Από πού προέρχεται ο ήχος της βροντής; Γιατί βροντάει η βροντή; Ο σχηματισμός ενός κεραυνού, η εμφάνιση του ήχου. Πώς αναπτύσσεται ο κεραυνός

Η ομίχλη, που υψώνεται ψηλά πάνω από το έδαφος, αποτελείται από σωματίδια νερού και σχηματίζει σύννεφα. Τα μεγαλύτερα και βαρύτερα σύννεφα ονομάζονται σύννεφα. Μερικά σύννεφα είναι απλά - δεν προκαλούν κεραυνούς και βροντές. Άλλες ονομάζονται καταιγίδες, αφού αυτοί είναι που δημιουργούν μια καταιγίδα, σχηματίζουν κεραυνούς και βροντές. Τα νέφη με βροχή διαφέρουν από τα απλά σύννεφα βροχής στο ότι είναι φορτισμένα με ηλεκτρισμό: μερικά είναι θετικά, άλλα είναι αρνητικά.

Πώς σχηματίζονται τα σύννεφα;

Όλοι γνωρίζουν πόσο δυνατός είναι ο άνεμος κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας. Αλλά ακόμη ισχυρότεροι ανεμοστρόβιλοι σχηματίζονται ψηλότερα από το έδαφος, όπου τα δάση και τα βουνά δεν παρεμβαίνουν στην κίνηση του αέρα. Αυτός ο άνεμος είναι η κύρια πηγή θετικού και αρνητικού ηλεκτρισμού στα σύννεφα. Για να το καταλάβετε αυτό, σκεφτείτε πώς κατανέμεται η ηλεκτρική ενέργεια σε κάθε σταγόνα νερού. Μια τέτοια πτώση φαίνεται σε μεγέθυνση στο Σχ. 8. Στο κέντρο του βρίσκεται θετικός ηλεκτρισμός, και αρνητικός ηλεκτρισμός ίσος με αυτόν βρίσκεται στην επιφάνεια της σταγόνας. Οι σταγόνες βροχής που πέφτουν μαζεύονται από τον άνεμο και εισέρχονται στα ρεύματα αέρα. Ο άνεμος χτυπώντας τη σταγόνα με δύναμη τη σπάει σε κομμάτια. Σε αυτή την περίπτωση, τα αποκολλημένα εξωτερικά σωματίδια της σταγόνας αποδεικνύονται φορτισμένα με αρνητικό ηλεκτρισμό. Το υπόλοιπο μεγαλύτερο και βαρύτερο μέρος της σταγόνας φορτίζεται με θετικό ηλεκτρισμό. Αυτό το τμήμα του νέφους, στο οποίο συσσωρεύονται βαριά σωματίδια σταγόνων, είναι φορτισμένο με θετικό ηλεκτρισμό.

Ρύζι. 8. Έτσι κατανέμεται η ηλεκτρική ενέργεια σε μια σταγόνα βροχής. Ο θετικός ηλεκτρισμός μέσα στη σταγόνα αντιπροσωπεύεται από ένα μόνο (μεγάλο) σύμβολο "+".

Όσο πιο δυνατός είναι ο άνεμος, τόσο πιο γρήγορα το σύννεφο φορτίζεται με ηλεκτρισμό. Ο άνεμος δαπανά μια ορισμένη ποσότητα εργασίας, η οποία πηγαίνει στο διαχωρισμό του θετικού και αρνητικού ηλεκτρισμού.

Η βροχή που πέφτει από ένα σύννεφο μεταφέρει μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας του σύννεφου στο έδαφος, και έτσι δημιουργείται μια ηλεκτρική έλξη μεταξύ του νέφους και της γης.

Στο σχ. 9 δείχνει την κατανομή του ηλεκτρισμού στο σύννεφο και στην επιφάνεια της γης. Εάν το σύννεφο είναι φορτισμένο με αρνητικό ηλεκτρισμό, τότε, προσπαθώντας να έλκεται από αυτό, ο θετικός ηλεκτρισμός της γης θα κατανεμηθεί στην επιφάνεια όλων των ανυψωμένων αντικειμένων που διεξάγουν ηλεκτρικό ρεύμα. Όσο υψηλότερο είναι το αντικείμενο που στέκεται στο έδαφος, τόσο μικρότερη είναι η απόσταση μεταξύ της κορυφής και του κάτω μέρους του σύννεφου και τόσο μικρότερο είναι το στρώμα αέρα που παραμένει εδώ, διαχωρίζοντας αντίθετο ηλεκτρισμό. Προφανώς, σε τέτοια μέρη οι κεραυνοί είναι ευκολότερο να εισχωρήσουν στο έδαφος. Θα μιλήσουμε για αυτό με περισσότερες λεπτομέρειες αργότερα.

Ρύζι. 9. Κατανομή ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα κεραυνό και επίγεια αντικείμενα.

Πλησιάζοντας κοντά σε ένα ψηλό δέντρο ή ένα σπίτι, ένα βροντερό σύννεφο φορτισμένο με ηλεκτρισμό δρα πάνω του με τον ίδιο ακριβώς τρόπο όπως στο τελευταίο πείραμα που εξετάσαμε, μια φορτισμένη ράβδος ενεργούσε σε ένα ηλεκτροσκόπιο. Στην κορυφή ενός δέντρου ή στη στέγη ενός σπιτιού, μια ηλεκτρική ενέργεια διαφορετικού είδους λαμβάνεται μέσω επιρροής από αυτή που μεταφέρεται από ένα σύννεφο. Έτσι, για παράδειγμα, στο Σχ. 9 ένα σύννεφο φορτισμένο με αρνητικό ηλεκτρισμό προσελκύει θετικό ηλεκτρισμό στην οροφή και ο αρνητικός ηλεκτρισμός του σπιτιού πηγαίνει στο έδαφος.

Και η ηλεκτρική ενέργεια - στο σύννεφο και στην οροφή του σπιτιού - τείνουν να έλκονται μεταξύ τους. Εάν υπάρχει πολλή ηλεκτρική ενέργεια στο σύννεφο, τότε πολύ ηλεκτρική ενέργεια παράγεται στο σπίτι μέσω της επιρροής. Ακριβώς όπως το ανερχόμενο νερό μπορεί να διαβρώσει ένα φράγμα και να ορμήσει σε ένα θυελλώδες ρεύμα, πλημμυρίζοντας μια κοιλάδα με την ασυγκράτητη κίνησή του, έτσι και ο ηλεκτρισμός, που συσσωρεύεται όλο και περισσότερο σε ένα σύννεφο, μπορεί τελικά να σπάσει το στρώμα αέρα που το χωρίζει από την επιφάνεια της γης και να ορμήσει κάτω προς τη γη, προς τον αντίθετο ηλεκτρισμό. Θα υπάρξει μια ισχυρή εκκένωση - ένας ηλεκτρικός σπινθήρας θα γλιστρήσει ανάμεσα στο σύννεφο και το σπίτι.

Αυτός είναι ο κεραυνός που χτύπησε το σπίτι.

Εκκενώσεις κεραυνών μπορούν να συμβούν όχι μόνο μεταξύ ενός σύννεφου και της γης, αλλά και μεταξύ δύο σύννεφων φορτισμένων με ηλεκτρική ενέργεια διαφόρων ειδών.

Τις περισσότερες φορές, οι κεραυνοί που χτυπούν το έδαφος προέρχονται από σύννεφα φορτισμένα με αρνητικό ηλεκτρισμό. Ο κεραυνός που χτυπά από ένα τέτοιο σύννεφο αναπτύσσεται έτσι.

