Конспект од по социально-коммуникативному развитию «гроза

Как возникает молния?

Внутри тучи

Грозовую тучу не спутаешь с обычным облаком. Ее мрачный, свинцовый цвет объясняется большой толщиной: нижний край такой тучи висит на расстоянии не более километра над землей, верхний же может достигать высоты 6-7 километров.

Что происходит внутри этой тучи? Водяной пар, из которого состоят облака, замерзает и существует в виде ледяных кристаллов. Восходящие потоки воздуха, идущие от нагретой земли, увлекают мелкие льдинки вверх, заставляя их все время сталкиваться с крупными, оседающими вниз.

В процессе столкновений льдинки электризуются, точно так же, как это происходит при трении различных предметов один о другой, — например, расчески о волосы.

Причем, мелкие льдинки приобретают заряд положительный, а крупные — отрицательный. По этой причине верхняя часть молниеобразующего облака приобретает положительный заряд, а нижняя — отрицательный. Возникает разность потенциалов в сотни тысяч вольт на каждом метре расстояния — как между облаком и землей, так и между частями облака.

Развитие молнии

Развитие молнии начинается с того, что в некотором месте облака возникает очаг с повышенной концентрацией ионов — молекул воды и, составляющих воздух, газов, от которых отняли или к которым добавили электроны.

По одним гипотезам, такой очаг ионизации получается из-за разгона в электрическом поле свободных электронов, всегда имеющихся в воздухе в небольших количествах, и соударением их с нейтральными молекулами, которые сразу же ионизируются.

Ионизированный газ служит неплохим проводником электричества, поэтому через ионизированные области начинает течь ток. Дальше — больше: проходящий ток нагревает область ионизации, вызывая всё новые высокоэнергетичные частицы, которые ионизируют близлежащие области, — канал молнии очень быстро распространяется.

Вслед за лидером

На практике процесс развития молнии происходит в несколько стадий. Сначала передний край проводящего канала, называемый «лидером», продвигается скачками по нескольку десятков метров, каждый раз, немного меняя направление (от этого молния получается извилистой). Причем скорость продвижения «лидера» может, в отдельные моменты, достигать 50 тысяч километров за одну-единственную секунду.

После того, как ионизированный канал, толщина которого может достигать нескольких сантиметров, оказывается «пробит», по нему с огромной скоростью — до 100 тысяч километров всего за одну секунду — устремляются заряженные частицы, это и есть сама молния.

Ток в канале составляет сотни и тысячи ампер, а температура внутри канала, при этом, достигает 25 тысяч градусов — потому молния и дает столь яркую вспышку, видимую за десятки километров. А мгновенные перепады температур, в тысячи градусов, создают сильнейшие перепады давления воздуха, распространяющиеся в виде звуковой волны — грома. Этот этап длится очень недолго — тысячные доли секунды, но энергия, которая при этом выделяется, огромна.

Конечная стадия

На конечной стадии скорость и интенсивность движения зарядов в канале снижается, но, все равно, остаются достаточно большими. Именно этот момент наиболее опасен: конечная стадия может длиться только десятые (и даже меньше) доли секунды. Такое, достаточно длительное, воздействие на предметы на земле (например, на сухие деревья) часто приводит к пожарам и разрушениям.

Причем, как правило, одним разрядом дело не ограничивается — по проторенному пути могут двинуться новые «лидеры», вызывая в том же самом месте повторные разряды, по количеству доходящих до нескольких десятков.

Чем опасна гроза

Поскольку молния представляет собой электрический заряд огромной мощности, при попадании в здание она может вызвать его разрушение или возгорание. Кроме того, если такой разряд попадет в человека это может стать причиной тяжелых увечий и даже летального исхода. Поражается головной мозг, разрушается центральная нервная система, может произойти остановка сердца. И хотя по статистике прямое попадание грозового разряда в человека происходит в 1% случаев, это чрезвычайно опасно.

Ударная волна высвободившего разряда способна сломать дерево, выбить окна, травмировать, контузить, обжечь или оглушить оказавшегося по близости человека, потому даже ударившая рядом молния чрезвычайно опасна.

Как защищают оборудование от молнии?

Нужно понимать, что защиты от прямого попадания молнии в оборудование не существует. Речь идет о грозозащите – это специальное оснащение, которое позволяет обезопасить технику от повреждений, возникающих из-за грозы. Также оборудуют громоотводы и защищают оборудование от перенапряжения.

