Lumini polare. Fizica atmosferei: cum, de ce și de unde provine fulgerul din puterea curentului fulgerului

Fulgerul i-a îngrijorat și înspăimântat de multă vreme pe oameni cu imprevizibilitatea, frumusețea și puterea distructivă teribilă. De îndată ce natura electrică a acestui fenomen a devenit clară, a apărut întrebarea - este posibil să-l „prindem” și să-l folosiți în scopuri pașnice și, în general, câtă energie este într-un fulger.

Calculul rezervei de energie fulgerului

Conform cercetărilor, tensiunea maximă a unei descărcări de fulger este de 50 de milioane de volți, iar curentul poate fi de până la 100 de mii de amperi. Cu toate acestea, pentru a calcula rezerva de energie a unei descărcări convenționale, este mai bine să luați date medii - o diferență de potențial de 20 de milioane de volți și un curent de 20 de mii de amperi. În timpul unei descărcări de fulger, potențialul scade la zero, prin urmare, pentru a determina corect puterea unei descărcări de fulgere, tensiunea trebuie împărțită la 2. Apoi, trebuie să înmulțiți tensiunea cu curentul, puterea medie a unei descărcări de fulgere. se obtine, 200 de milioane de kilowati. Se știe că, în medie, descărcarea durează 0,001 secunde, deci puterea ar trebui împărțită la 1000. Pentru a obține date mai familiare, puteți împărți rezultatul la 3600 (numărul de secunde într-o oră) - obțineți 55,5 kWh. Va fi interesant de calculat costul acestei energii, la un preț de 3 ruble per kWh. va fi 166,7 ruble.

Este posibil să îmblânzi fulgerul?

Frecvența medie a fulgerelor în Rusia este de aproximativ 2-4 pe kilometru pătrat. Având în vedere că peste tot apar furtuni, va fi nevoie de un număr mare de paratrăsnet pentru a le „prinde”. Doar descărcările dintre norii încărcați și sol pot fi considerate sursă de energie. Pentru a colecta energie electrică, veți avea nevoie, de asemenea, de condensatoare de înaltă tensiune de mare capacitate și convertoare de stabilizare a tensiunii. Un astfel de echipament este destul de costisitor, iar calculele au fost efectuate în mod repetat care demonstrează ineficiența și neprofitabilitatea acestei metode de generare a energiei. Motivul eficienței scăzute constă, în primul rând, în natura fulgerului: în timpul unei descărcări de scânteie, cea mai mare parte a energiei este cheltuită pentru încălzirea aerului și a paratrăsnetului în sine. În plus, stația va funcționa doar vara, și chiar și atunci nu în fiecare zi.

Misterul fulgerului cu minge

Uneori, fulgerele neobișnuite apar în timpul unei furtuni. Strălucește, puternic sau slab, în ​​medie, ca o lampă de 100 de wați, are o nuanță gălbuie sau roșiatică, se mișcă încet și zboară adesea în camere. Dimensiunea unei mingi sau elipse variază de la câțiva centimetri la 2-3 metri, dar în medie este de 15-30 cm. În ciuda studiului atent al acestui fenomen, natura sa nu este încă clară. În timpul unei furtuni, obiectele și oamenii devin încărcate pozitiv, iar faptul că fulgerul cu minge le ocolește indică sarcina sa pozitivă. Este atras de obiectele încărcate negativ și poate chiar exploda.Fulgerul cu bile apare datorită energiei fulgerului obișnuit, în locul ruperii, bifurcării sau în locul impactului. Există două ipoteze ale esenței sale fizice: conform primei, primește constant energie din exterior și „trăiește” de ceva timp datorită acestui fapt. Susținătorii unei alte ipoteze consideră că fulgerul devine un obiect independent după apariția lui și își menține forma datorită energiei primite de la fulgerul obișnuit. Nimeni nu a reușit încă să calculeze energia fulgerului cu minge.

Furtunile apar pe planeta noastră de peste 40 de mii de ori pe zi - aproximativ 100 de fulgere în fiecare secundă. Dar acest fenomen nu a fost încă studiat pe deplin. „Teorii și practici” publică un fragment din cartea „Prin ochii unui fizician” de Walter Lewin și Warren Goldstein. De la sfârșitul curcubeului până la granița timpului”, pe care editura „MITUL” a pregătit-o pentru expoziția Non/ficțiune. Autorii explică ce este fulgerul și dacă un paratrăsnet, o mașină sau adidași cu talpă de cauciuc te pot salva de el.

Desigur, unul dintre cele mai periculoase tipuri de curent este fulgerul, care este și unul dintre cele mai remarcabile fenomene electrice, puternice, deloc previzibile, neînțelese pe deplin și misterioase - în general, un adevărat cocktail. În miturile diferitelor popoare - de la grecii antici la mayași - descărcările de fulgere sunt descrise fie ca simboluri ale zeităților, fie ca instrument al răzbunării lor. Și acest lucru nu este surprinzător. În medie, există aproximativ 16 milioane de furtuni pe Pământ în fiecare an (mai mult de 43 de mii zilnic și aproximativ 1800 la oră), care produc aproximativ 100 de fulgere în fiecare secundă sau mai mult de 8 milioane de fulgere pe zi. Aceasta este la scară planetară.