Αρχικά, τα ηλεκτρόνια αρχίζουν να ρέουν από το σύννεφο προς το έδαφος σε μικρή ποσότητα, σε ένα στενό κανάλι, σχηματίζοντας κάτι παρόμοιο με ένα ρεύμα στον αέρα. Στο σχ. Το 10 δείχνει αυτή την αρχή του σχηματισμού κεραυνών. Σε εκείνο το τμήμα του νέφους όπου αρχίζει ο σχηματισμός του καναλιού, έχουν συσσωρευτεί ηλεκτρόνια, τα οποία έχουν μεγάλη ταχύτητα κίνησης, λόγω της οποίας, συγκρουόμενοι με άτομα αέρα, τα σπάνε σε πυρήνες και ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται την ίδια στιγμή ορμούν επίσης προς τη γη και, ξανασυγκρουσμένα με άτομα αέρα, τα χωρίζουν. Είναι σαν το χιόνι που πέφτει στα βουνά, όταν στην αρχή ένα μικρό κομμάτι, που κυλά προς τα κάτω, είναι κατάφυτο με νιφάδες χιονιού που κολλάνε πάνω του και, επιταχύνοντας την πορεία του, μετατρέπεται σε μια τρομερή χιονοστιβάδα. Και εδώ η χιονοστιβάδα ηλεκτρονίων συλλαμβάνει όλο και περισσότερους όγκους αέρα, χωρίζοντας τα άτομά της σε κομμάτια. Ταυτόχρονα, ο αέρας θερμαίνεται και καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, αυξάνεται η αγωγιμότητά του. αλλάζει από μονωτή σε αγωγό. Μέσω του προκύπτοντος αγώγιμου καναλιού αέρα, όλο και περισσότερος ηλεκτρισμός αρχίζει να ρέει από το σύννεφο. Ο ηλεκτρισμός πλησιάζει τη γη με τρομερή ταχύτητα, φτάνοντας τα 100 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Για σύγκριση, υπενθυμίζουμε ότι η ταχύτητα ενός βλήματος από σύγχρονα όπλα δεν υπερβαίνει τα δύο χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο.

Ρύζι. 10. Ο σχηματισμός του κεραυνού αρχίζει στο σύννεφο.

Σε εκατοστά του δευτερολέπτου, η χιονοστιβάδα ηλεκτρονίων φτάνει στο έδαφος. Αυτό τελειώνει μόνο το πρώτο, θα λέγαμε, «προπαρασκευαστικό» μέρος του κεραυνού: ο κεραυνός έχει πάρει το δρόμο του προς το έδαφος. Το δεύτερο, κύριο μέρος της ανάπτυξης του κεραυνού είναι ακόμα μπροστά.

Το θεωρούμενο μέρος του σχηματισμού κεραυνού ονομάζεται ηγέτης. Αυτή η ξένη λέξη σημαίνει "ηγετικός" στα ρωσικά. Ο αρχηγός άνοιξε το δρόμο για το δεύτερο, πιο ισχυρό μέρος του κεραυνού. αυτό το μέρος ονομάζεται κύριο μέρος.

Μόλις το κανάλι φτάσει στο έδαφος, ο ηλεκτρισμός αρχίζει να ρέει μέσα του πολύ πιο βίαια και γρήγορα. Τώρα υπάρχει μια σύνδεση μεταξύ του αρνητικού ηλεκτρισμού που συσσωρεύεται στο κανάλι και του θετικού ηλεκτρισμού που έπεσε στο έδαφος με σταγόνες βροχής και μέσω ηλεκτρικής επιρροής - υπάρχει μια εκκένωση ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ του νέφους και του εδάφους. Μια τέτοια εκκένωση είναι ένα ηλεκτρικό ρεύμα τεράστιας ισχύος - αυτή η δύναμη είναι πολύ μεγαλύτερη από την ισχύ του ρεύματος σε ένα συμβατικό ηλεκτρικό δίκτυο. Το ρεύμα που ρέει στο κανάλι αυξάνεται πολύ γρήγορα και όταν φτάσει στη μέγιστη ισχύ του, αρχίζει σταδιακά να μειώνεται. Το κανάλι κεραυνού μέσα από το οποίο ρέει ένα τόσο ισχυρό ρεύμα είναι πολύ καυτό και επομένως λάμπει έντονα. Αλλά ο τρέχων χρόνος ροής σε μια εκκένωση κεραυνού είναι πολύ μικρός. Η εκφόρτιση διαρκεί πολύ μικρά κλάσματα του δευτερολέπτου και επομένως η ηλεκτρική ενέργεια που λαμβάνεται κατά την εκφόρτιση είναι σχετικά μικρή.

Στο σχ. Το 11 δείχνει τη σταδιακή πρόοδο του ηγέτη του κεραυνού προς το έδαφος (οι τρεις πρώτες φιγούρες στα αριστερά). Τα τρία τελευταία σχήματα δείχνουν ξεχωριστές στιγμές σχηματισμού του δεύτερου (κύριου) μέρους του κεραυνού.

Ρύζι. 11. Σταδιακή ανάπτυξη του ηγέτη του κεραυνού (τρεις πρώτες εικόνες) και του κύριου μέρους του (τρεις τελευταίες εικόνες).

Ένα άτομο που κοιτάζει τον κεραυνό, φυσικά, δεν θα μπορεί να διακρίνει τον ηγέτη του από το κύριο μέρος, αφού ακολουθούν ο ένας τον άλλον εξαιρετικά γρήγορα, στο ίδιο μονοπάτι. Αλλά με τη βοήθεια μιας φωτογραφικής συσκευής, μπορούν να φανούν καθαρά και οι δύο διαδικασίες. Η φωτογραφική συσκευή που χρησιμοποιείται σε αυτές τις περιπτώσεις είναι ειδική. Η κύρια διαφορά του από τις συνηθισμένες κάμερες είναι ότι ο δίσκος του είναι στρογγυλός και περιστρέφεται κατά τη διάρκεια της λήψης - ακριβώς όπως ένας δίσκος γραμμοφώνου. Ως εκ τούτου, η εικόνα που λαμβάνεται από μια τέτοια συσκευή τεντώνεται, "αλείφεται".

Μετά τη σύνδεση δύο διαφορετικού είδους ηλεκτρικής ενέργειας, το ρεύμα διακόπτεται. Ωστόσο, οι κεραυνοί συνήθως δεν τελειώνουν εκεί. Συχνά, κατά μήκος του μονοπατιού που χάραξε η πρώτη κατηγορία, ένας νέος ηγέτης ορμά αμέσως και πίσω του, κατά μήκος του ίδιου μονοπατιού, πηγαίνει πάλι το κύριο μέρος της κατηγορίας. Έτσι τελειώνει η δεύτερη κατηγορία.

Τέτοιες ξεχωριστές εκκενώσεις, που η καθεμία αποτελείται από τον οδηγό και το κύριο μέρος της, μπορούν να σχηματίσουν έως και 50 τεμάχια. Τις περισσότερες φορές υπάρχουν 2-3 από αυτά. Η εμφάνιση μεμονωμένων εκκενώσεων κάνει τον κεραυνό διακοπτόμενο και συχνά ένα άτομο που κοιτάζει τον κεραυνό τον βλέπει να τρεμοπαίζει.

Αυτός είναι ο λόγος για το τρεμόπαιγμα του κεραυνού.

Δεδομένου ότι ο κεραυνός αποτελείται από πολλές ταχέως εναλλασσόμενες λάμψεις φωτός, ξεχωριστές εικόνες εμφανίζονται σε μια περιστρεφόμενη φωτογραφική πλάκα, που βρίσκεται σε μια ορισμένη απόσταση η μία από την άλλη. Η απόσταση μεταξύ των εικόνων θα είναι μεγαλύτερη, τόσο πιο γρήγορα περιστρέφεται η πλάκα.

Ο χρόνος μεταξύ του σχηματισμού μεμονωμένων απορρίψεων είναι πολύ μικρός. δεν ξεπερνά τα εκατοστά του δευτερολέπτου. Εάν ο αριθμός των εκκενώσεων είναι πολύ μεγάλος, τότε η διάρκεια του κεραυνού μπορεί να φτάσει ένα ολόκληρο δευτερόλεπτο και ακόμη και αρκετά δευτερόλεπτα. Ο κεραυνός δεν είναι τόσο «γρήγορος» όσο φανταζόταν πριν!

Έχουμε εξετάσει μόνο έναν τύπο κεραυνού, ο οποίος είναι ο πιο κοινός. Αυτή η αστραπή ονομάζεται γραμμική αστραπή επειδή εμφανίζεται με γυμνό μάτι ως μια γραμμή - μια στενή, φωτεινή λωρίδα λευκού, γαλάζιου ή ζεστού ροζ. Ο γραμμικός κεραυνός έχει μήκος από εκατοντάδες μέτρα έως πολλά χιλιόμετρα. Το μονοπάτι του κεραυνού είναι συνήθως ζιγκ-ζαγκ. Συχνά ο κεραυνός έχει πολλά κλαδιά. Όπως ήδη αναφέρθηκε, γραμμικές εκκενώσεις κεραυνών μπορούν να συμβούν όχι μόνο μεταξύ των νεφών και του εδάφους, αλλά και μεταξύ των νεφών.