Грозозащита

Главная цель грозозащиты – защитить оборудование от статического электричества. У него имеется определенный показатель защиты, обозначаемый как ESD Protection. Этот показатель измеряется в киловольтах и указывается в виде числовой величины.

Стандарт грозозащиты – 15-20 кВ. Она представляет собой диодный мостик. При обнаружении в проводах разницы напряжения в 6 В и более, срабатывает защитный диод, который заземляет провода.

Последствия

Отвечая на вопрос о том, что такое гроза, не следует акцентировать все внимание лишь на опасности высокого разряда молнии. Кроме этого, стихия может причинить и другой вред

Сильный шквалистый ветер в состоянии сбить человека с ног, свалить дерево, повредить линии электропередач, опрокинуть транспортное средство, разрушить здание целиком или частично. Обилие воды при ливне может быстро затопить низменность, а крупный град в состоянии пробивать даже крыши домов. Защититься зонтом во время такой стихии не удастся. Об этом нужно помнить и остерегаться, чтобы не получить травму или увечье.

Но все-таки наибольший вред человеку может причинить именно попадание электрического разряда в его тело. Даже если молния ударит поблизости, последствия воздействия большой силы тока способны отразиться на здоровье. Кратковременная потеря сознания – это далеко не самый худший итог в такой ситуации. Температура в месте воздействия может мгновенно достигать десяти тысяч градусов, а сила тока разряда составляет от десяти до сотни тысяч ампер. Статистические данные таковы, что каждый год от ударов молний гибнет до трех тысяч человек.

Наземные и внутриоблачные молнии

Около 90% молний, сверкающих в экваториальной полосе, — внутриоблачные. А вот жителям умеренных широт повезло меньше: здесь каждая вторая молния бьет в землю.

Когда напряженность электрического поля в грозовом облаке достигает некоего критического значения, возникает удивительный феномен. За тысячные доли секунды происходит мгновенная аккумуляция зарядов с миллиардов мельчайших, изолированных друг от друга частичек, которые находятся в облаке огромного объема (порядка нескольких км3).

Молния может состоять из нескольких
десятков разрядов

Под действием электрического поля в туче отдельные свободные заряды, присутствующие в воздухе, устремляются к земле и запускают процесс ударной ионизации. Они сталкиваются с молекулами воздуха и ионизируют их. Возникает настоящая электронная лавина, формирующаяся в стримеры (проводящие каналы). Последние, соединяясь, рождают яркий канал с высокой проводимостью, называемый лидером.

Лидер устремляется к земной поверхности с огромной скоростью (около 50 тыс. км/с). Однако его движение неравномерно. В среднем лидер достигает поверхности земли со скоростью 200 км/с.

По мере приближения лидера к земле возникает очередное чудо: напряженность поля на его острие стремительно растет и под ее воздействием снизу, из выступающих над землей предметов, расположенных ближе всего к лидеру, выбрасывается нить встречного стримера, сливающаяся с лидером.

По образовавшемуся ионизованному каналу снизу вверх (!) ударяет основной (обратный) разряд молнии — ослепительно яркий и чудовищно стремительный. Начальная его скорость достигает 100 тыс. км/с! Ток в этом разряде возрастает до десятков и даже сотен тысяч ампер, а температура достигает 27 000 °С, что в пять раз больше, чем на поверхности Солнца. Причем весь этот сложный процесс занимает лишь десятые доли секунды!

Внутриоблачные молнии — это разряды, происходящие внутри облака или между облаками. В силу этого они состоят только из лидерных стадий. Зато длина этих молний-монстров может достигать 150 км!

Молнии Кататумбо

Если для большинства населения планеты молнии — относительно нечастое, а то и вовсе редкое явление, то для людей, живущих близ озера Маракайбо (Венесуэла) и в окрестных районах, ситуация в корне иная. Вспышки молний, озаряющие небо, — здесь такая же будничная вещь, как для нас звезды или луна. На грозовые разряды уже давно никто не обращает внимания. Привыкли.

В районе, где в озеро Маракайбо впадает река Кататумбо, молнии сверкают 1,2-1,65 млн раз в год (!), «фейерверки» нередко продолжаются до 10 часов в день. Причем не только в непогоду, которая здесь дает о себе знать почти половину дней в году, но и при обычных условиях. И не только ночью, но и днем.