Fulgerul este o consecință a încărcării norilor de tunete. De obicei, partea de sus a norului este încărcată pozitiv, iar partea de jos - negativ. Oamenii de știință nu și-au dat încă seama pe deplin de ce este așa. Credeți sau nu, există încă multe întrebări de răspuns în fizica atmosferei. Deocamdată, de dragul simplității discuției, să simplificăm oarecum situația imaginându-ne un nor care este încărcat negativ pe partea care este mai aproape de sol. Datorită inducției, pământul cel mai apropiat de nor devine încărcat pozitiv și va apărea un câmp electric între el și nor.

Din punct de vedere fizic, o descărcare de fulger este destul de complexă, dar în esență o fulgerare (defecțiune electrică) apare atunci când potențialul electric dintre nor și sol atinge zeci de milioane de volți. Și deși ne gândim adesea la un fulger ca „trăgând” dintr-un nor spre pământ, de fapt, mișcarea are loc atât de la nor la pământ, cât și de la sol la nor. Puterea curentului electric în timpul unei descărcări de fulger de intensitate medie este de aproximativ 50 de mii de amperi (deși poate ajunge la câteva sute de mii de amperi), iar puterea maximă ajunge la aproximativ un trilion (1012) de wați, dar aceasta durează doar câteva zeci de microsecunde. Cu toate acestea, energia totală eliberată în momentul unui fulger depășește rareori câteva sute de milioane de jouli, ceea ce este echivalent cu energia consumată într-o lună de un bec de o sută de wați. Deci ideea de a recolta energie fulgerului este complet nepractică și nepractică.

Cei mai mulți dintre noi știm că putem determina cât de departe fulgeră lovește de noi în timpul care trece între momentele în care vedem descărcarea și auzim tunetul. Motivul dat pentru aceasta ne oferă, de asemenea, o idee despre forțele puternice implicate în proces. Și, apropo, nu are nimic de-a face cu explicația pe care am auzit-o odată de la un student: acel fulger creează un fel de zonă de joasă presiune în care aerul se năpustește și se ciocnește cu aerul care vine din cealaltă parte, rezultând un tunet. De fapt, totul se întâmplă aproape exact invers. Energia de descărcare încălzește aerul la aproximativ 20 mii ° C, adică la o temperatură de peste trei ori mai mare decât temperatura suprafeței Soarelui. Acest aer supraîncălzit creează apoi o undă de presiune puternică care se ciocnește cu aerul rece din jurul său, creând unde sonore care călătoresc prin aer. Deoarece undele sonore din aer călătoresc la aproximativ o milă la fiecare cinci secunde, numărând secundele vă puteți da seama destul de ușor cât de departe de dvs. a lovit fulgerul.

Faptul că fulgerul încălzește atât de mult aerul explică un alt fenomen pe care îl poți experimenta în timpul unei furtuni. Ați observat vreodată cât de proaspăt, special este mirosul în aer după o furtună, de parcă furtuna l-ar fi curățat? Desigur, într-un oraș mare este greu să simți asta, deoarece acolo aerul este aproape întotdeauna saturat cu gazele de eșapament de la mașini. Dar chiar dacă ai norocul să simți această aromă minunată, s-ar putea să nu știi că este mirosul de ozon, o moleculă de oxigen formată din trei atomi de oxigen. După cum știți, moleculele normale de oxigen - fără niciun miros - constau din doi atomi de oxigen și le scriem ca O2. Dar căldura extraordinară de la fulger descompune aceste molecule - nu toate, dar suficient pentru a avea un anumit efect. Atomii de oxigen individuali rezultați sunt ei înșiși instabili, așa că se atașează la moleculele normale de O2, creând substanța O3 - ozon.

Cu toate acestea, trebuie menționat că ozonul miroase plăcut doar în cantități mici; în concentrații mari, mirosul său nu este atât de atractiv. Poate fi simțit, de exemplu, sub firele de înaltă tensiune. Dacă auziți un bâzâit care vine de la fire, înseamnă de obicei că există scântei, numită descărcare corona, care creează molecule de ozon. Când nu bate vânt puternic, de obicei simți un miros destul de neplăcut.

„Fulgerele lovesc avioanele în medie mai mult de o dată pe an, dar datorită efectului pielii, ele supraviețuiesc acestor lovituri în siguranță.”

Acum să revenim la ideea că o persoană poate fi salvată de consecințele unui fulger purtând adidași cu talpă de cauciuc. Un fulger de 50.000 până la 100.000 de amperi, capabil să încălzească aerul la mai mult de trei ori temperatura de suprafață a soarelui, aproape sigur te va arde în scrum, te va face să convulsii de la un șoc electric masiv sau pur și simplu te va exploda, întorcându-te instantaneu. toată apa din corpul tău în abur foarte fierbinte. Complet indiferent de ceea ce porți. Este exact ceea ce se întâmplă cu un copac care este lovit de fulger - seva din el explodează și rupe toată scoarța de pe el. O sută de milioane de jouli de energie - echivalentul a aproape treizeci de kilograme de dinamită - nu este o jumătate de kilogram de stafide.

