blesk ako zázrak prírody

Mraky roztiahli svoje krídla a zablokovali nás pred slnkom...

Prečo niekedy počujeme hromy a vidíme blesky, keď prší? Odkiaľ pochádzajú tieto ohniská? Teraz vám o tom povieme podrobne.

Čo je to blesk?

Čo je blesk? Ide o úžasný a veľmi tajomný prírodný úkaz. Takmer vždy sa to stane počas búrky. Niektorí sú ohromení, niektorí sú vystrašení. Básnici píšu o bleskoch, vedci tento jav skúmajú. Veľa však zostáva nevyriešených.

Jedna vec je istá - je to obrovská iskra. Akoby vybuchla miliarda žiaroviek! Jeho dĺžka je obrovská - niekoľko stoviek kilometrov! A je od nás veľmi ďaleko. Preto to najskôr vidíme a až potom počujeme. Hrom je „hlas“ blesku. Svetlo sa k nám predsa dostane rýchlejšie ako zvuk.

A blesky sa dejú aj na iných planétach. Napríklad na Marse alebo Venuši. Bežný blesk trvá len zlomok sekundy. Pozostáva z niekoľkých kategórií. Blesk sa niekedy objaví celkom nečakane.

Ako sa tvorí blesk?

Blesk sa zvyčajne rodí v búrkovom oblaku, vysoko nad zemou. Búrkové mraky sa objavia, keď vzduch začne byť veľmi horúci. To je dôvod, prečo sú po vlne horúčav úžasné búrky. Miliardy nabitých častíc doslova letia na miesto, kde vznikajú. A keď ich je veľmi, veľmi veľa, vzplanú. Odtiaľ pochádza blesk – z búrkového mraku. Dokáže dopadnúť na zem. Zem ju priťahuje. Môže však vybuchnúť aj v samotnom oblaku. Všetko závisí od toho, o aký druh blesku ide.

Aké druhy bleskov existujú?

Existujú rôzne typy bleskov. A o tomto musíte vedieť. Toto nie je len „stužka“ na oblohe. Všetky tieto „stuhy“ sa navzájom líšia.

Blesk je vždy úder, vždy je to výboj medzi niečím. Je ich viac ako desať! Zatiaľ vymenujme len tie najzákladnejšie a k nim pripojíme obrázky bleskov:

• Medzi búrkovým mrakom a zemou. Sú to tie isté „stuhy“, na ktoré sme zvyknutí.

Medzi vysokým stromom a oblakom. Rovnaká „stužka“, ale úder smeruje opačným smerom.

Zips so stuhou - keď nie je jedna „stuha“, ale niekoľko paralelne.

• Medzi cloudom a cloudom alebo jednoducho „hrané“ v jednom cloude. Tento typ blesku možno často vidieť počas búrky. Len si treba dávať pozor.

• Existujú aj horizontálne blesky, ktoré sa vôbec nedotýkajú zeme. Sú obdarení kolosálnou silou a považujú sa za najnebezpečnejšie

• A každý počul o guľovom blesku! Len málokto ich videl. Ešte menej je tých, ktorí by ich chceli vidieť. A sú aj ľudia, ktorí neveria v ich existenciu. Ale guľový blesk existuje! Takéto blesky sa ťažko fotia. Rýchlo vybuchne, aj keď sa môže „prechádzať“, ale je lepšie, aby sa osoba vedľa nej nehýbala - je to nebezpečné. Takže tu nie je čas na kameru.

• Typ blesku s veľmi krásnym názvom – „Oheň svätého Elma“. Ale nie je to úplne blesk. Toto je žiara, ktorá sa objavuje na konci búrky na špicatých budovách, lampášoch a stožiaroch lodí. Tiež iskra, ale neblednúca a nie nebezpečná. St. Elmo's Fire je veľmi krásny.

• Sopečný blesk nastáva pri výbuchu sopky. Samotná sopka už má náboj. To je pravdepodobne to, čo spôsobuje blesk.

• Sprite blesk je niečo, čo nemôžete vidieť zo Zeme. Objavujú sa nad oblakmi a málokto ich zatiaľ študuje. Tieto blesky vyzerajú ako medúzy.

• Bodkovaný blesk sa takmer neskúmal. Dá sa to vidieť veľmi zriedkavo. Vizuálne to naozaj vyzerá ako bodkovaná čiara – akoby sa roztápala blesková stuha.

Toto sú rôzne druhy bleskov. Platí pre nich len jeden zákon – elektrický výboj.

Záver.

Dokonca aj v dávnych dobách bol blesk považovaný za znak aj hnev bohov. Predtým bola záhadou a zostáva ňou aj teraz. Bez ohľadu na to, ako ho rozložia na najmenšie atómy a molekuly! A vždy je to neuveriteľne krásne!

Premýšľali ste niekedy nad tým, prečo vtáky sedia na vysokonapäťových drôtoch a človek zomrie, keď sa dotkne drôtov? Všetko je veľmi jednoduché - sedia na drôte, ale vtákom nepreteká žiadny prúd, ale ak vták máva krídlom a súčasne sa dotýka dvoch fáz, zomrie. Takto zvyčajne zomierajú veľké vtáky ako sú bociany, orly, sokoly.

Rovnako sa človek môže dotknúť fázy a nič sa mu nestane, ak ním nepreteká prúd, na to si treba obuť pogumované čižmy a nedajbože sa dotýkať steny alebo kovu.