Στο σχ. Το 12 δείχνει μια γραμμική αστραπή.

Ρύζι. 12. Γραμμικό φερμουάρ.

Ο γραμμικός κεραυνός συνήθως συνοδεύεται από έναν δυνατό ήχο κύλισης που ονομάζεται βροντή. Η βροντή εμφανίζεται για τον ακόλουθο λόγο. Είδαμε ότι το ρεύμα στο κανάλι αστραπής σχηματίζεται μέσα σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Ταυτόχρονα, ο αέρας στο κανάλι θερμαίνεται πολύ γρήγορα και έντονα, και από τη θέρμανση διαστέλλεται. Η επέκταση είναι τόσο γρήγορη που μοιάζει με έκρηξη. Αυτή η έκρηξη δίνει ένα τίναγμα του αέρα, το οποίο συνοδεύεται από δυνατούς ήχους. Μετά την ξαφνική διακοπή του ρεύματος, η θερμοκρασία στο κανάλι αστραπής πέφτει γρήγορα καθώς η θερμότητα διαφεύγει στην ατμόσφαιρα. Το κανάλι ψύχεται γρήγορα και ο αέρας σε αυτό συμπιέζεται απότομα. Αυτό προκαλεί επίσης ένα τίναγμα του αέρα, το οποίο σχηματίζει πάλι τον ήχο. Είναι σαφές ότι οι επαναλαμβανόμενοι κεραυνοί μπορούν να προκαλέσουν παρατεταμένο βρυχηθμό και θόρυβο. Με τη σειρά του, ο ήχος αντανακλάται από τα σύννεφα, τη γη, τα σπίτια και άλλα αντικείμενα και, δημιουργώντας πολλαπλούς απόηχους, επιμηκύνει τη βροντή. Γι' αυτό κυλάει ο κεραυνός.

Όπως κάθε ήχος, η βροντή διαδίδεται στον αέρα με σχετικά χαμηλή ταχύτητα - περίπου 330 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Αυτή η ταχύτητα είναι μόνο μιάμιση φορά από την ταχύτητα ενός σύγχρονου αεροσκάφους. Εάν ένας παρατηρητής δει πρώτα κεραυνό και μόνο μετά από λίγο ακούσει βροντή, τότε μπορεί να προσδιορίσει την απόσταση που τον χωρίζει από τον κεραυνό. Ας περάσουν, για παράδειγμα, 5 δευτερόλεπτα μεταξύ αστραπής και βροντής. Δεδομένου ότι σε κάθε δευτερόλεπτο ο ήχος διανύει 330 μέτρα, σε πέντε δευτερόλεπτα η βροντή διένυσε απόσταση πέντε φορές μεγαλύτερη, δηλαδή 1650 μέτρα. Αυτό σημαίνει ότι ο κεραυνός χτύπησε λιγότερο από δύο χιλιόμετρα από τον παρατηρητή.

Σε ήρεμο καιρό, η βροντή ακούγεται σε 70–90 δευτερόλεπτα, περνώντας 25–30 χιλιόμετρα. Οι καταιγίδες που περνούν σε απόσταση μικρότερη των τριών χιλιομέτρων από τον παρατηρητή θεωρούνται κοντινές και οι καταιγίδες που περνούν σε μεγαλύτερη απόσταση θεωρούνται μακρινές.

Εκτός από τους γραμμικούς, υπάρχουν, αν και πολύ λιγότερο συχνά, κεραυνοί και άλλων τύπων. Από αυτά, θα εξετάσουμε ένα, το πιο ενδιαφέρον - αστραπή μπάλας.

Μερικές φορές υπάρχουν αστραπιαίες εκκενώσεις, οι οποίες είναι βολίδες. Το πώς σχηματίζεται ο κεραυνός μπάλας δεν έχει ακόμη μελετηθεί, αλλά οι διαθέσιμες παρατηρήσεις σχετικά με αυτόν τον ενδιαφέρον τύπο εκκένωσης κεραυνού μας επιτρέπουν να βγάλουμε ορισμένα συμπεράσματα. Εδώ είναι μια από τις πιο ενδιαφέρουσες περιγραφές του κεραυνού μπάλας.

Να τι αναφέρει ο διάσημος Γάλλος επιστήμονας Flammarion:

«Στις 7 Ιουνίου 1886, στις επτά και μισή το βράδυ, κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας που ξέσπασε πάνω από τη γαλλική πόλη Γκρέι, ο ουρανός φωτίστηκε ξαφνικά με μια μεγάλη κόκκινη αστραπή και με ένα τρομερό τρίξιμο, μια βολίδα έπεσε από το ουρανό, προφανώς 30–40 εκατοστά σε διάμετρο. Σκορπίζοντας σπινθήρες, χτύπησε το άκρο της κορυφογραμμής της οροφής, χτύπησε ένα κομμάτι μήκους περισσότερο από μισό μέτρο από την κύρια δοκό της, το χώρισε σε μικρά κομμάτια, σκέπασε τη σοφίτα με συντρίμμια και κατέβασε τον σοβά από την οροφή του πάνω όροφος. Στη συνέχεια, αυτή η μπάλα πήδηξε στην οροφή της εισόδου, τρύπησε μια τρύπα σε αυτήν, έπεσε στο δρόμο και, έχοντας κυλήσει κατά μήκος της για κάποια απόσταση, σταδιακά εξαφανίστηκε. Η μπάλα δεν προκάλεσε φωτιά και δεν έβλαψε κανέναν, παρά το γεγονός ότι υπήρχε πολύς κόσμος στο δρόμο.

Στο σχ. 13 δείχνει αστραπή μπάλας που καταγράφηκε από φωτογραφική μηχανή, και στο σχ. 14 δείχνει μια εικόνα ενός καλλιτέχνη που ζωγράφισε μια μπάλα αστραπή που έπεσε στην αυλή.

Ρύζι. 13. Αστραπή μπάλας.

Ρύζι. 14. Αστραπή μπάλας. (Από τον πίνακα του καλλιτέχνη.)

Τις περισσότερες φορές, ο κεραυνός μπάλας έχει το σχήμα καρπουζιού ή αχλαδιού. Διαρκεί σχετικά πολύ - από ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου έως αρκετά λεπτά. Η πιο συνηθισμένη διάρκεια του κεραυνού μπάλας είναι από 3 έως 5 δευτερόλεπτα. Ο κεραυνός μπάλας εμφανίζεται συχνότερα στο τέλος μιας καταιγίδας με τη μορφή κόκκινων φωτεινών σφαιρών με διάμετρο 10 έως 20 εκατοστών. Σε πιο σπάνιες περιπτώσεις είναι και μεγάλο. Για παράδειγμα, φωτογραφήθηκε κεραυνός με διάμετρο περίπου 10 μέτρων.

Η μπάλα μπορεί μερικές φορές να είναι εκθαμβωτική λευκή και να έχει πολύ έντονο περίγραμμα. Συνήθως, η αστραπή μπάλας κάνει ένα σφύριγμα, βουητό ή σφύριγμα.

Ο κεραυνός μπάλας μπορεί να εξαφανιστεί σιωπηλά, αλλά μπορεί να προκαλέσει ένα αχνό τρίξιμο ή ακόμα και μια εκκωφαντική έκρηξη. Εξαφανιζόμενο, αφήνει συχνά μια ομίχλη με έντονη μυρωδιά. Κοντά στο έδαφος ή σε κλειστούς χώρους, ο κεραυνός μπάλας κινείται με την ταχύτητα ενός ατόμου που τρέχει - περίπου δύο μέτρα το δευτερόλεπτο. Μπορεί να παραμείνει σε ηρεμία για αρκετή ώρα, και μια τέτοια «σταθερή» μπάλα σφυρίζει και πετάει σπίθες μέχρι να εξαφανιστεί. Μερικές φορές φαίνεται ότι ο κεραυνός μπάλας οδηγείται από τον άνεμο, αλλά συνήθως η κίνησή του δεν εξαρτάται από τον άνεμο.