Dar dacă este sigur să fii în interiorul unei mașini care te protejează de fulgere datorită anvelopelor sale de cauciuc? O mașină te poate proteja într-adevăr în această situație (fără garanții, totuși!), dar dintr-un motiv complet diferit. Faptul este că curentul electric trece prin straturile de suprafață ale unui conductor (acest fenomen se numește efect de piele) și, stând într-o mașină, te găsești într-o cutie de metal, iar metalul, așa cum știm deja, este un bun conductor. Puteți chiar să atingeți interiorul panoului de conducte fără a provoca nicio rănire. Cu toate acestea, vă îndemn cu tărie să nu faceți acest lucru deoarece este extrem de periculos deoarece majoritatea mașinilor moderne folosesc piese din fibră de sticlă și acest material nu are efect de piele. Cu alte cuvinte, dacă fulgerul îți lovește mașina, tu - și mașina ta - s-ar putea să trăiești unele dintre cele mai neplăcute momente din viața ta. Dacă sunteți interesat, urmăriți acest scurt videoclip care arată fulgerul lovind o mașină. Cred că veți înțelege imediat că nu este ceva de glumit!

Din fericire pentru noi, situația cu avioanele este cu totul alta. Fulgerele îi lovesc în medie mai mult de o dată pe an, dar datorită aceluiași efect asupra pielii supraviețuiesc acestor lovituri în siguranță. Uite video.

Există un alt experiment celebru cu fulgerul atribuit lui Benjamin Franklin, dar vă sfătuiesc insistent să nu îl încercați. Vorbim despre zburarea unui zmeu în timpul unei furtuni cu o cheie metalică atașată. Probabil că Franklin a intenționat să testeze ipoteza conform căreia norii de tunete creează foc electric. El a raționat după cum urmează: dacă fulgerul este într-adevăr o sursă de electricitate, atunci odată ce coarda zmeului se va uda de ploaie, va deveni un bun conductor (deși omul de știință nu a folosit acest cuvânt) de electricitate și se va transmite în jos la cheie legată de capătul ei. De asemenea, ei spun că, de îndată ce Franklin a ridicat mâna la cheie, a apărut imediat o scânteie strălucitoare. Așadar, la fel ca și în cazul lui Newton, care în amurgul vieții sale ar fi susținut că a fost inspirat să creeze legea gravitației universale de un măr care cade la pământ dintr-un copac, nu există nicio dovadă modernă că Franklin ar fi vreodată de fapt. am efectuat acest experiment... Există doar o relatare într-o scrisoare pe care a trimis-o către Royal Scientific Society din Anglia și un alt document scris compilat cincisprezece ani mai târziu de prietenul lui Franklin, Joseph Priestley (apropo, descoperitorul oxigenului).

„O sută de milioane de jouli de energie – echivalentul a aproape treizeci de kilograme de dinamită – nu reprezintă o jumătate de kilogram de stafide.”

Dar dacă Franklin a efectuat sau nu acest experiment – ​​care ar fi fost fantastic de periculos și cu o probabilitate foarte mare ar fi dus la moartea marelui inventator – el a publicat o descriere exactă a celuilalt experiment. În acest caz, sarcina a fost să conducă fulgerul în pământ, pentru care omul de știință a instalat o tijă lungă de fier în vârful turnului. Câțiva ani mai târziu, francezul Thomas-François Dalibard, care l-a cunoscut pe Franklin și și-a tradus ideile în franceză, a efectuat acest experiment într-o versiune puțin diferită și a asistat la un fenomen cu adevărat incredibil. Dalibar a instalat o tijă de fier de peste 10 metri lungime și, îndreptând-o spre cer, a văzut scântei la baza sa neîmpământată.

Ulterior, profesorul Georg Wilhelm Richmann, un om de știință remarcabil născut în Estonia și care locuiește la Sankt Petersburg, membru al Academiei de Științe din Sankt Petersburg, care studiase fenomenele electrice de mulți ani, aparent inspirat de experimentul lui Dalibard, a decis să-l încerce. de asemenea. După cum spune Michael Bryan în cartea interesantă Draw the Lightning Down: Benjamin Franklin and Electrical Technology in the Age of Enlightenment, Richman a atașat o tijă de fier de acoperișul casei sale și a conectat-o ​​cu un lanț de cupru cu un dispozitiv pentru măsurarea electricității în laboratorul lui situat la primul etaj.

Parcă intenționat – sau poate a fost un semn al sorții – în august 1753, în timpul unei ședințe a Academiei de Științe, a izbucnit o furtună puternică. Richman s-a repezit acasă, luând cu el pe artistul care trebuia să ilustreze noua sa carte. În timp ce Richman observa echipamentul, fulgerul a lovit, a călătorit pe tijă și lanț, a sărit la jumătate de metru de capul omului de știință, l-a șocat și l-a aruncat prin cameră; artistul a primit și un șoc electric puternic și și-a pierdut cunoștința. Pe Internet puteți găsi mai multe ilustrații ale acestei scene groaznice, deși nu se știe sigur dacă au fost create de artistul care a fost direct implicat în ea.