Elektrický prúd môže zabiť človeka v zlomku sekundy, zasiahne bez varovania. Blesk zasiahne Zem stokrát za sekundu a viac ako osem miliónovkrát za deň. Táto sila prírody je päťkrát teplejšia ako povrch slnka. Elektrický výboj zasiahne silou 300 000 ampérov a milión voltov za zlomok sekundy. IN Každodenný život Myslíme si, že môžeme ovládať elektrinu, ktorá poháňa naše domovy, naše vonkajšie svetlá a teraz aj naše autá. Ale elektrina v jej pôvodnej podobe sa nedá ovládať. A blesk je elektrina v obrovskom rozsahu. A predsa blesk zostáva veľkou záhadou. Môže udrieť nečakane a jeho cesta môže byť nepredvídateľná.

Blesky na oblohe neškodia, ale jeden z desiatich bleskov udrie na zemský povrch. Blesk je rozdelený do mnohých vetiev, z ktorých každá je schopná zasiahnuť osobu nachádzajúcu sa v epicentre. Keď človeka zasiahne blesk, prúd môže prejsť z jednej osoby na druhú, ak sa dostanú do kontaktu.

Existuje pravidlo tridsiatich a tridsiatich: ak uvidíte blesk a začujete hrom o menej ako tridsať sekúnd neskôr, musíte vyhľadať úkryt a potom musíte počkať tridsať minút od posledného úderu hromu, kým vyjdete von. Ale blesk nie vždy poslúchne prísny rozkaz.

Medzi nimi je taký atmosférický jav ako hrom jasná obloha. Blesk, ktorý zanecháva mrak, často prejde až šestnásť kilometrov, kým dopadne na zem. Inými slovami, blesk sa môže objaviť z ničoho nič. Blesk potrebuje vietor a vodu. Keď silný vietor zdvíha vlhký vzduch, vytvárajú sa podmienky na vznik ničivých búrok.

Nie je možné rozložiť na komponenty niečo, čo sa zmestí do milióntiny sekundy. Jedna falošná viera je, že vidíme blesk, keď sa pohybuje k zemi, ale to, čo v skutočnosti vidíme, je spiatočná cesta blesku do neba. Blesk nie je jednosmerný úder do zeme, ale je to vlastne prstenec, cesta v dvoch smeroch. Záblesk blesku, ktorý vidíme, je takzvaný spätný úder, posledná fáza cyklu. A keď spätný úder blesku ohreje vzduch, objaví sa vizitka- hrom. Spätná cesta blesku je tá časť blesku, ktorú vidíme ako záblesk a počujeme ako hrom. Spätný prúd tisícok ampérov a miliónov voltov sa rúti zo zeme do oblaku.

Blesky pravidelne zabíjajú ľudí v interiéri elektrickým prúdom. Do konštrukcie sa môže dostať rôznymi spôsobmi, cez odtokové rúry a vodovodné potrubia. Blesk môže preniknúť do elektrického vedenia, ktorého prúdová sila v bežnom dome nedosahuje dvesto ampérov a preťažuje elektrické vedenie skokovo z dvadsaťtisíc na dvestotisíc ampérov. Azda najnebezpečnejšia cesta u vás doma vedie priamo do vašej ruky cez telefón. K takmer dvom tretinám elektrických šokov v interiéri dochádza, keď ľudia počas úderu blesku zdvihnú telefón na pevnú linku. Bezdrôtové telefóny sú bezpečnejšie počas búrok, ale blesk môže zabiť elektrickým prúdom niekoho, kto stojí v blízkosti základne telefónu. Ani bleskozvod vás nemôže ochrániť pred všetkými bleskami, pretože nie je schopný zachytiť blesky na oblohe.

O povahe blesku

Existuje niekoľko rôznych teórií vysvetľujúcich pôvod blesku.

Zvyčajne spodná časť oblaku nesie záporný náboj a horná časť nesie kladný náboj, vďaka čomu je systém mrak-zem ako obrovský kondenzátor.

Keď je rozdiel elektrického potenciálu dostatočne veľký, medzi zemou a oblakom alebo medzi dvoma časťami oblaku dôjde k výboju známemu ako blesk.

Je nebezpečné byť v aute počas blesku?

V jednom z týchto experimentov bol metrový umelý smrtiaci blesk namierený na oceľovú strechu auta, v ktorom sedel človek. Blesk prešiel cez obal bez zranení človeka. Ako sa to stalo? Keďže náboje na nabitom objekte sa navzájom odpudzujú, majú tendenciu pohybovať sa čo najďalej od seba.

V prípade dutého mechanického guľôčkového pí valca sú náboje rozložené po vonkajšom povrchu predmetu. Podobne, ak blesk zasiahne kovovú strechu auta, potom sa odpudzujúce elektróny extrémne rýchlo rozšíria po povrchu auta a prejsť jeho telom do zeme. Preto blesk pozdĺž povrchu kovového auta ide do zeme a nedostane sa dovnútra auta. Z rovnakého dôvodu je kovová klietka dokonalou ochranou pred bleskom. V dôsledku zásahu umelého blesku do auta s napätím 3 milióny voltov sa potenciál auta a tela človeka v ňom zvýši na takmer 200 tisíc voltov. Zároveň človek nezažije ani najmenšiu známku elektrického šoku, pretože medzi žiadnymi bodmi jeho tela nie je potenciálny rozdiel.