Οι σφαιρικοί κεραυνοί έλκονται από κλειστούς χώρους, στους οποίους εισέρχονται από ανοιχτά παράθυρα ή πόρτες, και μερικές φορές ακόμη και από μικρά κενά. Οι τρομπέτες είναι ένας καλός τρόπος για αυτούς. επομένως οι βολίδες προέρχονται συχνά από σόμπες στις κουζίνες. Έχοντας κάνει κύκλους γύρω από το δωμάτιο, ο κεραυνός μπάλας φεύγει από το δωμάτιο, φεύγοντας συχνά από την ίδια διαδρομή που μπήκε.

Μερικές φορές οι κεραυνοί ανεβοκατεβαίνουν δύο ή τρεις φορές σε αποστάσεις από μερικά εκατοστά έως πολλά μέτρα. Ταυτόχρονα με αυτές τις ανηφόρες και κατηφόρες, η βολίδα μερικές φορές κινείται σε οριζόντια κατεύθυνση και μετά φαίνεται ότι ο κεραυνός της μπάλας κάνει άλματα.

Συχνά, οι σφαιρικοί κεραυνοί "εγκαθίστανται" στους αγωγούς, προτιμώντας τα υψηλότερα σημεία ή κυλά κατά μήκος των αγωγών, για παράδειγμα, κατά μήκος των σωλήνων αποχέτευσης. Περνώντας μέσα από τα σώματα των ανθρώπων, μερικές φορές κάτω από τα ρούχα, οι βολίδες προκαλούν σοβαρά εγκαύματα, ακόμη και θάνατο. Υπάρχουν πολλές περιγραφές περιπτώσεων θανατηφόρου τραυματισμού ανθρώπων και ζώων από κεραυνό μπάλας. Ο κεραυνός μπάλας μπορεί να προκαλέσει πολύ σοβαρές ζημιές στα κτίρια.

Δεν υπάρχει ακόμη πλήρης επιστημονική εξήγηση του κεραυνού μπάλας. Οι επιστήμονες έχουν μελετήσει πεισματικά τον κεραυνό μπάλας, αλλά μέχρι στιγμής δεν ήταν δυνατό να εξηγηθούν όλες οι διάφορες εκδηλώσεις του. Υπάρχει ακόμη πολλή επιστημονική δουλειά που πρέπει να γίνει σε αυτόν τον τομέα. Φυσικά, δεν υπάρχει τίποτα μυστηριώδες, «υπερφυσικό» ούτε στο ball lightning. Αυτή είναι μια ηλεκτρική εκκένωση, η προέλευση της οποίας είναι ίδια με αυτή του γραμμικού κεραυνού. Αναμφίβολα, στο εγγύς μέλλον, οι επιστήμονες θα είναι σε θέση να εξηγήσουν όλες τις λεπτομέρειες του κεραυνού μπάλας, όπως επίσης μπόρεσαν να εξηγήσουν όλες τις λεπτομέρειες του γραμμικού κεραυνού.

Οι αρχαίοι άνθρωποι δεν θεωρούσαν πάντα την καταιγίδα και τον κεραυνό, καθώς και τη συνοδευτική ρολό της βροντής, ως εκδήλωση της οργής των θεών. Για παράδειγμα, για τους Έλληνες, η βροντή και η αστραπή ήταν σύμβολα υπέρτατης δύναμης, ενώ οι Ετρούσκοι τα θεωρούσαν σημάδια: αν φαινόταν μια αστραπή από την ανατολή, σήμαινε ότι όλα θα ήταν καλά, και αν σπινθηροβολούσε στη δύση ή βορειοδυτικά, αντίστροφα.

Η ιδέα των Ετρούσκων υιοθετήθηκε από τους Ρωμαίους, οι οποίοι ήταν πεπεισμένοι ότι ένας κεραυνός από τη δεξιά πλευρά ήταν επαρκής λόγος για να αναβληθούν όλα τα σχέδια για μια μέρα. Οι Ιάπωνες είχαν μια ενδιαφέρουσα ερμηνεία των ουράνιων σπινθήρων. Δύο βάτζρα (κεραυνοί) θεωρήθηκαν σύμβολα του Aizen-meo, του θεού της συμπόνιας: η μια σπίθα ήταν στο κεφάλι της θεότητας, κρατούσε την άλλη στα χέρια του, καταπνίγοντας όλες τις αρνητικές επιθυμίες της ανθρωπότητας με αυτήν.

Ο κεραυνός είναι μια τεράστια ηλεκτρική εκκένωση, η οποία συνοδεύεται πάντα από λάμψη και βροντερές κραυγές (ένα λαμπερό κανάλι εκκένωσης που μοιάζει με δέντρο είναι καθαρά ορατό στην ατμόσφαιρα). Ταυτόχρονα, μια αστραπή δεν είναι σχεδόν ποτέ μία, συνήθως ακολουθείται από δύο, τρεις και συχνά φτάνει σε αρκετές δεκάδες σπινθήρες.

Αυτές οι εκκενώσεις σχηματίζονται σχεδόν πάντα σε σωρευτικά σύννεφα, μερικές φορές σε μεγάλα σύννεφα στρώματος: το ανώτερο όριο συχνά φτάνει τα επτά χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη, ενώ το κάτω μέρος μπορεί σχεδόν να αγγίξει το έδαφος, μένοντας όχι πάνω από πεντακόσια μέτρα. Ο κεραυνός μπορεί να σχηματιστεί τόσο σε ένα σύννεφο όσο και ανάμεσα σε κοντινά ηλεκτρισμένα σύννεφα, καθώς και μεταξύ ενός σύννεφου και του εδάφους.

Ένα βροντερό σύννεφο αποτελείται από μια μεγάλη ποσότητα ατμού που συμπυκνώνεται με τη μορφή κολάκων πάγου (σε ύψος που υπερβαίνει τα τρία χιλιόμετρα είναι σχεδόν πάντα κρύσταλλοι πάγου, καθώς η θερμοκρασία εδώ δεν ανεβαίνει πάνω από το μηδέν). Πριν το σύννεφο γίνει καταιγίδα, οι κρύσταλλοι πάγου αρχίζουν να κινούνται ενεργά μέσα του, ενώ τα ρεύματα θερμού αέρα που αναδύονται από τη θερμαινόμενη επιφάνεια τους βοηθούν να κινηθούν.

Οι μάζες αέρα μεταφέρουν μικρότερα κομμάτια πάγου προς τα πάνω, τα οποία συγκρούονται συνεχώς με μεγαλύτερους κρυστάλλους κατά την κίνηση. Ως αποτέλεσμα, οι μικρότεροι κρύσταλλοι φορτίζονται θετικά, οι μεγαλύτεροι αρνητικά.

Αφού συγκεντρωθούν μικροί κρύσταλλοι πάγου στην κορυφή και μεγάλοι στο κάτω μέρος, το πάνω μέρος του νέφους είναι θετικά φορτισμένο, το κάτω μέρος είναι αρνητικά φορτισμένο. Έτσι, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο σύννεφο φτάνει σε εξαιρετικά υψηλά επίπεδα: ένα εκατομμύριο βολτ ανά μέτρο.

Όταν αυτές οι αντίθετα φορτισμένες περιοχές συγκρούονται μεταξύ τους, στα σημεία επαφής, τα ιόντα και τα ηλεκτρόνια σχηματίζουν ένα κανάλι μέσω του οποίου όλα τα φορτισμένα στοιχεία ορμούν προς τα κάτω και σχηματίζεται μια ηλεκτρική εκκένωση - κεραυνός. Αυτή τη στιγμή, απελευθερώνεται μια τόσο ισχυρή ενέργεια που η δύναμή της θα ήταν αρκετή για να τροφοδοτήσει έναν λαμπτήρα 100 watt για 90 ημέρες.

Το κανάλι θερμαίνεται μέχρι σχεδόν 30.000 βαθμούς Κελσίου, πέντε φορές τη θερμοκρασία του Ήλιου, παράγοντας ένα έντονο φως (το φλας συνήθως διαρκεί μόνο τρία τέταρτα του δευτερολέπτου). Μετά το σχηματισμό του καναλιού, το βροντερό νέφος αρχίζει να εκκενώνεται: την πρώτη εκφόρτιση ακολουθούν δύο, τρεις, τέσσερις ή περισσότεροι σπινθήρες.