Franklin a inventat un instrument asemănător, dar ideea lui a fost întemeiată; astăzi este cunoscut ca paratrăsnet. Dispozitivul este excelent la împământarea loviturilor de fulger, dar nu pentru motivul pe care Franklin și-a propus. El a crezut că un paratrăsnet ar provoca o descărcare continuă între norul încărcat și clădire, menținând astfel diferența de potențial scăzută și, prin urmare, reducând pericolul unui fulger. Omul de știință era atât de încrezător că avea dreptate, încât l-a sfătuit pe regele George al II-lea să instaleze paratrăsnet pe acoperișul palatului regal și în depozitele de muniții. Oponenții lui Franklin au susținut că paratrăsnetul ar atrage doar fulgerul și că efectul descărcării, prin reducerea diferenței de potențial electric dintre clădire și norii de tunete, ar fi foarte neglijabil. Dar regele, după cum spune povestea, a avut încredere în Franklin și a instalat paratrăsnet.

La scurt timp după aceea, fulgerul a lovit direct unul dintre depozitele de muniție, dar pagubele au fost minime. Adică tija a funcționat, dar din cu totul alte motive. Criticii lui Franklin au avut perfectă dreptate: paratrăsnetul atrag fulgerul, iar descărcarea paratrăsnetului este cu adevărat nesemnificativă în comparație cu încărcătura enormă a unui nor de tunete. Dar un paratrăsnet are totuși efectul dorit - pentru că atunci când tija este suficient de groasă pentru a gestiona 10-100 de mii de amperi, curentul va rămâne în tijă și sarcina va intra în pământ. Se dovedește că Franklin nu a fost doar un om de știință genial, ci a fost și foarte norocos!

Nu este uimitor că, înțelegând zgomotul liniștit de trosnet pe care îl auzim când ne dăm jos un pulover din poliester iarna, putem înțelege și esența unei furtuni ciudate cu fulgere luminând cerul nopții și să înțelegem originea uneia dintre cele mai zgomotoase și cele mai terifiante sunete din natură?

Într-un fel, toți suntem versiuni moderne ale lui Benjamin Franklin, încercând să ne dăm seama și să înțelegem în acest fenomen formidabil ceea ce este încă dincolo de înțelegerea noastră. La sfârșitul anilor 1980, oamenii de știință au fotografiat pentru prima dată diferite forme de fulgere fulgerând sus, sus, în nori. O varietate se numește fantome roșii și constă din descărcări electrice roșiatice-portocalii care apar la 50-90 de kilometri deasupra solului. Și există și jeturi albastre - sunt mult mai mari, uneori până la 70 de kilometri lungime și apar în straturile superioare ale atmosferei. Dar știm despre ele doar de puțin peste douăzeci de ani și știm încă foarte puține despre cauzele acestui fenomen natural uimitor. Chiar dacă oamenii au studiat electricitatea în detaliu, furtunile sunt încă învăluite în mister - și se întâmplă pe planeta noastră de aproximativ 45 de mii de ori pe zi.

Fulgerul i-a îngrijorat și înspăimântat de multă vreme pe oameni cu imprevizibilitatea, frumusețea și puterea distructivă teribilă. De îndată ce natura electrică a acestui fenomen a devenit clară, a apărut întrebarea - este posibil să-l „prindem” și să-l folosiți în scopuri pașnice și, în general, câtă energie este într-un fulger.

Calculul rezervei de energie fulgerului

Conform cercetărilor, tensiunea maximă a unei descărcări de fulger este de 50 de milioane de volți, iar curentul poate fi de până la 100 de mii de amperi. Cu toate acestea, pentru a calcula rezerva de energie a unei descărcări convenționale, este mai bine să luați date medii - o diferență de potențial de 20 de milioane de volți și un curent de 20 de mii de amperi. În timpul unei descărcări de fulger, potențialul scade la zero, prin urmare, pentru a determina corect puterea unei descărcări de fulgere, tensiunea trebuie împărțită la 2. Apoi, trebuie să înmulțiți tensiunea cu curentul, puterea medie a unei descărcări de fulgere. se obtine, 200 de milioane de kilowati. Se știe că, în medie, descărcarea durează 0,001 secunde, deci puterea ar trebui împărțită la 1000. Pentru a obține date mai familiare, puteți împărți rezultatul la 3600 (numărul de secunde într-o oră) - obțineți 55,5 kWh. Va fi interesant de calculat costul acestei energii, la un preț de 3 ruble per kWh. va fi 166,7 ruble.

Este posibil să îmblânzi fulgerul?

Frecvența medie a fulgerelor în Rusia este de aproximativ 2-4 pe kilometru pătrat. Având în vedere că peste tot apar furtuni, va fi nevoie de un număr mare de paratrăsnet pentru a le „prinde”. Doar descărcările dintre norii încărcați și sol pot fi considerate sursă de energie. Pentru a colecta energie electrică, veți avea nevoie, de asemenea, de condensatoare de înaltă tensiune de mare capacitate și convertoare de stabilizare a tensiunii. Un astfel de echipament este destul de costisitor, iar calculele au fost efectuate în mod repetat care demonstrează ineficiența și neprofitabilitatea acestei metode de generare a energiei. Motivul eficienței scăzute constă, în primul rând, în natura fulgerului: în timpul unei descărcări de scânteie, cea mai mare parte a energiei este cheltuită pentru încălzirea aerului și a paratrăsnetului în sine. În plus, stația va funcționa doar vara, și chiar și atunci nu în fiecare zi.

