Jev, jako je bouřka, je děsivý i fascinující. Záblesky blesků prorážely potemnělou oblohu a hrozné dunění hromu. V dávných dobách si lidé mysleli, že tak bohové projevují svůj hněv na obyvatele Země. V současné době může věda poskytnout přesný popis a vysvětlení tohoto přírodního jevu.
Jak se objevují blesky a hromy: stručný popis jevu
Výboj jiskry
Blesk – toto je gigantický elektrický výboj, vždy doprovázený jasným zábleskem a zvukem dunění – hrom. Blesk je zřídka jediný, obvykle se pohybuje od 2-3 do několika desítek výbojů. Vznik tohoto jevu je možný v oblacích cumulonimbus nebo nimbostratus obrovské velikosti (až 7 km na výšku). Takové mraky lze snadno odlišit od ostatních podle jejich syté tmavě modré barvy.
Blesk může vytvořit:
- Uvnitř jednoho mraku.
- Mezi sousedními elektrifikovanými mraky.
- Mezi mraky a povrchem země.
Bouřkové mraky se skládají z páry, která v horních vrstvách oblaku vlivem nízké teploty kondenzuje ve formě ledových krystalků. Aby se z mraku stala bouřka, musí se ledové krystalky v něm začít aktivně pohybovat. To je usnadněno prouděním teplého vzduchu stoupajícím z vyhřívaného povrchu. Teplé vzduchové hmoty nesou nahoru menší ledové krystaly, které se srážejí s většími. V důsledku tohoto procesu se malé krystaly nabijí kladně, zatímco velké krystaly se nabíjejí záporně.
V tomto případě jsou malé ledové krystaly koncentrovány v horní části mraku, které se stávají kladně nabité, a velké – ve spodní, záporně nabité. Síla elektrického pole v takovém oblaku dosahuje obrovských hodnot: 1 milion voltů na 1 metr. Když se opačně nabité vrstvy dostanou do kontaktu v místech srážky, ionty a elektrony vytvoří kanál, všechny nabité částice se vrhnou dolů a vytvoří se silný elektrický výboj – blesk.
Výsledný kanál se zahřeje až na 30000 XNUMX stupňů Celsia a produkuje jasné světlo, které je viditelné na zlomek sekundy. Po vytvoření kanálu se bouřkový mrak začne vybíjet: po prvním úderu blesku následují dva nebo více výbojů.
Zvuk výboje
Několik sekund po záblesku se ozve hrom. Thunder – jedná se o výbušné vibrace vzduchu, ke kterým dochází v důsledku prudkého zvýšení tlaku podél kanálu, což je usnadněno zahřátím atmosféry na 30000 XNUMX stupňů Celsia.
Úder blesku je druh výbuchu, který způsobí rázovou vlnu, která je velmi nebezpečná pro osobu nebo zvíře v blízkosti. Vzhledem k tomu, že jsme ve velké vzdálenosti od epicentra bouřky, necítíme rázovou vlnu elektrického výboje, ale jasně slyšíme zvukovou vlnu, kterou nazýváme hrom nebo hrom.
Kolik blesků zasáhne denně?
Díky satelitním datům vědci zjistili, že každou sekundu uhodí na Zemi 44 ± 5 blesků. To znamená, že denně dojde k více než 3,5 milionu výbojů a jejich počet za rok je asi 1,4 miliardy. Ve stejnou dobu asi 25 % dopadne na zem a asi 75 % vzplane mezi mraky.
Povaha blesku ve fyzice
Blesk nevznikne okamžitě z ničeho, i když vše se děje velmi rychle. Jeden elektrický výboj lze rozdělit do 2 fází:
- Krokový vůdce.
- Selhat.
Krokový vůdce
Před zábleskem můžete vidět malou skvrnu na obloze, která se pohybuje z mraku na povrch země. Toto místo se nazývá „step leader“; je to přesně ten kanál, kterým bude o něco později produkován elektrický výboj. Vůdce se může větvit, stejně jako následný úder blesku podél tohoto kanálu. K tomu dochází v důsledku nerovnoměrné ionizace vzduchu.