Знаменитые молнии Кататумбо можно наблюдать практически постоянно: они сверкают по 7-10 ч в сутки!

Это удивительное природное явление получило название «молнии Кататумбо», что по-испански звучит как Relampago del Catatumbo. Слово же «кататумбо» можно перевести как «вечный блеск в высотах», что вполне соответствует истине.

При своей поразительной интенсивности местные молнии имеют еще одну отличительную особенность — они беззвучны, так как вспышки происходят в небе на 10-километровой высоте. Плотность атмосферы там в разы ниже, а следовательно, звуковые волны получаются значительно слабее и передаются хуже. Такая высота дает возможность наблюдать удивительную полыхающую стихию в самых разных местах: на островах Маргарита, Аруба, а также на полуострове Парагуана (штат Фалькон). Разряды молний вспыхивают обычно между облаками и довольно редко достигают земли.

Большинство ученых считает, что высокая активность молний обусловлена значительным количеством легковоспламеняющихся газов, которые скапливаются в богатой нефтеносными источниками котловине озера Маракайбо.

Еще одна вероятная причина — ионизированный метан, образующийся от разложения болотной органики, которая вымывается водами реки Кататумбо и попадает в озеро. В результате над озером образуются теплые газовые облака. Они поднимаются в верхние слои атмосферы и вступают во взаимодействие с мощными холодными массами воздуха с Анд.

Когда в январе 2010 г. молнии вдруг исчезли, жители венесуэльского штата Сулия не на шутку переполошились, решив, что это плохой знак. Лишь позднее выяснилось, что отсутствие молний было вызвано сильной засухой в регионе. Как только дожди возобновились, воды реки вновь добрались до болот. Уже в апреле все встало на свои места. Молнии засверкали с прежней интенсивностью.

Опасно ли попадание молнии в машину, самолет, дом

Тут тоже сложно дать однозначный ответ, но если с техникой все нормально, а на здании стоит громоотвод, то это скорее безопасно. Есть даже статистика, согласно которой в самолеты молния попадает в среднем каждые семь-десять тысяч часов налета. Это достаточно часто.

Молния попадает в самолет не так красочно, но по понятным причинам реальных фото нет.

В случае с автомобилями попадание тоже безопасно. Дело в том, что кузов представляет из себя по сути клетку Фарадея. Заряд проходит через него и не причиняет вреда человеку внутри. Правда, может повредиться электрическая аппаратура. В самолетах все более надежно. Фюзеляж имеет дополнительные элементы защиты, которые проводят ток через него дальше в землю. Попадание молнии в самолет даже не является внештатной ситуацией. Просто проводится проверка систем и, если все нормально, самолет продолжает движение.

Так выглядит клетка Фарадея. Человек в безопасности.

Громоотвод в домах представляет собой вынесенный выше крыши элемент, который соединен с землей и надежно изолирован от конструкции дома. Так как молния идет по кратчайшему пути к земле, она попадает в этот элемент и безопасно разряжается, не причиняя вреда другим объектам. Для примера можно сказать, что в знаменитую Эмпайр-стейт-билдинг молния бьет около 25 раз в год. Громоотвод решает.

Так выглядит громоотвод на крыше дома.

Обычно нет смысла ставить громоотводы на каждый дом — достаточно одного на относительно большую площадь. Естественно он должен быть на самом высоком строении или специальной вышке.

Как появляется гром

Гром, молния, дождь неразлучны при грозе.

Гром возникает по следующей причине. Ток в канале молнии образуется очень быстро. Воздух при этом очень нагревается. От этого он расширяется.

Это происходит так быстро, что напоминает взрыв. Такой толчок сильно сотрясает воздух. Эти колебания и приводят к появлению громкого звука. Вот откуда берутся молния и гром.

Как только электричество из тучи достигнет земли и исчезнет из канала, он очень быстро охлаждается. Сжатие воздуха также приводит к раскатам грома.

Чем больше молний прошло по каналу (их может быть до 50 штук), тем продолжительнее сотрясения воздуха. Этот звук отражается от предметов и туч, и происходит эхо.