Misterul fulgerului cu minge

Uneori, fulgerele neobișnuite apar în timpul unei furtuni. Strălucește, puternic sau slab, în ​​medie, ca o lampă de 100 de wați, are o nuanță gălbuie sau roșiatică, se mișcă încet și zboară adesea în camere. Dimensiunea unei mingi sau elipse variază de la câțiva centimetri la 2-3 metri, dar în medie este de 15-30 cm. În ciuda studiului atent al acestui fenomen, natura sa nu este încă clară. În timpul unei furtuni, obiectele și oamenii devin încărcate pozitiv, iar faptul că fulgerul cu minge le ocolește indică sarcina sa pozitivă. Este atras de obiectele încărcate negativ și poate chiar exploda.Fulgerul cu bile apare datorită energiei fulgerului obișnuit, în locul ruperii, bifurcării sau în locul impactului. Există două ipoteze ale esenței sale fizice: conform primei, primește constant energie din exterior și „trăiește” de ceva timp datorită acestui fapt. Susținătorii unei alte ipoteze consideră că fulgerul devine un obiect independent după apariția lui și își menține forma datorită energiei primite de la fulgerul obișnuit. Nimeni nu a reușit încă să calculeze energia fulgerului cu minge.

Fulgerul este unul dintre acele fenomene naturale care a insuflat de multă vreme frica în rasa umană. Cele mai mari minți, precum Aristotel sau Lucretius, au căutat să-i înțeleagă esența. Ei credeau că este o minge formată din foc și împrejmuită în vaporii de apă ai norilor și, crescând în dimensiune, îi sparge și cade la pământ cu o scânteie rapidă.

Conceptul de fulger și originea lui

Cel mai adesea, fulgerele se formează în zone destul de mari ca dimensiuni. Partea superioară poate fi situată la o altitudine de 7 kilometri, iar partea inferioară poate fi la doar 500 de metri deasupra suprafeței pământului. Ținând cont de temperatura atmosferică, putem ajunge la concluzia că la un nivel de 3-4 km, apa îngheață și se transformă în gheață, care, la ciocnirea între ele, se electrifică. Cele care au cea mai mare dimensiune primesc o sarcină negativă, iar cele mai mici o sarcină pozitivă. Pe baza greutății lor, acestea sunt distribuite uniform în straturi în nor. Pe măsură ce se apropie unul de altul, formează un canal de plasmă, din care se produce o scânteie electrică numită fulger. Și-a luat forma ruptă datorită faptului că pe drumul către sol există adesea diverse particule de aer care formează obstacole. Și pentru a le ocoli, trebuie să schimbi traiectoria.

Descrierea fizică a fulgerului

O descărcare de fulger eliberează de la 109 la 1010 jouli de energie. O astfel de cantitate colosală de electricitate este cheltuită în mare parte pentru a crea un fulger de lumină, care altfel se numește tunet. Dar chiar și o mică parte din fulger este suficientă pentru a face lucruri de neconceput, de exemplu, descărcarea acestuia poate ucide o persoană sau poate distruge o clădire. Un alt fapt interesant sugerează că acest fenomen natural este capabil să topească nisipul, formând cilindri goale. Acest efect se realizează datorită temperaturii ridicate din interiorul fulgerului, poate ajunge la 2000 de grade. Timpul necesar pentru a lovi pământul este, de asemenea, diferit; nu poate fi mai mult de o secundă. În ceea ce privește puterea, amplitudinea pulsului poate ajunge la sute de kilowați. Combinând toți acești factori, rezultatul este cea mai puternică descărcare naturală de curent, care duce la moartea a tot ceea ce atinge. Toate tipurile existente de fulgere sunt foarte periculoase, iar întâlnirea lor este extrem de nedorită pentru oameni.

Formație de tunet

Toate tipurile de fulgere nu pot fi imaginate fără un tunet, care nu prezintă același pericol, dar în unele cazuri poate duce la defecțiuni ale rețelei și alte probleme tehnice. Apare atunci când un val cald de aer, încălzit de fulger la o temperatură mai fierbinte decât soarele, se ciocnește cu un val rece. Sunetul rezultat nu este altceva decât o undă cauzată de vibrațiile aerului. În cele mai multe cazuri, volumul crește spre sfârșitul ruloului. Acest lucru se întâmplă din cauza reflectării sunetului din nori.

Ce tipuri de fulgere există?

Se dovedește că toate sunt diferite.

1. Fulgerul liniar este cel mai comun tip. Boom-ul electric arată ca un copac răsturnat, îngrozit. Câțiva „lăstari” mai subțiri și mai scurti se extind din canalul principal. Lungimea unei astfel de descărcări poate ajunge la 20 de kilometri, iar puterea curentului poate fi de 20.000 de amperi. Viteza de mișcare este de 150 de kilometri pe secundă. Temperatura plasmei care umple canalul fulgerului ajunge la 10.000 de grade.