Ένας κεραυνός μοιάζει με έκρηξη και προκαλεί το σχηματισμό ωστικού κύματος, το οποίο είναι εξαιρετικά επικίνδυνο για κάθε ζωντανό πλάσμα που βρίσκεται κοντά στο κανάλι. Το ωστικό κύμα της ισχυρότερης ηλεκτρικής εκκένωσης λίγα μέτρα μακριά από τον εαυτό του είναι αρκετά ικανό να σπάσει δέντρα, να τραυματίσει ή να προκαλέσει διάσειση ακόμα και χωρίς άμεση ηλεκτροπληξία:

• Σε απόσταση έως και 0,5 m από το κανάλι, ο κεραυνός μπορεί να καταστρέψει αδύναμες δομές και να τραυματίσει ένα άτομο.
• Σε απόσταση έως και 5 μέτρων, τα κτίρια παραμένουν ανέπαφα, αλλά μπορούν να χτυπήσουν τα παράθυρα και να ζαλίσουν ένα άτομο.
• Σε μεγάλες αποστάσεις, το ωστικό κύμα δεν έχει αρνητικές συνέπειες και μετατρέπεται σε ηχητικό κύμα, γνωστό ως κεραυνός.

Το Thunder κυλά

Λίγα δευτερόλεπτα μετά την καταγραφή ενός κεραυνού, λόγω της απότομης αύξησης της πίεσης κατά μήκος του καναλιού, η ατμόσφαιρα θερμαίνεται έως και 30 χιλιάδες βαθμούς Κελσίου. Ως αποτέλεσμα αυτού, προκύπτουν εκρηκτικές δονήσεις του αέρα και εμφανίζονται βροντές. Οι βροντές και οι κεραυνοί συνδέονται στενά μεταξύ τους: το μήκος της εκκένωσης είναι συχνά περίπου οκτώ χιλιόμετρα, επομένως ο ήχος από διαφορετικά μέρη της φτάνει σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, σχηματίζοντας κεραυνούς.

Είναι ενδιαφέρον ότι μετρώντας το χρόνο που έχει περάσει μεταξύ της βροντής και της αστραπής, μπορείτε να μάθετε πόσο μακριά είναι το επίκεντρο της καταιγίδας από τον παρατηρητή.

Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να πολλαπλασιάσετε το χρόνο μεταξύ αστραπής και βροντής με την ταχύτητα του ήχου, η οποία είναι από 300 έως 360 m / s (για παράδειγμα, εάν το χρονικό διάστημα είναι δύο δευτερόλεπτα, το επίκεντρο της καταιγίδας είναι λίγο περισσότερο από 600 μέτρα από τον παρατηρητή, και αν τρία - σε απόσταση χιλιόμετρα). Αυτό θα σας βοηθήσει να προσδιορίσετε εάν η καταιγίδα απομακρύνεται ή πλησιάζει.

Καταπληκτική βολίδα

Ένα από τα λιγότερο μελετημένα, και επομένως τα πιο μυστηριώδη φαινόμενα της φύσης, είναι ο κεραυνός μπάλας - μια φωτεινή μπάλα πλάσματος που κινείται στον αέρα. Είναι μυστηριώδες επειδή η αρχή του σχηματισμού του κεραυνού μπάλας είναι ακόμα άγνωστη: παρά το γεγονός ότι υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός υποθέσεων που εξηγούν τους λόγους για την εμφάνιση αυτού του καταπληκτικού φυσικού φαινομένου, υπήρχαν αντιρρήσεις για καθένα από αυτά. Οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να επιτύχουν πειραματικά τον σχηματισμό αστραπής μπάλας.

Ο σφαιρικός κεραυνός είναι σε θέση να υπάρχει για μεγάλο χρονικό διάστημα και να κινείται κατά μήκος μιας απρόβλεπτης τροχιάς. Για παράδειγμα, είναι αρκετά ικανό να κρέμεται στον αέρα για αρκετά δευτερόλεπτα και μετά να ορμάει στο πλάι.

Σε αντίθεση με μια απλή εκκένωση, υπάρχει πάντα μια μπάλα πλάσματος: μέχρι να καταγραφούν δύο ή περισσότερες αστραπές φωτιάς ταυτόχρονα. Το μέγεθος του κεραυνού μπάλας κυμαίνεται από 10 έως 20 εκ. Ο κεραυνός μπάλας χαρακτηρίζεται από λευκούς, πορτοκαλί ή μπλε τόνους, αν και συχνά συναντώνται και άλλα χρώματα, μέχρι και μαύρο.

Οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη καθορίσει τους δείκτες θερμοκρασίας της αστραπής μπάλας: παρά το γεγονός ότι, σύμφωνα με τους υπολογισμούς τους, θα πρέπει να κυμαίνεται από εκατό έως χίλιους βαθμούς Κελσίου, οι άνθρωποι που ήταν κοντά σε αυτό το φαινόμενο δεν ένιωσαν τη ζεστασιά που προέρχεται από τους κεραυνούς μπάλας .

Η κύρια δυσκολία στη μελέτη αυτού του φαινομένου είναι ότι οι επιστήμονες σπάνια καταφέρνουν να διορθώσουν την εμφάνισή του και οι μαρτυρίες αυτόπτων μαρτύρων συχνά αμφισβητούν το γεγονός ότι το φαινόμενο που παρατήρησαν ήταν πραγματικά κεραυνός μπάλας. Πρώτα απ 'όλα, η μαρτυρία διαφέρει ως προς τις συνθήκες στις οποίες εμφανίστηκε: βασικά φάνηκε κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας.

Υπάρχουν επίσης ενδείξεις ότι ο κεραυνός μπάλας μπορεί επίσης να εμφανιστεί σε μια ωραία μέρα: να κατέβει από τα σύννεφα, να εμφανιστεί στον αέρα ή να εμφανιστεί λόγω κάποιου αντικειμένου (δέντρου ή στύλου).

Ένα άλλο χαρακτηριστικό γνώρισμα του κεραυνού μπάλας είναι η διείσδυσή του σε κλειστά δωμάτια, έχει παρατηρηθεί ακόμη και στα πιλοτήρια (μια βολίδα μπορεί να διαπεράσει τα παράθυρα, να κατέβει μέσω αγωγών εξαερισμού και ακόμη και να πετάξει έξω από πρίζες ή τηλεόραση). Οι καταστάσεις τεκμηριώθηκαν επίσης επανειλημμένα όταν η μπάλα πλάσματος στερεωνόταν σε ένα σημείο και εμφανιζόταν συνεχώς εκεί.

Συχνά, η εμφάνιση του κεραυνού μπάλας δεν προκαλεί προβλήματα (κινείται αθόρυβα στα ρεύματα αέρα και πετά μακριά ή εξαφανίζεται μετά από λίγο). Όμως, οι θλιβερές συνέπειες έγιναν επίσης αντιληπτές όταν εξερράγη, εξατμίζοντας αμέσως το κοντινό υγρό, λιώνοντας γυαλί και μέταλλο.

Πιθανοί κίνδυνοι

Δεδομένου ότι η εμφάνιση του κεραυνού μπάλας είναι πάντα απροσδόκητη, όταν βλέπετε αυτό το μοναδικό φαινόμενο κοντά σας, το κύριο πράγμα είναι να μην πανικοβληθείτε, να μην κινείστε απότομα και να μην τρέχετε πουθενά: ο κεραυνός φωτιάς είναι πολύ ευαίσθητος στους κραδασμούς του αέρα. Είναι απαραίτητο να αφήσετε ήσυχα την τροχιά της μπάλας και να προσπαθήσετε να μείνετε όσο το δυνατόν πιο μακριά από αυτήν. Εάν ένα άτομο βρίσκεται σε εσωτερικό χώρο, πρέπει να περπατήσετε αργά προς το άνοιγμα του παραθύρου και να ανοίξετε το παράθυρο: υπάρχουν πολλές ιστορίες όταν μια επικίνδυνη μπάλα έφυγε από το διαμέρισμα.

Τίποτα δεν μπορεί να πεταχτεί σε μια μπάλα πλάσματος: είναι αρκετά ικανή να εκραγεί και αυτό είναι γεμάτο όχι μόνο με εγκαύματα ή απώλεια συνείδησης, αλλά και με καρδιακή ανακοπή. Εάν συνέβη ότι η ηλεκτρική μπάλα πιάσει ένα άτομο, πρέπει να το μεταφέρετε σε ένα αεριζόμενο δωμάτιο, να το τυλίξετε πιο ζεστό, να κάνετε μασάζ καρδιάς, τεχνητή αναπνοή και να καλέσετε αμέσως έναν γιατρό.