To znamená, že pobyt v dobre uzemnenej budove s kovovým rámom, ktorých je v moderných mestách veľa, takmer úplne chráni pred bleskom.

Ako si vysvetliť, že vtáky sedia na drôtoch úplne pokojne a beztrestne?

Telo sediaceho vtáka je ako vetva reťaze ( paralelné pripojenie). Odpor tejto vetvy s vtákom je oveľa väčší ako odpor drôtu medzi nohami vtáka. Preto je sila prúdu v tele vtáka zanedbateľná. Ak by sa vták, sediaci na drôte, dotkol krídlom alebo chvostom stĺpa, alebo by bol inak spojený so zemou, bol by okamžite zabitý prúdom, ktorý by sa ním rútil do zeme.

Zaujímavé fakty o bleskoch

Priemerná dĺžka blesku je 2,5 km. Niektoré výboje siahajú až do vzdialenosti 20 km v atmosfére.

Blesky sú prospešné: dokážu zo vzduchu vytrhnúť milióny ton dusíka, naviazať ho a poslať do zeme, čím pôdu zúrodnia.

Saturnove blesky sú miliónkrát silnejšie ako Zemské.

Výboj blesku zvyčajne pozostáva z troch alebo viacerých opakovaných výbojov - impulzov sledujúcich rovnakú dráhu. Intervaly medzi po sebe nasledujúcimi impulzmi sú veľmi krátke, od 1/100 do 1/10 s (to spôsobuje blikanie blesku).

Každú sekundu na Zemi blikne asi 700 bleskov. Svetové centrá búrok: ostrov Jáva - 220, rovníková Afrika - 150, južné Mexiko - 142, Panama - 132, stredná Brazília - 106 búrkových dní v roku. Rusko: Murmansk - 5, Archangeľsk - 10, Petrohrad - 15, Moskva - 20 búrkových dní v roku.

Vzduch v zóne bleskového kanála sa takmer okamžite zahreje na teplotu 30 000 - 33 000 ° C. V priemere na svete ročne zomrie na úder blesku asi 3 000 ľudí

Štatistiky uvádzajú, že každých 5 000 – 10 000 letových hodín udrie do lietadla jeden blesk, našťastie takmer všetky poškodené lietadlá naďalej lietajú.

Napriek drvivej sile blesku je ochrana pred ním celkom jednoduchá. Počas búrky by ste mali okamžite opustiť otvorené priestranstvá, za žiadnych okolností sa neskrývať pod izolovanými stromami alebo byť v blízkosti vysokých stožiarov a elektrických vedení. V rukách by ste nemali držať oceľové predmety. Počas búrok tiež nemôžete používať rádiovú komunikáciu, mobilné telefóny. Televízory, rádiá a elektrické spotrebiče musia byť v interiéri vypnuté.

Bleskozvody chránia budovy pred poškodením bleskom z dvoch dôvodov: umožňujú, aby náboj indukovaný na budove prúdil do vzduchu a keď blesk zasiahne budovu, znesie ho do zeme.

Ak sa ocitnete v búrke, mali by ste sa vyhnúť úkrytu v blízkosti jednotlivých stromov, živých plotov, vyvýšených miest a pobytu na otvorených priestranstvách.

Už pred 250 rokmi známy americký vedec a verejná osobnosť Benjamin Franklin zistil, že blesk je elektrický výboj. Stále však nebolo možné úplne odhaliť všetky tajomstvá, ktoré si blesk uchováva: študovať ho prírodný úkazťažké a nebezpečné.

(20 fotiek blesku + video Blesk v spomalenom zábere)

Vo vnútri oblakov

Hromový mrak nemožno zamieňať s obyčajným mrakom. Jeho ponurá, olovená farba sa vysvetľuje jeho veľkou hrúbkou: spodný okraj takého oblaku visí vo vzdialenosti nie viac ako kilometer nad zemou, zatiaľ čo horný okraj môže dosiahnuť výšku 6-7 kilometrov.

Čo sa deje v tomto oblaku? Vodná para, ktorá tvorí oblaky, zamrzne a existuje vo forme ľadových kryštálikov. Stúpajúce prúdy vzduchu prichádzajúce zo zohriatej zeme nesú malé kúsky ľadu nahor a nútia ich neustále narážať na veľké, ktoré sa usadzujú.

Mimochodom, v zime sa Zem ohrieva menej a v tomto ročnom období sa prakticky nevytvárajú silné vzostupné toky. Preto sú zimné búrky mimoriadne vzácnym javom.

Pri kolíziách kusy ľadu elektrizujú, rovnako ako keď sa o seba trú rôzne predmety, napríklad hrebeň na vlasoch. Navyše malé kúsky ľadu získavajú kladný náboj a veľké - záporný. Pre tento dôvod vrchná časť Bleskový oblak získava kladný náboj a spodný záporný náboj. Na každom metri vzdialenosti vzniká potenciálny rozdiel stoviek tisíc voltov – medzi oblakom a zemou, ako aj medzi časťami oblaku.

Vývoj blesku

Vývoj bleskov začína tým, že na nejakom mieste v oblaku sa objaví centrum so zvýšenou koncentráciou iónov - molekúl vody a plynov, ktoré tvoria vzduch, ktorému boli elektróny odobraté alebo do ktorých boli elektróny pridané.