Selhat
Když stupňovitý vůdce dosáhne povrchu země, proud začne protékat kanálem, který položil. V tuto chvíli je vidět hlavní blesk, který je doprovázen obrovským uvolněním energie a vysokými úrovněmi proudu. V tomto případě se vůdce vždy šíří z mraku na zem a jasný záblesk, kterému říkáme blesk, naopak ze země na mrak.
Blesk je jev, který nepřichází z mraku na zem, ale vyskytuje se mezi nimi.
Proč vzniká hrom?
Úder blesku je vždy doprovázen zvukem hromu. Pojďme si vysvětlit, jak vzniká hrom.
Při záblesku dochází k prudkému skoku teploty okolního vzduchu k obrovským hodnotám, což vede k explozi ohřátého vzduchu jako k explozi, což způsobí rázovou vlnu nebo rachot hromu. Téměř vždy se hlasitost zvuku zvyšuje ke konci role v důsledku odrazu zvuku od mraků a povrchu země. Čím větší počet blesků projde kanálem, tím delší bude chvění vzduchu. Při značné délce elektrického výboje přichází zvuk z různých jeho částí v různou dobu a tvoří se bouřky.
Rychlost světla a rychlost zvuku
Protože rychlost zvuku (330 metrů za sekundu) je mnohem menší než rychlost světla (299 792 458 metrů za sekundu), hrom se vždy objeví o něco později než blesk.
Na základě doby zpoždění hromu od blesku můžete vypočítat vzdálenost k místu, kde výboj zasáhl. Chcete-li to provést, musíte spočítat, kolik sekund uplynulo mezi zábleskem a zvuky hromu. 3 sekundy budou přibližně rovny vzdálenosti 1 kilometru.
Druhy blesků
Na Zemi existuje několik druhů blesků.
- Pozemní (jen asi 25 % z celkového počtu).
- Intra-cloud (nejčastější jev).
- Ve vyšších vrstvách atmosféry vznikaly blesky, které lze spatřit pouze pomocí speciálních přístrojů.
- Sopečný.
- Eliášův oheň.
- Míč.
К pozemní jsou:
Lineární. Běžný druh, jehož vznik jsme právě citovali výše, popisující výboj mezi nebem a zemí. Blesk je zakřivená čára s větvemi, jejichž jeden konec je na obloze a druhý na povrchu země.
Blesky země-mrak se tvoří, když výboj zasáhne objekt umístěný ve velké výšce. Vysoké předměty akumulují elektrostatický náboj a tím přitahují blesky.
Páska. Zajímavý vzácný typ blesku, což je řada identických kanálů umístěných v krátké vzdálenosti a vzájemně rovnoběžných. Vědci se domnívají, že příčinou tohoto jevu je silný vítr, který výrazně rozšiřuje kanály.
Tečkovaný nebo perla. Velmi vzácný druh, který není souvislým výbojem, ale čárou skládající se z častých intervalů, podobně jako tečkované čáry. Vědci naznačují, že tento efekt je možný díky rychlému ochlazení některých oblastí blesku.
Záclona. Na rozdíl od jiných druhů se objevuje nad mraky. Navenek to vypadá působivě – jako síť výbojů. S ním uslyšíte tiché hučení. Takový blesk byl poprvé vyfotografován až v roce 1994.
Intracloud nebo mezicloud Existují 2 typy elektrických výbojů:
“Cloud-cloud”. Nejběžnějším typem blesku je, když jsou oba konce elektrického výboje na obloze. To se děje proto, že sousední mraky mají různé náboje a vzájemně se propichují. Tento typ blesku není pro člověka nebezpečný, protože nedosahuje povrchu Země.
Horizontální. Připomíná blesk z mraku na zem, ale nedosahuje na zem. Záblesky po obloze se šíří různými směry, takový výboj vypadá velmi působivě a je považován za extrémně silný.
To bliká vznikly v nadmořské výšce 40 km a výše z povrchu země se dělí na:
Skřítci. Námi známé elektrické výboje se tvoří v nadmořské výšce asi 16 km. Skřítci se objevují mnohem výše, od 50 do 130 km nad zemí. Jsou to záblesky studené plazmy, které vystřelují vzhůru z mraků. Tvoří se ve skupinách během silné bouřky a objevují se několik sekund po silném blesku. Mají tyto parametry: průměrná délka záblesku je 60 km, doba trvání až 100 milisekund, průměr až 100 km.