2. Fulgerul intracloud - originea acestui tip este însoțită de modificări ale câmpurilor electrice și magnetice, iar unde radio sunt emise și ele. Un astfel de boom este cel mai probabil să fie găsit mai aproape de ecuator. În latitudinile temperate apare extrem de rar. Dacă există fulgere într-un nor, atunci un obiect străin care încalcă integritatea carcasei, de exemplu, o aeronavă electrificată sau un cablu metalic, îl poate determina să iasă. Lungimea poate varia de la 1 la 150 de kilometri.

3. Fulgerul la sol – acest tip trece prin mai multe etape. La prima dintre ele începe ionizarea de impact, care este creată la început de electroni liberi, ei fiind mereu prezenți în aer. Sub influența unui câmp electric, particulele elementare capătă viteze mari și sunt îndreptate spre sol, ciocnind cu moleculele care alcătuiesc aerul. Astfel, apar avalanșe electronice, altfel numite streamere. Sunt canale care, contopindu-se unele cu altele, provoacă fulgere strălucitoare, izolate termic. Ajunge la pământ sub forma unei scări mici pentru că în calea lui sunt obstacole, iar pentru a le ocoli își schimbă direcția. Viteza de mișcare este de aproximativ 50.000 de kilometri pe secundă.

După ce fulgerul și-a încheiat calea, se oprește din mișcare pentru câteva zeci de microsecunde, iar lumina slăbește. După aceasta, începe următoarea etapă: repetarea traseului parcurs. Cea mai recentă descărcare le depășește pe toate precedentele în luminozitate; curentul din ea poate atinge sute de mii de amperi. Temperatura din interiorul canalului fluctuează în jurul a 25.000 de grade. Acest tip de fulger durează cel mai mult, așa că consecințele pot fi devastatoare.

Fulger de perla

Când răspundeți la întrebarea despre ce tipuri de fulgere există, nu se poate pierde din vedere un fenomen natural atât de rar. Cel mai adesea, descărcarea trece după cea liniară și își repetă complet traiectoria. Doar în aparență arată ca niște bile situate la distanță unele de altele și amintesc de margele din material prețios. Un astfel de fulger este însoțit de cele mai puternice și mai puternice sunete.

fulger cu minge

Un fenomen natural când fulgerul ia forma unei mingi. În acest caz, traiectoria zborului său devine imprevizibilă, ceea ce îl face și mai periculos pentru oameni. În cele mai multe cazuri, un astfel de bulgăre electric apare împreună cu alte tipuri, dar faptul apariției sale chiar și pe vreme însorită a fost înregistrat.

Cum se formează Aceasta este întrebarea adresată cel mai des de persoanele care s-au confruntat cu acest fenomen. După cum știe toată lumea, unele lucruri sunt excelente conductoare de electricitate și tocmai în ele, acumulând sarcina, mingea începe să iasă la iveală. Poate apărea și de la fulgerul principal. Martorii oculari susțin că pur și simplu apare de nicăieri.

Diametrul fulgerului variază de la câțiva centimetri la un metru. În ceea ce privește culoarea, există mai multe opțiuni: de la alb și galben la verde strălucitor, este extrem de rar să găsești o minge electrică neagră. După o coborâre rapidă, se deplasează pe orizontală, la aproximativ un metru de suprafața pământului. Un astfel de fulger își poate schimba în mod neașteptat traiectoria și poate dispărea la fel de brusc, eliberând o energie enormă, care provoacă topirea sau chiar distrugerea diferitelor obiecte. Ea trăiește de la zece secunde la câteva ore.

Sprite fulger

Mai recent, în 1989, oamenii de știință au descoperit un alt tip de fulger, care a fost numit sprite. Descoperirea s-a întâmplat complet întâmplător, deoarece fenomenul este observat extrem de rar și durează doar zecimi de secundă. Se deosebesc de altele prin altitudinea la care apar - aproximativ 50-130 de kilometri, în timp ce alte subspecii nu depășesc limita de 15 kilometri. Fulgerul sprite se distinge și prin diametrul său uriaș, care ajunge la 100 km. Ele apar verticale și clipesc în grupuri. Culoarea lor variază în funcție de compoziția aerului: mai aproape de sol, unde este mai mult oxigen, sunt verzi, galbeni sau albi, dar sub influența azotului, la o altitudine de peste 70 km, capătă o culoare strălucitoare. nuanță roșie.

Comportament în timpul unei furtuni

Toate tipurile de fulgere prezintă un pericol extraordinar pentru sănătatea umană și chiar pentru viață. Pentru a evita șocurile electrice, în zonele deschise trebuie respectate următoarele reguli:

1. În această situație, obiectele cele mai înalte sunt în pericol, așa că ar trebui să evitați zonele deschise. Pentru a deveni mai jos, cel mai bine este să vă ghemuiți și să vă puneți capul și pieptul pe genunchi; în caz de înfrângere, această poziție va proteja toate organele vitale. În niciun caz nu trebuie să stați întins pentru a nu crește zona de posibil impact.
2. De asemenea, nu trebuie să vă ascundeți sub copaci înalți, iar structurile neprotejate sau obiectele metalice (de exemplu, un adăpost de picnic) vor fi, de asemenea, un adăpost nedorit.
3. În timpul unei furtuni, trebuie să ieși imediat din apă, deoarece este un bun conductor. Odată lovit, un fulger se poate răspândi cu ușurință la o persoană.
4. În niciun caz nu trebuie să utilizați un telefon mobil.
5. Pentru a acorda primul ajutor victimei, cel mai bine este să efectuați resuscitarea cardiopulmonară și să apelați imediat serviciul de salvare.