Podľa jednej hypotézy sa takéto ionizačné centrum získa zrýchlením v elektrickom poli voľných elektrónov, vždy prítomných vo vzduchu v malých množstvách, a ich zrážkou s neutrálnymi molekulami, ktoré sú okamžite ionizované.

Podľa inej hypotézy prvotný šok spôsobujú kozmické lúče, ktoré neustále prenikajú do našej atmosféry a ionizujú molekuly vzduchu.

Ionizovaný plyn je dobrý vodič elektriny, takže cez ionizované oblasti začne pretekať prúd. Ďalej - viac: prechádzajúci prúd ohrieva ionizačnú oblasť, čo spôsobuje stále viac vysokoenergetických častíc, ktoré ionizujú blízke oblasti - bleskový kanál sa šíri veľmi rýchlo.

Nasledovanie vodcu

V praxi sa proces vývoja blesku vyskytuje v niekoľkých fázach. Po prvé, predná hrana vodivého kanála, nazývaná „vodič“, sa pohybuje v skokoch niekoľko desiatok metrov, pričom zakaždým mierne mení smer (to spôsobuje, že blesk vyzerá kľukato). Navyše rýchlosť postupu „vodcu“ môže v niektorých momentoch dosiahnuť 50 000 kilometrov za jednu sekundu.

Nakoniec sa „vodca“ dostane na zem alebo inú časť oblaku, ale ešte to tak nie je hlavné pódiumďalší vývoj blesku. Po tom, čo sa ionizovaný kanál, ktorého hrúbka môže dosiahnuť niekoľko centimetrov, „rozbije“, nabité častice sa ním preháňajú obrovskou rýchlosťou – až 100-tisíc kilometrov za jednu sekundu – je to samotný blesk.

Prúd v kanáli je stovky a tisíce ampérov a teplota vo vnútri kanála zároveň dosahuje 25 000 stupňov - preto blesk dáva taký jasný záblesk, viditeľný na desiatky kilometrov. A okamžité teplotné zmeny o tisíce stupňov vytvárajú obrovské rozdiely v tlaku vzduchu, šíriace sa vo forme zvukovej vlny – hromu. Táto fáza trvá veľmi krátko – tisíciny sekundy, ale energia, ktorá sa uvoľní, je obrovská.

Záverečná fáza

V konečnej fáze rýchlosť a intenzita pohybu náboja v kanáli klesá, ale stále zostáva dosť veľká. Práve tento moment je najnebezpečnejší: posledná fáza môže trvať len desatiny (alebo ešte menej) sekundy. Takýto pomerne dlhodobý vplyv na predmety na zemi (napríklad suché stromy) často vedie k požiarom a zničeniu.

Okrem toho sa záležitosť spravidla neobmedzuje na jeden výboj - noví „vodcovia“ sa môžu pohybovať po vychodenej ceste, čo spôsobuje opakované výboje na tom istom mieste, pričom počet dosahuje niekoľko desiatok.

Napriek tomu, že blesk je ľudstvu známy už od objavenia sa samotného človeka na Zemi, dodnes nie je úplne preskúmaný.

Výboje blesku ( blesk) je najbežnejším zdrojom prirodzene sa vyskytujúcich silných elektromagnetických polí. Blesk je typ výboja plynu s veľmi dlhou iskrou. Celková dĺžka bleskového kanála dosahuje niekoľko kilometrov a značná časť tohto kanála sa nachádza vo vnútri búrkového mraku. Blesk Príčinou blesku je vznik veľkého objemového elektrického náboja.

Obyčajný zdroj blesku sú búrkové oblaky cumulonimbus, ktoré nesú nahromadenie kladných a záporných elektrických nábojov v hornej a dolnej časti oblaku a okolo tohto oblaku vytvárajú elektrické polia so zvyšujúcou sa intenzitou. Vznik takýchto vesmírnych nábojov rôznych polarít v oblaku (polarizácia oblakov) je spojený s kondenzáciou v dôsledku ochladzovania vodnej pary stúpajúcich prúdov teplého vzduchu na kladných resp. záporné ióny(kondenzačné centrá) a oddeľovanie nabitých kvapiek vlhkosti v oblaku pod vplyvom intenzívnych vzostupných termálnych prúdov vzduchu. Vzhľadom na to, že v oblaku sa vytvára niekoľko navzájom izolovaných zhlukov nábojov (v spodnej časti oblaku sa hromadia najmä náboje negatívnej polarity).

Výboje blesku tým vonkajšie znaky možno rozdeliť do niekoľkých typov. Bežný typ - lineárny blesk, s odrodami: stuha, raketa, cikcak a rozvetvená. Najvzácnejším typom výbojov je guľový blesk. Sú známe výboje nazývané „Oheň svätého Elma“ a „Žiar Ánd“. Blesk sa zvyčajne vyskytuje viackrát, t.j. pozostáva z niekoľkých jednotlivých výbojov vyvíjajúcich sa pozdĺž tej istej dráhy a každý výboj, rovnako ako výboj získaný v laboratórnych podmienkach, začína vodičom a končí reverzným (hlavným) výbojom. Rýchlosť klesania zvodcu prvého jednotlivého výboja je približne 1500 km/s, rýchlosť zvodcov ďalších výbojov dosahuje 2000 km/s a rýchlosť spätného výboja sa pohybuje v rozmedzí 15 000 - 150 000 km/s, t.j. 0,05 až 0,5 rýchlosti Sveta. Vedúci kanál, ako kanál akéhokoľvek streamera, je naplnený plazmou, a preto má určitú vodivosť.