Τι να κάνετε σε μια καταιγίδα

Όταν ξεκινά μια καταιγίδα και βλέπεις κεραυνούς να πλησιάζουν, πρέπει να βρεις καταφύγιο και να κρυφτείς από τις καιρικές συνθήκες: ένας κεραυνός είναι συχνά θανατηφόρος και αν οι άνθρωποι επιβιώσουν, συχνά παραμένουν ανάπηροι.

Εάν δεν υπάρχουν κτίρια κοντά και ένα άτομο βρίσκεται στο χωράφι εκείνη την ώρα, πρέπει να λάβει υπόψη ότι είναι καλύτερο να κρυφτεί από μια καταιγίδα σε μια σπηλιά. Καλό είναι όμως να αποφεύγετε τα ψηλά δέντρα: ο κεραυνός στοχεύει συνήθως στο μεγαλύτερο φυτό και αν τα δέντρα έχουν το ίδιο ύψος, πέφτει σε κάτι που άγει καλύτερα τον ηλεκτρισμό.

Για την προστασία ενός απομονωμένου κτιρίου ή κατασκευής από κεραυνούς, συνήθως τοποθετούν κοντά τους έναν ψηλό ιστό, στην κορυφή του οποίου είναι στερεωμένη μια μυτερή μεταλλική ράβδος, ασφαλώς συνδεδεμένη με ένα χοντρό σύρμα, στο άλλο άκρο υπάρχει ένα μεταλλικό αντικείμενο θαμμένο βαθιά στο έδαφος. Το σχήμα λειτουργίας είναι απλό: μια ράβδος από ένα βροντερό σύννεφο φορτίζεται πάντα με ένα φορτίο αντίθετο από το σύννεφο, το οποίο, ρέοντας κάτω από το καλώδιο υπόγεια, εξουδετερώνει το φορτίο του νέφους. Αυτή η συσκευή ονομάζεται αλεξικέραυνο και εγκαθίσταται σε όλα τα κτίρια των πόλεων και άλλων ανθρώπινων οικισμών.

Ο γραμμικός κεραυνός συνήθως συνοδεύεται από έναν δυνατό ήχο κύλισης που ονομάζεται βροντή. Η βροντή εμφανίζεται για τον ακόλουθο λόγο. Είδαμε ότι το ρεύμα στο κανάλι αστραπής σχηματίζεται μέσα σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Ταυτόχρονα, ο αέρας στο κανάλι θερμαίνεται πολύ γρήγορα και έντονα, και από τη θέρμανση διαστέλλεται. Η επέκταση είναι τόσο γρήγορη που μοιάζει με έκρηξη. Αυτή η έκρηξη δίνει ένα τίναγμα του αέρα, το οποίο συνοδεύεται από δυνατούς ήχους. Μετά την ξαφνική διακοπή του ρεύματος, η θερμοκρασία στο κανάλι αστραπής πέφτει γρήγορα καθώς η θερμότητα διαφεύγει στην ατμόσφαιρα. Το κανάλι ψύχεται γρήγορα και ο αέρας σε αυτό συμπιέζεται απότομα. Αυτό προκαλεί επίσης ένα τίναγμα του αέρα, το οποίο σχηματίζει πάλι τον ήχο. Είναι σαφές ότι οι επαναλαμβανόμενοι κεραυνοί μπορούν να προκαλέσουν παρατεταμένο βρυχηθμό και θόρυβο. Με τη σειρά του, ο ήχος αντανακλάται από τα σύννεφα, τη γη, τα σπίτια και άλλα αντικείμενα και, δημιουργώντας πολλαπλούς απόηχους, επιμηκύνει τη βροντή. Γι' αυτό κυλάει ο κεραυνός.

Όπως κάθε ήχος, η βροντή διαδίδεται στον αέρα με σχετικά χαμηλή ταχύτητα - περίπου 330 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Αυτή η ταχύτητα είναι μόνο μιάμιση φορά από την ταχύτητα ενός σύγχρονου αεροσκάφους. Εάν ένας παρατηρητής δει πρώτα κεραυνό και μόνο μετά από λίγο ακούσει βροντή, τότε μπορεί να προσδιορίσει την απόσταση που τον χωρίζει από τον κεραυνό. Ας περάσουν, για παράδειγμα, 5 δευτερόλεπτα μεταξύ αστραπής και βροντής. Δεδομένου ότι σε κάθε δευτερόλεπτο ο ήχος διανύει 330 μέτρα, σε πέντε δευτερόλεπτα η βροντή διένυσε απόσταση πέντε φορές μεγαλύτερη, δηλαδή 1650 μέτρα. Αυτό σημαίνει ότι ο κεραυνός χτύπησε λιγότερο από δύο χιλιόμετρα από τον παρατηρητή.

Σε ήρεμο καιρό, η βροντή ακούγεται σε 70-90 δευτερόλεπτα, περνώντας 25-30 χιλιόμετρα. Οι καταιγίδες που περνούν σε απόσταση μικρότερη των τριών χιλιομέτρων από τον παρατηρητή θεωρούνται κοντινές και οι καταιγίδες που περνούν σε μεγαλύτερη απόσταση θεωρούνται μακρινές.

Εκτός από τους γραμμικούς, υπάρχουν, αν και πολύ λιγότερο συχνά, κεραυνοί και άλλων τύπων. Από αυτά, θα εξετάσουμε ένα, το πιο ενδιαφέρον - αστραπή μπάλας.

Μερικές φορές υπάρχουν αστραπιαίες εκκενώσεις, οι οποίες είναι βολίδες. Το πώς σχηματίζεται ο κεραυνός μπάλας δεν έχει ακόμη μελετηθεί, αλλά οι διαθέσιμες παρατηρήσεις σχετικά με αυτόν τον ενδιαφέρον τύπο εκκένωσης κεραυνού μας επιτρέπουν να βγάλουμε ορισμένα συμπεράσματα. Εδώ είναι μια από τις πιο ενδιαφέρουσες περιγραφές του κεραυνού μπάλας.

Ιδού τι αναφέρει ο διάσημος Γάλλος επιστήμονας Flammarion: «Στις 7 Ιουνίου 1886, στις επτά και μισή το βράδυ, κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας που ξέσπασε πάνω από τη γαλλική πόλη Grey, ο ουρανός φωτίστηκε ξαφνικά με μια μεγάλη κόκκινη αστραπή και με μια τρομερή ρωγμή, μια βολίδα έπεσε από τον ουρανό, προφανώς απέναντι, σε 30-40 εκατοστά. Σκορπίζοντας σπινθήρες, χτύπησε το άκρο της κορυφογραμμής της οροφής, χτύπησε ένα κομμάτι μήκους περισσότερο από μισό μέτρο από την κύρια δοκό της, το χώρισε σε μικρά κομμάτια, σκέπασε τη σοφίτα με συντρίμμια και κατέβασε τον σοβά από την οροφή του πάνω όροφος. Στη συνέχεια, αυτή η μπάλα πήδηξε στην οροφή της εισόδου, τρύπησε μια τρύπα σε αυτήν, έπεσε στο δρόμο και, έχοντας κυλήσει κατά μήκος της για κάποια απόσταση, σταδιακά εξαφανίστηκε. μπάλα φωτιάς

Δεν παρήγαγε και δεν έβλαψε κανέναν, παρά το γεγονός ότι υπήρχε πολύς κόσμος στο δρόμο.

Στο σχ. 13 δείχνει αστραπή μπάλας που καταγράφηκε από φωτογραφική μηχανή, και στο σχ. 14 δείχνει μια εικόνα ενός καλλιτέχνη που ζωγράφισε μια μπάλα αστραπή που έπεσε στην αυλή.

Τις περισσότερες φορές, ο κεραυνός μπάλας έχει το σχήμα καρπουζιού ή αχλαδιού. Διαρκεί για σχετικά μεγάλο χρονικό διάστημα - από ένα μικρό κλάσμα του Σχ. 13. Αστραπή μπάλας. δευτερόλεπτα έως αρκετά λεπτά.