Reguli de conduită în casă

Există, de asemenea, pericol de rănire în interior.

1. Dacă afară este o furtună, primul lucru pe care trebuie să-l faceți este să închideți toate ferestrele și ușile.
2. Toate aparatele electrice trebuie oprite.
3. Stați departe de telefoanele cu fir și alte cabluri; acestea sunt excelente conductoare de electricitate. Țevile metalice au același efect, așa că nu ar trebui să fii în apropierea instalațiilor sanitare.
4. Știind cum se formează fulgerul și cât de imprevizibilă este traiectoria lui, dacă intră într-o cameră, trebuie să o părăsiți imediat și să închideți toate ferestrele și ușile. Dacă aceste acțiuni sunt imposibile, este mai bine să stai pe loc.

Natura este încă dincolo de controlul uman și prezintă multe pericole. Toate tipurile de fulgere sunt, în esență, cele mai puternice descărcări electrice, care sunt de câteva ori mai mari ca putere decât toate sursele de curent artificiale.

Te-ai întrebat vreodată de ce păsările stau pe fire de înaltă tensiune și o persoană moare când atinge firele? Totul este foarte simplu - se așează pe un fir, dar nu trece curent prin pasăre, dar dacă pasărea își bate aripa, atingând simultan două faze, va muri. De obicei, păsările mari, cum ar fi berzele, vulturii și șoimii mor în acest fel.

La fel, o persoană poate atinge o fază și nu i se va întâmpla nimic dacă nu trece curent prin ea; pentru asta trebuie să porți cizme cauciucate și Doamne ferește să atingi un perete sau un metal.

Curentul electric poate ucide o persoană într-o fracțiune de secundă; lovește fără avertisment. Fulgerul lovește pământul de o sută de ori pe secundă și de peste opt milioane de ori pe zi. Această forță a naturii este de cinci ori mai fierbinte decât suprafața soarelui. Descărcarea electrică lovește cu o forță de 300.000 de amperi și un milion de volți într-o fracțiune de secundă. În viața noastră de zi cu zi, credem că putem controla electricitatea care ne alimentează casele, luminile exterioare și acum mașinile noastre. Dar electricitatea în forma sa originală nu poate fi controlată. Iar fulgerul este electricitate la scară mare. Și totuși fulgerul rămâne un mare mister. Poate lovi în mod neașteptat și calea sa poate fi imprevizibilă.

Fulgerul de pe cer nu face rău, dar unul din zece fulgere lovește suprafața pământului. Fulgerul este împărțit în mai multe ramuri, fiecare dintre acestea fiind capabilă să lovească o persoană situată la epicentru. Când o persoană este lovită de fulger, curentul poate trece de la o persoană la alta dacă intră în contact.

Există o regulă de treizeci și treizeci: dacă vezi fulgere și auzi tunete mai puțin de treizeci de secunde mai târziu, trebuie să cauți adăpost și apoi trebuie să aștepți treizeci de minute de la ultima râpă de tunet înainte de a ieși afară. Dar fulgerul nu se supune întotdeauna unui ordin strict.

Există un astfel de fenomen atmosferic precum tunetul de pe un cer senin. Adesea, fulgerele, lăsând un nor, parcurg până la șaisprezece kilometri înainte de a lovi pământul. Cu alte cuvinte, fulgerele pot apărea de nicăieri. Fulgerul are nevoie de vânt și apă. Când vânturile puternice ridică aerul umed, sunt create condițiile pentru a avea loc furtuni distructive.

Este imposibil să descompuneți în componente ceva care se potrivește într-o milioneme de secundă. O credință falsă este că vedem fulgerul în timp ce călătorește spre pământ, dar ceea ce vedem de fapt este calea de întoarcere a fulgerului către cer. Fulgerul nu este o lovitură unidirecțională la pământ, ci este de fapt un inel, o cale în două direcții. Fulgerul pe care îl vedem este așa-numita cursă de întoarcere, faza finală a ciclului. Și când fulgerul de întoarcere încălzește aerul, apare cartea sa de vizită - tunet. Calea de întoarcere a fulgerului este partea fulgerului pe care o vedem ca un fulger și o auzim ca un tunet. Un curent invers de mii de amperi și milioane de volți trece de la sol în nor.

Fulgerele electrocutează în mod regulat oamenii în interior. Poate pătrunde într-o structură în diferite moduri, prin conducte de scurgere și conducte de apă. Fulgerul poate pătrunde în cablajul electric, a cărui putere de curent într-o casă obișnuită nu atinge două sute de amperi și supraîncărcă cablurile electrice în salturi de la douăzeci de mii la două sute de mii de amperi. Poate cea mai periculoasă cale din casa ta duce direct la mâna ta prin telefon. Aproape două treimi din șocurile electrice din interior apar atunci când oamenii ridică un telefon fix în timpul unui fulger. Telefoanele fără fir sunt mai sigure în timpul furtunilor, dar fulgerele pot electrocuta pe cineva care stă lângă baza telefonului. Nici măcar un paratrăsnet nu te poate proteja de toate fulgerele, deoarece nu este capabil să prindă fulgere pe cer.