Horný koniec vedúceho kanála je pripojený k jednému z nabitých centier v oblaku, takže časť nábojov tohto centra prúdi do vedúceho kanála. Rozloženie náboja v kanáli by malo byť nerovnomerné a smerom ku koncu by sa malo zvyšovať. Niektoré nepriame merania však naznačujú, že absolútna hodnota náboja na vedúcej hlave je malá a podľa prvej aproximácie možno kanál považovať za rovnomerne nabitý s lineárnou hustotou náboja S. Celkový náboj vo vodiacom kanáli v tomto prípade sa rovná Q = S*l, kde l je dĺžka kanála a jeho hodnota je zvyčajne asi 10 % hodnoty náboja, ktorý stečie do zeme pri jednom výboji blesku. V 70-80% všetkých prípadov má tento náboj zápornú polaritu. Keď sa vodiaci kanál pohybuje, vplyvom elektrického poľa, ktoré vytvára v zemi, sa náboje posúvajú a náboje opačného znamienka ako vedúce náboje (zvyčajne kladné náboje) majú tendenciu byť umiestnené čo najbližšie k hlave vedúceho kanála. kanál. V prípade homogénnej pôdy sa tieto náboje hromadia priamo pod vodiacim kanálom.

Ak je pôda heterogénna a jej hlavná časť má veľkú odpor, náboje sú sústredené v oblastiach s vysokou vodivosťou (rieky, podzemné vody). V prítomnosti uzemnených, týčiacich sa objektov (bleskozvody, komíny, vysoké budovy, stromy zmáčané dažďom) sú nálože ťahané na vrchol objektu, čím sa tam vytvára značná intenzita poľa. V prvých fázach vývoja vedúceho kanála je sila elektrického poľa na jeho čele určená vlastnými nábojmi vedúceho a zhlukmi vesmírnych nábojov umiestnených pod mrakom. Trajektória vodcu nie je spojená s pozemskými objektmi. Keď vodca klesá, nahromadenie nábojov na zemi a vyvýšených objektoch začína mať čoraz väčší vplyv. Od určitej výšky hlavy vodcu (výška orientácie) sa intenzita poľa v jednom zo smerov ukáže ako najväčšia a vodca je orientovaný na jeden z pozemných objektov. Prirodzene, v tomto prípade sú ovplyvnené predovšetkým vyvýšené objekty a plochy pôdy so zvýšenou vodivosťou (selektívna náchylnosť). Od veľmi vysokých objektov sa smerom k vodcovi vyvíjajú counter leaders, ktorých prítomnosť pomáha orientovať blesk na daný objekt.

Potom, čo vedúci kanál dosiahne zem alebo protivodič, začne spätný výboj, počas ktorého vedúci kanál získa potenciál takmer rovný potenciálu zeme. Na čele stúpajúceho spätného výboja je oblasť so zvýšenou intenzitou elektrického poľa, pod vplyvom ktorej dochádza k reštrukturalizácii kanála, sprevádzanej zvýšením hustoty plazmového náboja z 10^13 - 10 ^14 až 10^16 - 10^19 1/m3, vďaka čomu sa vodivosť kanála zvýši najmenej 100-krát. Pri vývoji spätného výboja prechádza miestom dopadu prúd iM = v, kde v je rýchlosť spätného výboja. Proces, ktorý nastáva počas prechodu vedúceho výboja na spätný výboj, je v mnohých ohľadoch podobný procesu vertikálneho nabitého skratu drôtu k zemi.

Ak je nabitý vodič pripojený k zemi cez odpor r, potom sa prúd v uzemňovacom bode rovná: kde z = charakteristická impedancia vodiča. Teda aj počas výboja blesku bude prúd v mieste zásahu rovný v iba s odporom uzemnenia, rovná nule. Keď sú uzemňovacie odpory odlišné od nuly, prúd v mieste nárazu klesá. Je dosť ťažké kvantifikovať tento pokles, pretože vlnovú impedanciu bleskového kanála možno len približne odhadnúť. Existuje dôvod domnievať sa, že charakteristická impedancia bleskového kanála klesá so zvyšujúcim sa prúdom, pričom priemerná hodnota je približne 200 - 300 Ohmov. V tomto prípade, keď sa uzemňovací odpor objektu zmení z 0 na 30 Ohmov, prúd v objekte sa zmení len o 10 %. V ďalšom budeme takéto objekty nazývať dobre uzemnené a predpokladáme, že nimi prechádza plný bleskový prúd iM = v. Základné parametre blesku a intenzita búrkovej činnosti Blesky s vysokými prúdmi sa vyskytujú veľmi zriedkavo. Blesky s prúdmi 200 kA sa teda vyskytujú v 0,7...1,0 % prípadov z celkového počtu pozorovaných výbojov.