Η πιο συνηθισμένη διάρκεια του κεραυνού μπάλας είναι από 3 έως 5 δευτερόλεπτα. Ο κεραυνός μπάλας εμφανίζεται συχνότερα στο τέλος μιας καταιγίδας με τη μορφή κόκκινων φωτεινών σφαιρών με διάμετρο 10 έως 20 εκατοστών. Σε πιο σπάνιες περιπτώσεις, έχει επίσης μεγάλους χρόνους - 22

Μέτρα. Για παράδειγμα, φωτογραφήθηκε κεραυνός με διάμετρο περίπου 10 μέτρων.

Η μπάλα μπορεί μερικές φορές να είναι εκθαμβωτική λευκή και να έχει πολύ έντονο περίγραμμα. Συνήθως, η αστραπή μπάλας κάνει ένα σφύριγμα, βουητό ή σφύριγμα.

Ο κεραυνός μπάλας μπορεί να εξαφανιστεί σιωπηλά, αλλά μπορεί να κάνει ένα αχνό τρίξιμο ή ακόμα και έναν εκκωφαντικό ήχο.

Εκρηξη. Εξαφανιζόμενο, αφήνει συχνά μια ομίχλη με έντονη μυρωδιά. Κοντά στο έδαφος ή σε κλειστούς χώρους, ο κεραυνός μπάλας κινείται με την ταχύτητα ενός ατόμου που τρέχει - περίπου δύο μέτρα το δευτερόλεπτο. Μπορεί να παραμείνει σε ηρεμία για αρκετή ώρα, και μια τέτοια «σταθερή» μπάλα σφυρίζει και πετάει σπίθες μέχρι να εξαφανιστεί. Μερικές φορές φαίνεται ότι ο κεραυνός μπάλας οδηγείται από τον άνεμο, αλλά συνήθως η κίνησή του δεν εξαρτάται από τον άνεμο.

Οι σφαιρικοί κεραυνοί έλκονται από κλειστούς χώρους, στους οποίους εισέρχονται από ανοιχτά παράθυρα ή πόρτες, και μερικές φορές ακόμη και από μικρά κενά. Οι τρομπέτες είναι ένας καλός τρόπος για αυτούς. επομένως οι βολίδες προέρχονται συχνά από σόμπες στις κουζίνες. Έχοντας κάνει κύκλους γύρω από το δωμάτιο, ο κεραυνός μπάλας φεύγει από το δωμάτιο, φεύγοντας συχνά από την ίδια διαδρομή που μπήκε.

Μερικές φορές οι κεραυνοί ανεβοκατεβαίνουν δύο ή τρεις φορές σε αποστάσεις από μερικά εκατοστά έως αρκετές

Κιχ μέτρα. Ταυτόχρονα με αυτές τις ανηφόρες και κατηφόρες, η βολίδα μερικές φορές κινείται σε οριζόντια κατεύθυνση και μετά φαίνεται ότι ο κεραυνός της μπάλας κάνει άλματα.

Συχνά, οι σφαιρικοί κεραυνοί "εγκαθίστανται" στους αγωγούς, προτιμώντας τα υψηλότερα σημεία ή κυλά κατά μήκος των αγωγών, για παράδειγμα, κατά μήκος των σωλήνων αποχέτευσης. Περνώντας μέσα από τα σώματα των ανθρώπων, μερικές φορές κάτω από τα ρούχα, οι βολίδες προκαλούν σοβαρά εγκαύματα, ακόμη και θάνατο. Υπάρχουν πολλές περιγραφές περιπτώσεων θανατηφόρου τραυματισμού ανθρώπων και ζώων από κεραυνό μπάλας. Ο κεραυνός μπάλας μπορεί να προκαλέσει πολύ σοβαρές ζημιές στα κτίρια.

Δεν υπάρχει ακόμη πλήρης επιστημονική εξήγηση του κεραυνού μπάλας. Οι επιστήμονες έχουν μελετήσει πεισματικά τον κεραυνό μπάλας, αλλά μέχρι στιγμής δεν ήταν δυνατό να εξηγηθούν όλες οι διάφορες εκδηλώσεις του. Υπάρχει ακόμη πολλή επιστημονική δουλειά που πρέπει να γίνει σε αυτόν τον τομέα. Φυσικά, δεν υπάρχει τίποτα μυστηριώδες, «υπερφυσικό» ούτε στο ball lightning. Αυτή είναι μια ηλεκτρική εκκένωση, η προέλευση της οποίας είναι η ίδια. σαν γραμμικός κεραυνός. Αναμφίβολα, στο εγγύς μέλλον, οι επιστήμονες θα είναι σε θέση να εξηγήσουν όλες τις λεπτομέρειες του σφαιρικού κεραυνού, όπως επίσης θα μπορούσαν να εξηγήσουν όλες τις λεπτομέρειες του γραμμικού κεραυνού,

Οι ίδιες οι διαδικασίες που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας έχουν μελετηθεί αρκετά καλά. Βροντή - ο ήχος ενός ισχυρού ωστικού κύματος που εμφανίζεται ως αποτέλεσμα μιας τεράστιας ηλεκτρικής εκκένωσης.

Πώς εμφανίζεται ο κεραυνός;

Λόγω της τριβής ανάμεσα στα μικρότερα κομμάτια πάγου και σταγόνες υδρατμών στην ατμόσφαιρα, προκύπτει στατικός ηλεκτρισμός. Ο αέρας δεν μεταφέρει ρεύμα, είναι δηλαδή διηλεκτρικό. Με τη συσσώρευση ηλεκτρικού φορτίου σε μια συγκεκριμένη στιγμή, η ένταση του πεδίου υπερβαίνει την κρίσιμη τιμή και οι μοριακοί δεσμοί καταστρέφονται. Σε αυτή την περίπτωση, ο αέρας, οι υδρατμοί χάνουν τις ηλεκτρικές μονωτικές ιδιότητες. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται διηλεκτρική διάσπαση. Μπορεί να εμφανιστεί μέσα σε ένα σύννεφο, μεταξύ δύο γειτονικών κεραυνών ή μεταξύ ενός σύννεφου και του εδάφους.

Ως αποτέλεσμα της βλάβης, σχηματίζεται ένα κανάλι με υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, γεμάτο με μια τεράστια εκκένωση σπινθήρα - αυτός είναι κεραυνός. Αυτή η διαδικασία απελευθερώνει τεράστια ποσότητα ενέργειας. Το μήκος της φωτοβολίδας μπορεί να φτάσει τα 300 km ή περισσότερο. Ο αέρας στο μονοπάτι του κεραυνού θερμαίνεται πολύ γρήγορα στους 25.000 - 30.000°C. Για σύγκριση: η θερμοκρασία της επιφάνειας του Ήλιου είναι 5726 °C.

Γιατί εμφανίζεται βροντή;

Ο αέρας που θερμαίνεται από κεραυνούς διαστέλλεται. Υπάρχει μια ισχυρή έκρηξη. Δημιουργεί ένα ωστικό κύμα, συνοδευόμενο από έναν πολύ δυνατό ήχο, όχι μόνο, αλλά με κρυφές. Αυτή είναι η βροντή. Όσο περισσότερες στροφές έχει ο κεραυνός, τόσο περισσότερες βροντές κυλά, επειδή σε κάθε στροφή υπάρχει μια νέα έκρηξη. Επιπλέον, ο ήχος αντανακλάται από τα γειτονικά σύννεφα. Η μέγιστη ένταση του είναι 120 dB. Αστραπιαία γραμμική και μαργαριταρένια δεν μπορεί παρά να συνοδεύεται από βρυχηθμό. Απλώς μερικές φορές μια καταιγίδα είναι τόσο μακριά από το σημείο που φαίνεται το φλας που ο ήχος δεν προλαβαίνει να την φτάσει.

Ενδιαφέρον γεγονός: στις αρχαίες παγανιστικές θρησκείες υπήρχε πάντα ένας θεός της βροντής. Ο βρυχηθμός κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας θεωρήθηκε μια από τις εκδηλώσεις του θυμού του. Τώρα είναι προφανές ότι αυτός ο ήχος πρέπει να εκλαμβάνεται μόνο ως προειδοποίηση για έναν κίνδυνο που πλησιάζει. Όταν εμφανιστεί, πρέπει απλώς να υπολογίσετε την απόσταση από την καταιγίδα και τον βαθμό κινδύνου για τους ανθρώπους στο δρόμο.