Elfové. Jsou to velkoplošné výboje ve formě čípků se slabým červeným světlem. Jejich průměr je asi 400 km. Vyskytuje se v horních partiích bouřkových mraků. Jejich výška je 100 km, doba trvání je 3 milisekundy.
Trysky. Záblesky s modrou září a trubicovitým kuželovým tvarem. Dosahují výšky 40-70 km. Vydrží o něco déle než elfové.
Neobvyklý Typy elektrických výbojů jsou:
Sopečný. Tento typ vzniká při sopečné erupci. To je způsobeno srážkou elektrických nábojů, které nesou popel a magma.
Ohně svatého Elma. Jedná se o výboje, ke kterým dochází na ostrých koncích vysokých předmětů (vrcholy skal, stěžně lodí, stromy, věže atd.). Vznikají v důsledku vysoké intenzity elektrického pole během bouřky v létě nebo sněhové bouře v zimě.
Ples. Tento typ elektrického výboje je kulovitá plazmová sraženina o průměru 10-20 cm, která se volně pohybuje vzduchem, má nepředvídatelnou trajektorii a je schopná explodovat. Můžeme s jistotou říci, že se jedná o nejzajímavější a málo prozkoumaný typ blesku.
Zajímavá fakta o blesku na obloze
- Nejdelší úder blesku na Zemi byl zaznamenán v roce 2007 v americké Oklahomě. Jeho délka byla 321 km.
- Nejdelší blesk, pozorovaný po dobu 7,74 sekund, byl zaznamenán v Alpách.
- Podobné přírodní jevy se vyskytují i na jiných planetách. Vědcům se podařilo zaznamenat vzplanutí na Venuši, Uranu, Saturnu a Jupiteru a zjistili, že na Saturnu jsou mnohem silnější než na Zemi.
- Proudové charakteristiky v blesku jsou velmi vysoké: proud někdy dosahuje stovek tisíc ampér, napětí se rovná miliardě voltů.
- Teplota kanálu blesku dosahuje rekordních 30000 5 stupňů Celsia, což je téměř 6-1krát více než teplota na Slunci, a šířka kanálu, kterým proud prochází, je pouze XNUMX centimetr v průměru.
- Rychlost blesku je v průměru asi 56000 40 km za sekundu, zatímco bouřka se pohybuje rychlostí asi 9,5 km/h. Průměrná délka elektrického výboje je XNUMX kilometru.
- Typický záblesk trvá 0,2–0,3 sekundy a skládá se ze 3–4 elektrických výbojů.
- Ve Venezuele, v ústí řeky Catatumbo, můžete po celý rok v noci vidět spoustu blesků, které se vyskytují bez přerušení po dlouhou dobu. Vrchol neobvyklého jevu nastává v květnu a říjnu.
- Když elektrický výboj zasáhne písek nebo kámen, vytvoří se fulgurity. Fulgurity jsou skleněné duté trubice různých tvarů a velikostí.
- Blesk udeří do letadel jednou za 5-10 tisíc letových hodin.
- Pravděpodobnost spatření sférické plazmatické sraženiny je 1 ku 10 000.
- Pravděpodobnost úmrtí na úder blesku je poměrně nízká: 1 ku 2000000 XNUMX XNUMX.
- Když elektrický výboj zasáhne zem nebo přímo člověka, zanechá ozdobné stopy, které svým tvarem navenek připomínají blesk.
- Blesk vždy hledá nejkratší cestu k úderu mezi zemí a nebem. Nejčastěji proto naráží na vysoké objekty tyčící se nad povrchem země. Z tohoto důvodu je během bouřky velmi nebezpečné být na pláni nebo na vodní hladině, protože v tomto případě se člověk promění v nejvyšší objekt.
- Bleskosvody byly vynalezeny jako hromosvod, ale neposkytují 3% záruku. Podle pozorování vědců se 10 z XNUMX nábojů minuly.
Pokud se vyskytne problém se studiem, naléhavě se obraťte na vzdělávací službu Phoenix.Help s žádostí o pomoc. Jako spolehlivý hromosvod převezmeme celou vaši studijní zátěž.