Počet prípadov zásahu bleskom s hodnotou prúdu 20 kA je asi 50 %. Preto je zvykom uvádzať hodnoty amplitúd bleskových prúdov vo forme pravdepodobnostných kriviek (distribučných funkcií), pre ktoré je na osi y vynesená pravdepodobnosť výskytu bleskových prúdov s maximálnou hodnotou. Základné kvantitatívne charakteristiky blesk je prúd pretekajúci zasiahnutým objektom, ktorý je charakterizovaný maximálnou hodnotou iM, priemernou strmosťou čela a dobou trvania impulzu ti, ktorá sa rovná času poklesu prúdu na polovicu maximálnej hodnoty. V súčasnosti najväčší počet K dispozícii sú údaje o maximálnych hodnotách bleskového prúdu, ktorých meranie sa vykonáva najjednoduchšími meracími prístrojmi - magnetickými záznamníkmi, čo sú valcové tyče vyrobené z oceľových pilín alebo drôtov zalisovaných do plastu. Magnetické záznamníky sú inštalované v blízkosti vysokých objektov (bleskové tyče, podpery prenosových vedení) a sú umiestnené pozdĺž elektrických vedení magnetické pole, ku ktorému dochádza pri prechode bleskového prúdu cez objekt. Nakoľko sa na výrobu záznamníkov používajú materiály s vysokou koercitívnou silou, zachovávajú si veľkú zvyškovú magnetizáciu.

Meraním tejto magnetizácie je možné pomocou kalibračných kriviek určiť maximálnu hodnotu magnetizačného prúdu. Merania magnetickými zapisovačmi neposkytujú veľkú presnosť, no túto nevýhodu čiastočne kompenzuje obrovský počet meraní, ktoré sa v súčasnosti rátajú na desaťtisíce. Umiestnením rámu uzavretého na indukčnú cievku do blízkosti postihnutého objektu môžete merať sklon bleskového prúdu pomocou magnetického záznamníka umiestneného vo vnútri cievky. Merania ukázali, že bleskové prúdy sa značne líšia od niekoľkých kiloampérov po stovky kiloampérov, preto sú výsledky meraní prezentované vo forme pravdepodobnostných kriviek (distribučných funkcií) bleskových prúdov, na ktorých je pravdepodobnosť výskytu bleskových prúdov s maximálnou hodnotou presahujúcou hodnotu vyznačený je vynesený na osi x.

Na Ukrajine sa pri výpočte ochrany pred bleskom používa krivka.Pre horské oblasti sú súradnice krivky znížené 2-krát, keďže na krátke vzdialenosti od zeme k oblakom dochádza k bleskom pri nižšej hustote nábojov v zhlukoch, t.j. pravdepodobnosť veľkých prúdov klesá. Je oveľa ťažšie experimentálne určiť strmosť a trvanie impulzu bleskového prúdu, takže množstvo experimentálnych údajov o týchto parametroch je relatívne malé. Trvanie impulzu bleskového prúdu je určené hlavne časom šírenia spätného výboja zo zeme do oblaku, a preto sa pohybuje v relatívne úzkom rozmedzí od 20 do 80-100 μs. Priemerná doba trvania impulzu bleskového prúdu je blízka 50 μs, čo určilo výber štandardného impulzu.

Najdôležitejšie z hľadiska posúdenia bleskovej odolnosti OZE sú: množstvo náboja preneseného bleskom, prúd v bleskovom kanále, počet opakovaných úderov pozdĺž jedného kanála a intenzita bleskovej aktivity. Všetky tieto parametre nie sú určené jednoznačne a majú pravdepodobnostný charakter. Náboj prenesený bleskom kolíše počas procesu výboja v rozsahu od zlomkov coulombu až po niekoľko desiatok coulombov. Priemerná nálož spadnutá do zeme opakovaným bleskom je 15 - 25 C. Vzhľadom na to, že výboj blesku obsahuje v priemere tri zložky, tak počas jednej zložky sa do zeme prenesie cca 5 - 8 C. Z toho asi 60% celej danej akumulácie nábojov prúdi do vedúceho kanála, čo predstavuje 3 - 5 C. Úder blesku do rovinatých oblastí zemského povrchu nesie náboj 10 - 50 C (priemerne 25 C), pri údere blesku v horách - náboj 30 - 100 C (priemerne 60 C), pri výbojoch do televízie veže náboj dosahuje 160 C.

Keď blesk udrie do zeme, drvivá väčšina (85 - 90%) prenesie na zem záporný náboj. Náboj prúdiaci do zeme počas viacerých bleskov sa mení od zlomkov coulombu až po 100 C alebo viac. Priemerná hodnota tohto náboja sa blíži k 20 C. Zdá sa, že náboj uvoľnený do zeme počas búrky hrá významnú úlohu pri udržiavaní negatívneho náboja zeme. Intenzita búrkovej aktivity v rôznych klimatických oblastiach sa veľmi líši. Počet búrok počas roka je spravidla minimálny v severných oblastiach a postupne narastá na juh, kde je vysoká vlhkosť vzduchu resp. teplo prispievajú k tvorbe búrkových oblakov. Tento trend sa však nie vždy dodržiava. V stredných zemepisných šírkach sa nachádzajú centrá búrkovej aktivity (napríklad v oblasti Kyjeva), kde sú vytvorené priaznivé podmienky pre vznik lokálnych búrok.

Intenzita búrkovej aktivity je zvyčajne charakterizovaná počtom búrkových dní za rok alebo celkovým ročným trvaním búrok v hodinách. Posledná charakteristika je správnejšia, pretože počet úderov blesku do zeme nezávisí od počtu búrok, ale od ich celkového trvania. Počet búrkových dní alebo hodín za rok sa určuje na základe dlhodobých pozorovaní meteorologických staníc, ktorých zovšeobecnenie umožňuje kresliť mapy búrkovej činnosti, na ktorých sú zakreslené čiary s rovnakým trvaním búrok - izokeranické čiary . Priemerná dĺžka trvania búrok za deň s búrkami na území európskej časti Ruska a Ukrajiny je 1,5 až 2 hodiny.