Πώς να προσδιορίσετε την απόσταση από τον κεραυνό από τον ήχο της βροντής;

Υπάρχει πάντα λίγος χρόνος μεταξύ αστραπής και βροντής. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ταχύτητα του φωτός είναι ένα εκατομμύριο φορές η ταχύτητα του ήχου. Επομένως, πρώτα φαίνεται μια λάμψη και μόνο λίγα δευτερόλεπτα αργότερα ακούγεται ένας βρυχηθμός. Εάν εντοπίσετε αυτή τη φορά, τότε μπορείτε να υπολογίσετε κατά προσέγγιση την απόσταση από την καταιγίδα.

Ο κεραυνός είναι μια ισχυρή ηλεκτρική εκκένωση. Συμβαίνει όταν υπάρχει ισχυρός ηλεκτρισμός των νεφών ή της γης. Επομένως, εκκενώσεις κεραυνών μπορεί να συμβούν είτε μέσα σε ένα σύννεφο, είτε μεταξύ γειτονικών ηλεκτρισμένων νεφών ή μεταξύ ενός ηλεκτρισμένου νέφους και του εδάφους. Μια αστραπιαία εκκένωση προηγείται από την εμφάνιση διαφοράς ηλεκτρικών δυναμικών μεταξύ γειτονικών νεφών ή μεταξύ ενός νέφους και του εδάφους.

Ο ηλεκτρισμός, δηλαδή ο σχηματισμός ελκτικών δυνάμεων ηλεκτρικής φύσης, είναι γνωστός σε όλους από την καθημερινή εμπειρία.

Τι προκαλεί τα σύννεφα να ηλεκτρίζονται; Εξάλλου, δεν τρίβονται μεταξύ τους, όπως συμβαίνει όταν σχηματίζεται ηλεκτροστατικό φορτίο στα μαλλιά και στη χτένα.

Ένα βροντερό σύννεφο είναι μια τεράστια ποσότητα ατμού, μερικοί από τους οποίους συμπυκνώνονται με τη μορφή μικροσκοπικών σταγονιδίων ή πλακών πάγου. Η κορυφή ενός κεραυνού μπορεί να βρίσκεται σε ύψος 6-7 km και το κάτω μέρος κρέμεται πάνω από το έδαφος σε ύψος 0,5-1 km. Πάνω από 3-4 χλμ., τα σύννεφα αποτελούνται από παγοκρώνες διαφορετικών μεγεθών, αφού η θερμοκρασία εκεί είναι πάντα κάτω από το μηδέν. Αυτοί οι πέτρες πάγου βρίσκονται σε συνεχή κίνηση, που προκαλούνται από ανερχόμενα ρεύματα θερμού αέρα από τη θερμαινόμενη επιφάνεια της γης. Τα μικρά κομμάτια πάγου είναι πιο εύκολο από τα μεγάλα να παρασυρθούν από τα ανιούσα ρεύματα αέρα. Ως εκ τούτου, «ευκίνητοι» μικροί παγοκράτες, που κινούνται προς το πάνω μέρος του σύννεφου, συγκρούονται συνεχώς με μεγάλους. Κάθε τέτοια σύγκρουση οδηγεί σε ηλεκτρισμό. Σε αυτή την περίπτωση, μεγάλα κομμάτια πάγου φορτίζονται αρνητικά και μικρά κομμάτια φορτίζονται θετικά. Με την πάροδο του χρόνου, τα θετικά φορτισμένα μικρά κομμάτια πάγου βρίσκονται στην κορυφή του νέφους και τα αρνητικά φορτισμένα μεγάλα στο κάτω μέρος. Με άλλα λόγια, η κορυφή ενός κεραυνού είναι θετικά φορτισμένη, ενώ η κάτω πλευρά είναι αρνητικά φορτισμένη.

Το ηλεκτρικό πεδίο του νέφους έχει τεράστια ένταση - περίπου ένα εκατομμύριο V/m. Όταν μεγάλες αντίθετα φορτισμένες περιοχές πλησιάζουν αρκετά η μία στην άλλη, μερικά ηλεκτρόνια και ιόντα, που τρέχουν ανάμεσά τους, δημιουργούν ένα λαμπερό κανάλι πλάσματος μέσω του οποίου τα υπόλοιπα φορτισμένα σωματίδια ορμούν πίσω τους. Έτσι εμφανίζεται ο κεραυνός.

Κατά τη διάρκεια αυτής της εκφόρτισης, απελευθερώνεται τεράστια ενέργεια - έως και ένα δισεκατομμύριο J. Η θερμοκρασία του καναλιού φτάνει τους 10.000 Κ, γεγονός που προκαλεί το έντονο φως που παρατηρούμε κατά την εκκένωση κεραυνού. Τα σύννεφα εκκενώνονται συνεχώς μέσω αυτών των καναλιών και βλέπουμε τις εξωτερικές εκδηλώσεις αυτών των ατμοσφαιρικών φαινομένων με τη μορφή κεραυνού.

Το πυρακτωμένο μέσο διαστέλλεται εκρηκτικά και προκαλεί ένα ωστικό κύμα, το οποίο γίνεται αντιληπτό ως βροντή.

Εμείς οι ίδιοι μπορούμε να προσομοιώσουμε κεραυνό, αν και μικρογραφία. Το πείραμα πρέπει να πραγματοποιηθεί σε σκοτεινό δωμάτιο, διαφορετικά τίποτα δεν θα είναι ορατό. Χρειαζόμαστε δύο μακρόστενα μπαλόνια. Ας τα φουσκώσουμε και ας τα δέσουμε. Στη συνέχεια, φροντίζοντας να μην ακουμπήσουν, τρίψτε τα ταυτόχρονα με ένα μάλλινο πανί. Ο αέρας που τα γεμίζει ηλεκτρίζεται. Εάν οι μπάλες ενωθούν, αφήνοντας ένα ελάχιστο κενό μεταξύ τους, τότε οι σπινθήρες θα αρχίσουν να πηδούν από τη μία στην άλλη μέσα από ένα λεπτό στρώμα αέρα, δημιουργώντας ελαφριές λάμψεις. Ταυτόχρονα, θα ακούσουμε ένα αχνό τρίξιμο - ένα μικροσκοπικό αντίγραφο της βροντής κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας.

Όλοι όσοι έχουν δει αστραπές έχουν παρατηρήσει ότι δεν είναι μια λαμπερή ευθεία γραμμή, αλλά μια διακεκομμένη γραμμή. Ως εκ τούτου, η διαδικασία σχηματισμού ενός αγώγιμου καναλιού για μια αστραπιαία εκκένωση ονομάζεται "βηματικός οδηγός". Κάθε ένα από αυτά τα «βήματα» είναι το μέρος όπου τα ηλεκτρόνια που επιταχύνθηκαν σε ταχύτητες σχεδόν φωτός σταμάτησαν λόγω συγκρούσεων με μόρια αέρα και άλλαξαν την κατεύθυνση της κίνησης.

Έτσι, ο κεραυνός είναι μια διάσπαση ενός πυκνωτή, στον οποίο το διηλεκτρικό είναι ο αέρας και οι πλάκες είναι σύννεφα και γη. Η χωρητικότητα ενός τέτοιου πυκνωτή είναι μικρή - περίπου 0,15 μικροφαράντ, αλλά το ενεργειακό απόθεμα είναι τεράστιο, αφού η τάση φτάνει το ένα δισεκατομμύριο βολτ.

Ένας κεραυνός συνήθως αποτελείται από πολλές εκκενώσεις, καθεμία από τις οποίες διαρκεί μόνο μερικές δεκάδες εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου.

Οι κεραυνοί εμφανίζονται συχνότερα στα σωρευτικά σύννεφα. Οι κεραυνοί συμβαίνουν επίσης κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων, ανεμοστρόβιλων και καταιγίδων σκόνης.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι κεραυνών ανάλογα με το σχήμα και την κατεύθυνση της εκκένωσης. Οι εκκρίσεις μπορεί να συμβούν:

• ανάμεσα στο σύννεφο της καταιγίδας και τη γη,
• ανάμεσα σε δύο σύννεφα
• μέσα στο σύννεφο
• μετακινηθείτε από τα σύννεφα στον καθαρό ουρανό.