Сонник — Молния

Молния во сне является символом раздора, опасности, гнева. Отблеск молнии увидеть во сне — знак нечаянной радости. Иногда такой сон предсказывает получение невероятных новостей. Если вам приснится, что вдали от вас сверкнула молния, то ждите неожиданного известия издалека. Если же молния сверкнет совсем рядом с вами, то вам придется защищать свою жизнь или честь. Если молния во сне попадет в ваш дом, то вам грозит опасность или ждите несчастья в доме. Удар молнии в голову во сне означает, что вы проявите недюжинные способности и сможете занять видное положение в обществе. Сон, в котором вы увидели, что молния ударила в громоотвод, предупреждает вас о том, что вам следует быть осмотрительнее, чтобы не совершить непростительной ошибки, о которой вы впоследствии будете очень сожалеть. Если молния во сне что-то разрушила, то это обещает вам неприятности и потери. Чтобы точнее расшифровать сон, смотрите, что именно разрушено по названиям. Зловещий блеск молнии на темном небосклоне или среди темных облаков во сне предвещает потери, убытки, опасность для жизни вашей или ваших близких

После такого сна вам следует проявить максимум осторожности. Возможно, следует отложить запланированные поездки, чтобы избежать несчастного случая

Будьте также осторожны с деньгами и не доверяйтесь тем, кто неискренен с вами. Смотрите толкование: гроза.

Молнии в народных поверьях

Подобных поверий много и перечислять все нет смысла. Остановимся только на нескольких, самых интересных и более менее подтвержденных.

Про коров и вероятность погибнуть рядом с ними я уже говорил выше. Но этому есть научное и статистическое объяснение, а тому, что в средние века молнии прогоняли колоколами, есть только религиозное. Считалось, что колокола изгоняют злых духов, а гром и молния были проявлением дьявольских сил. Именно поэтому во время грозы старались звонить во все колокола, которые только были в деревне или городе. Это приводило к тому, что жертвами часто становились звонари, так как церкви и храмы всегда были самыми высоким зданиями в округе. Возможно, им бы помог лавровый лист, но в его защитные свойства от молний верили только британцы.

Молния помогала зарождаться жемчугу. По крайней мере в это верили древние греки, считая, что его появление становится следствием удара молнии в поверхность моря. А ацтеки считали, что молния помогает душам умерших проще пройти в глубины земли. Они думали, что она расщепляет землю, сопровождая мертвых в их нелегком пути.

Откуда берутся молнии

Сейчас ответ на этот вопрос однозначен. Они появляются из атмосферы и являются разрядом между слоями воздуха или слоем воздуха и землей. Иногда они бьют в землю, а иногда между слоями атмосферы, но для современного образованного человека в них нет ничего мистического. Зато раньше люди что только не придумывали.. Самым известным персонажем является Зевс — бог неба, грома и молний в древнегреческой мифологии. Он был не только главным из богов-олимпийцев, мужем Геры и братом Посейдона, но и ведал всем миром. То есть, был главным богом. В римской мифологии его отождествляли с Юпитером, у славян был Перун, а у скандинавов — Тор.

Зевса всегда изображали очень по-разному.

Были и другие верования, но все они, как правило, носили локальный или основанный на местных верованиях характер. В первом случае, это было оружие какого-то мистического существа, живущего в пещере, долине, гавани и прочих местах, которое не хотело, чтобы к нему кто-то приближался и таким образом защищало свои владения. Во втором случае, это были верования в гнев местных богов или наоборот предупреждения светлых сил о грядущей беде.

Вариантов всегда было много, что неудивительно, так как объяснить принцип работы молнии без знаний физики и ее раздела электрики, было просто невозможно. Вот люди и придумывали что не попадя, по факту просто делясь своими фантазиями.

Правила поведения во время грозы

Чтобы избежать риска попадания молнии нужно знать, как правильно себя вести во время грозы:

• избегать открытой местности. Известно, что разряд обычно бьет в самую высокую точку на поверхности земли. Если гроза застает человека и поле или степи следует постараться стать как можно ниже: спрятаться в канаву или ложбину, присесть на корточки и передвигаться пригнувшись;
• нельзя прятаться под высокими деревьями. Если гроза застала в лесу, нужно отойти от высоких деревьев, лучшим вариантом будет присесть на корточки между низкорослых растений.
• опасаться купаться в открытых водоемах. Вода хороший проводник тока, потому если внезапно началась гроза нужно выйти на берег. Кроме того, часто разряд бьет по берегу, потому пока бушует стихия нельзя ловить рыбу, нужно как можно дальше отойти от водоема;
• избегать разговоров по мобильному телефону. Радиоволны, испускаемые телефоном, притягивают грозовой разряд;
• постараться избавиться от металлических предметов. Известны случаи, когда молния била по ключам, находящимся в кармане, цепочке на шее и даже раскрытому зонту.