Starovekí ľudia nie vždy považovali búrky a blesky, ako aj sprievodné tlesknutie hromu, za prejav hnevu bohov. Napríklad pre Helénov boli hromy a blesky symbolmi najvyššej moci, zatiaľ čo Etruskovia ich považovali za znamenia: ak bolo vidieť blesk z východu, znamenalo to, že všetko bude v poriadku a ak sa zablysne na západe resp. severozápad, to znamenalo opak.

Etruskú myšlienku si osvojili Rimania, ktorí boli presvedčení, že blesk udrie z pravá strana je dostatočný dôvod na odloženie všetkých plánov o jeden deň. Japonci mali zaujímavú interpretáciu nebeských iskier. Dva vadžry (blesky) boli považované za symboly Aizen-meo, boha súcitu: jedna iskra bola na hlave božstva, druhú držal v rukách, čím potláčal všetky negatívne túžby ľudstva.

Blesk je obrovský elektrický výboj, ktorý je vždy sprevádzaný zábleskom a údermi hromu (v atmosfére je jasne viditeľný žiariaci výbojový kanál pripomínajúci strom). Zároveň takmer nikdy nedôjde iba k jednému záblesku, väčšinou po ňom nasledujú dva až tri, často dosahujúce niekoľko desiatok zábleskov.

Tieto výboje sa takmer vždy tvoria v oblakoch typu cumulonimbus, niekedy v oblakoch nimbostratus veľké veľkosti: horná hranica často dosahuje sedem kilometrov nad povrchom planéty, zatiaľ čo spodná časť sa môže takmer dotýkať zeme a nezostáva vyššie ako päťsto metrov. Blesky sa môžu tvoriť v jednom oblaku a medzi blízkymi elektrifikovanými oblakmi, ako aj medzi oblakom a zemou.

Búrkový mrak pozostáva z veľkého množstva pary, kondenzovanej vo forme ľadových krýh (vo výške presahujúcej tri kilometre ide takmer vždy o ľadové kryštály, keďže teploty tu nestúpajú nad nulu). Predtým, ako sa z mraku stane búrka, začnú sa v ňom aktívne pohybovať ľadové kryštály, ktorým v pohybe pomáhajú stúpajúce prúdy teplého vzduchu z rozpáleného povrchu.

Vzduchové hmoty nesú smerom nahor menšie kusy ľadu, ktoré sa počas pohybu neustále zrážajú s väčšími kryštálmi. Výsledkom je, že menšie kryštály sa nabijú kladne, zatiaľ čo väčšie kryštály sa nabijú záporne.

Keď sa malé ľadové kryštály zhromaždia na vrchu a veľké na dne, horná časť oblaku sa nabije kladne a spodná časť záporne. Sila elektrického poľa v oblaku tak dosahuje extrémne vysoké úrovne: milión voltov na meter.

Keď sa tieto opačne nabité oblasti navzájom zrazia, ióny a elektróny v bodoch kontaktu vytvoria kanál, cez ktorý sa všetky nabité prvky rútia nadol a vzniká elektrický výboj - blesk. V tomto čase sa uvoľňuje taká silná energia, že jej sila by stačila na napájanie 100 W žiarovky po dobu 90 dní.

Kanál sa zahreje na takmer 30 tisíc stupňov Celzia, čo je päťkrát viac ako teplota Slnka, a vytvára jasné svetlo (záblesk zvyčajne trvá iba tri štvrtiny sekundy). Po vytvorení kanála sa búrkový mrak začne vybíjať: po prvom výboji nasledujú dve, tri, štyri alebo viac iskier.

Úder blesku pripomína výbuch a spôsobí vytvorenie rázovej vlny, ktorá je mimoriadne nebezpečná pre každého živého tvora v blízkosti kanála. Rázová vlna silného elektrického výboja vo vzdialenosti niekoľkých metrov je celkom schopná polámať stromy, zraniť alebo otras mozgu aj bez priameho zásahu elektrickým prúdom:

• Vo vzdialenosti do 0,5 m od kanála môže blesk zničiť slabé štruktúry a zraniť osobu;
• Vo vzdialenosti do 5 metrov zostávajú budovy nedotknuté, ale môžu rozbiť okná a omráčiť človeka;
• Na veľké vzdialenosti rázová vlna negatívne dôsledky nenesie a ide do zvuková vlna, známy ako údery hromu.

Valiaci sa hrom

Niekoľko sekúnd po zaznamenaní úderu blesku sa atmosféra v dôsledku prudkého nárastu tlaku pozdĺž kanála zahreje na 30 tisíc stupňov Celzia. V dôsledku toho dochádza k výbušným vibráciám vzduchu a dochádza k hromom. Hromy a blesky spolu úzko súvisia: dĺžka výboja je často okolo osem kilometrov, takže zvuk z rôznych jeho častí dosahuje iný čas, tvoriace hromy.

Je zaujímavé, že meraním času, ktorý uplynie medzi hromom a bleskom, môžete zistiť, ako ďaleko je epicentrum búrky od pozorovateľa.