Despre natura fulgerului

Există mai multe teorii diferite care explică originea fulgerului.

De obicei, partea de jos a norului poartă o sarcină negativă, iar partea de sus poartă o sarcină pozitivă, făcând sistemul nor-sol ca un condensator gigant.

Când diferența de potențial electric devine suficient de mare, se produce o descărcare cunoscută sub numele de fulger între sol și nor, sau între două părți ale norului.

Este periculos să fii într-o mașină în timpul fulgerelor?

Într-unul dintre aceste experimente, un fulger artificial letal de un metru lungime a fost îndreptat către plafonul de oțel al unei mașini în care stătea o persoană. Fulgerul a trecut prin carcasă fără să facă rău unei persoane. Cum sa întâmplat asta? Deoarece sarcinile de pe un obiect încărcat se resping reciproc, ele tind să se depărteze cât mai mult posibil.

În cazul unui cilindru cu bilă mecanică pi, încărcăturile sunt distribuite pe suprafața exterioară a obiectului.În mod similar, dacă fulgerul lovește plafonul metalic al unei mașini, atunci electronii respingător se vor răspândi extrem de rapid pe suprafața mașinii și trece prin corpul ei în pământ. Prin urmare, fulgerele de-a lungul suprafeței unei mașini metalice intră în pământ și nu intră în interiorul mașinii. Din același motiv, o cușcă metalică este o protecție perfectă împotriva fulgerelor. Ca urmare a fulgerului artificial care lovește o mașină cu o tensiune de 3 milioane de volți, potențialul mașinii și al corpului persoanei din ea crește la aproape 200 de mii de volți. În același timp, o persoană nu experimentează cel mai mic semn de șoc electric, deoarece nu există nicio diferență de potențial între niciun punct al corpului său.

Aceasta înseamnă că rămânerea într-o clădire bine împământătă cu un cadru metalic, dintre care există multe în orașele moderne, protejează aproape complet împotriva fulgerelor.

Cum putem explica că păsările stau pe fire complet calm și impune?

Corpul unei păsări așezate este ca o ramură a unui lanț (conexiune paralelă). Rezistența acestei ramuri cu pasărea este mult mai mare decât rezistența firului dintre picioarele păsării. Prin urmare, puterea curentă în corpul păsării este neglijabilă. Dacă o pasăre, așezată pe un fir, a atins stâlpul cu aripa sau coada, sau conectată în alt mod cu pământul, ar fi ucisă instantaneu de curentul care s-ar repezi prin el în pământ.

Fapte interesante despre fulgere

Lungimea medie a fulgerului este de 2,5 km. Unele descărcări se extind până la 20 km în atmosferă.

Fulgerul este benefic: reușesc să smulgă milioane de tone de azot din aer, să-l lege și să-l trimită în pământ, fertilizând solul.

Fulgerele lui Saturn sunt de un milion de ori mai puternice decât cele ale Pământului.

O descărcare de fulger constă de obicei din trei sau mai multe descărcări repetate - impulsuri care urmează aceeași cale. Intervalele dintre impulsurile succesive sunt foarte scurte, de la 1/100 la 1/10 s (aceasta este ceea ce face ca fulgerul să pâlpâie).

Aproximativ 700 de fulgere fulgeră pe Pământ în fiecare secundă. Centrele mondiale ale furtunilor: insula Java - 220, Africa ecuatorială - 150, sudul Mexicului - 142, Panama - 132, centrul Braziliei - 106 zile de furtună pe an. Rusia: Murmansk - 5, Arhangelsk - 10, Sankt Petersburg - 15, Moscova - 20 de zile de furtună pe an.

Aerul din zona canalului fulgerului se încălzește aproape instantaneu până la o temperatură de 30.000-33.000 ° C. În medie, aproximativ 3.000 de oameni mor din cauza fulgerelor în lume în fiecare an

Statisticile arată că la fiecare 5.000-10.000 de ore de zbor există un fulger asupra unei aeronave; din fericire, aproape toate aeronavele avariate continuă să zboare.

În ciuda puterii zdrobitoare a fulgerului, a te proteja de el este destul de simplu. În timpul unei furtuni, ar trebui să părăsiți imediat zonele deschise, în niciun caz nu trebuie să vă ascundeți sub copaci izolați sau să fiți în apropierea catargelor înalte și a liniilor electrice. Nu trebuie să țineți în mâini obiecte de oțel. De asemenea, în timpul furtunilor, nu puteți folosi comunicațiile radio sau telefoanele mobile. Televizoarele, radiourile și aparatele electrice trebuie să fie închise în interior.

Paratrăsnetul protejează clădirile de daune cauzate de trăsnet din două motive: permit ca sarcina indusă asupra clădirii să curgă în aer, iar atunci când fulgerul lovește clădirea, o iau în pământ.

Dacă vă aflați într-o furtună, ar trebui să evitați să vă adăpostiți lângă copaci singuri, gard viu, locuri înalte și să vă aflați în spații deschise.