Aby ste to dosiahli, musíte vynásobiť čas medzi bleskom a hromom rýchlosťou zvuku, ktorá je od 300 do 360 m/s (napríklad, ak je časový interval dve sekundy, epicentrum búrky je o niečo viac viac ako 600 metrov od pozorovateľa, a ak tri - vo vzdialenosti kilometer). To pomôže určiť, či sa búrka vzďaľuje alebo blíži.

Úžasná ohnivá guľa

Za jeden z najmenej prebádaných, a teda najzáhadnejších prírodných javov sa považuje guľový blesk – žiariaca plazmová guľa pohybujúca sa vzduchom. Je záhadný, pretože princíp vzniku guľového blesku je dodnes neznámy: napriek tomu, že existuje veľké číslo hypotézy vysvetľujúce dôvody vzniku tohto úžasného prírodného úkazu, boli proti každému z nich námietky. Vedcom sa nikdy nepodarilo experimentálne dosiahnuť vznik guľového blesku.

Guľový blesk môže existovať dlho a pohybovať sa po nepredvídateľnej trajektórii. Napríklad je celkom schopný vznášať sa niekoľko sekúnd vo vzduchu a potom sa vrhnúť na stranu.

Na rozdiel od jednoduchého výboja je tu vždy len jedna plazmová guľa: kým sa súčasne nezaznamenajú dva alebo viac ohnivých bleskov. Rozmery guľového blesku sa pohybujú od 10 do 20 cm.Guľový blesk sa vyznačuje bielymi, oranžovými alebo modrými tónmi, aj keď často sa vyskytujú aj iné farby, dokonca aj čierne.

Vedci zatiaľ neurčili teplotné ukazovatele guľového blesku: napriek tomu, že podľa ich výpočtov by sa mal pohybovať od sto do tisíc stupňov Celzia, ľudia, ktorí boli blízko tohto javu, necítili teplo vychádzajúce z gule. blesk.

Hlavným problémom pri štúdiu tohto javu je, že vedci len zriedka dokážu zaznamenať jeho výskyt a svedectvá očitých svedkov často spochybňujú skutočnosť, že jav, ktorý pozorovali, bol skutočne guľový blesk. Po prvé, svedectvá sa líšia v podmienkach, za ktorých sa objavila: bola videná hlavne počas búrky.

Existujú aj náznaky, že guľový blesk sa môže objaviť za pekného dňa: môže zostúpiť z oblakov, objaviť sa vo vzduchu alebo sa objaviť spoza objektu (strom alebo stĺp).

Ešte jeden charakteristický znak guľový blesk je jeho prienik do uzavretých miestností, dokonca bol zaznamenaný aj v pilotných kokpitoch (ohnivá guľa môže preniknúť cez okná, klesnúť ventilačným potrubím a dokonca vyletieť zo zásuviek alebo televízora). Opakovane boli zdokumentované aj situácie, keď bola plazmová guľa upevnená na jednom mieste a neustále sa tam objavovala.

Výskyt guľového blesku často nespôsobuje problémy (pokojne sa pohybuje vo vzdušných prúdoch a po určitom čase odletí alebo zmizne). Smutné následky však boli zaznamenané aj vtedy, keď explodoval, okamžite sa odparila kvapalina nachádzajúca sa v blízkosti, roztavila sklo a kov.

Možné nebezpečenstvá

Vzhľadom k tomu, že výskyt guľového blesku je vždy neočakávaný, keď uvidíte tento jedinečný jav vo svojej blízkosti, hlavnou vecou nie je panika, nehýbať sa prudko a nikam nebežať: ohnivé blesky sú veľmi náchylné na vibrácie vzduchu. Je potrebné potichu opustiť dráhu lopty a pokúsiť sa držať čo najďalej od nej. Ak je človek vo vnútri, musíte pomaly prejsť k otvoru okna a otvoriť okno: existuje veľa príbehov, keď nebezpečná guľa opustila byt.

Do plazmovej gule nemôžete nič hodiť: je celkom schopná explodovať, a to je spojené nielen s popáleninami alebo stratou vedomia, ale aj so zástavou srdca. Ak sa stane, že elektrická guľa človeka chytí, treba ho presunúť do vetranej miestnosti, teplo zabaliť, urobiť masáž srdca, umelé dýchanie a ihneď zavolajte lekára.

Čo robiť v búrke

Keď začne búrka a vy vidíte, že sa blíži blesk, musíte nájsť úkryt a skryť sa pred počasím: úder blesku je často smrteľný a ak ľudia prežijú, často zostávajú invalidní.

Ak v blízkosti nie sú žiadne budovy a človek je v tom čase v teréne, musí počítať s tým, že pred búrkou je lepšie sa schovať v jaskyni. Je však vhodné vyhnúť sa vysokým stromom: blesk zvyčajne zasiahne najväčšiu rastlinu a ak sú stromy rovnako vysoké, zasiahne niečo, čo lepšie vedie elektrický prúd.

Na ochranu samostatne stojacej budovy alebo stavby pred bleskom sa v jej blízkosti zvyčajne inštaluje vysoký stožiar, na vrchole ktorého je špicatá kovová tyč bezpečne spojená s hrubým drôtom; na druhom konci je hlboko zakopaný kovový predmet. v zemi. Prevádzková schéma je jednoduchá: tyč z búrkového mraku je vždy nabitá nábojom opačným ako mrak, ktorý stekajúc po drôte pod zemou neutralizuje náboj mraku. Toto zariadenie sa nazýva bleskozvod a je inštalované na všetkých budovách v mestách a iných ľudských sídlach.