Находясь в автомобиле во время грозы категорически запрещено прикасаться к крыше машины, двери и ручкам, поскольку при попадании молнии в корпус разряд идет по поверхности металла. Также лучше отключить радиоприемник, GPS-навигатор и опустить антенну.

Находясь дома нужно закрыть окна и двери, чтобы исключить возможные сквозняки. Известно, что именно сквозняк привлекает шаровую молнию. Во время грозы нельзя находится вблизи металлической батареи, подоконника или электроприборов – именно в них чаще всего разряжается шаровая молния. Также находясь в помещении рекомендовано отключить от сети бытовую технику и выключить радиоприборы.

Если непогода застает человека на улице на велосипеде, мопеде или мотоцикле – лучше спешиться, положить транспортное средство на бок и отойти от него на расстояние 25-30 метров. Не стоит раскрывать зонт, поскольку опасность попадания грозового разряда в этом случае повышается. Также опасно прятаться от дождя под высокими деревьями или находится вблизи металлических заборов.

Что такое молния

Электрический разряд – это процесс протекания тока в среде, связанный с существенным увеличением ее электропроводности относительно нормального состояния. Существуют разные виды электрических разрядов в газе: искровой, дуговой, тлеющий.

Искровой разряд происходит при атмосферном давлении и сопровождается характерным треском искры. Искровой разряд представляет собой совокупность исчезающих и сменяющих друг друга нитевидных искровых каналов. Искровые каналы также называют стримерами. Искровые каналы заполнены ионизированным газом, то есть плазмой. Молния – гигантская искра, а гром – очень громкий треск. Но не все так просто.

Чем опасна гроза

Прямое попадание разряда ежегодно убивает более 20 тысяч человек, 240 тысяч получают травмы.

Гроза часто становится виновной в авиационных катастрофах. Одна из крупнейших аварий из-за молнии произошла в 1963 в США. Пассажирский авиалайнер «Боинг 707» направлялся из Пуэрто-Рико в Филадельфию. Во время полета разыгралась гроза, в ходе которой разряд попал в топливный бак самолета. Последовало возгорание топлива и взрыв. Погибли все находившиеся на борту – 81 человек.

Схожая катастрофа произошла в СССР в 1958. Ил-14 направлялся из Фрунзе в Москву. Началась гроза, затруднившая пилотам ориентацию. Последовавший удар молнии полностью вывел из строя электронику, самолет потерпел крушение. Погибло 24 человека.

К поражающему фактору грозы относится:

• Прямое попадание молнии. Грозит смертельными травмами человеку, разрушению строений.
• Удар в инженерные коммуникации. Из последствий: пожары, повреждение кабелей.
• Замыкание электросети с низким напряжением. Грозит сбоем работы электронного оборудования.

Возгорание дома во время грозы

Что делать во время грозы?

• Во время грозы, при приближении молнии стоит отыскать укрытие и спрятаться от непогоды: удар молнии часто бывает смертельным, а если человек после этого и выживает, он остается инвалидом.
• Если же поблизости никаких построек нет, а человек в это время находится в поле, то ему нужно спрятаться от грозы в пещере. Высоких деревьев при этом желательно избегать: молния часто метит в самое большое растение, а если деревья с одинаковой высотой, то попадет природное явление в то дерево, которое лучше проводит ток.
• Для защиты от молнии отдельно стоящего строения или конструкции возле них обычно устанавливается высокая мачта, наверху которой закрепляется заострённый металлический стержень, что надёжно соединён с толстым проводом. На другом конце должен находиться закопанный глубоко в землю предмет из металла. 

Как образуется молния?

Льдинки сталкиваются и происходит то же самое, что и при трении других предметов друг о друга — они электризуются. Крупные обретают отрицательный заряд, мелкие — положительный. Разные части тучи получают разный заряд, сверху — плюс, снизу — минус. Разница потенциалов создается не только между частями тучи, но и между ней и землей. Разница исчисляется сотнями тысяч вольт. Молния двигается быстро, но образуется она не молниеносно. Формирование — это три последовательные стадии.

Начальная

Разряд создается в той части, где больше ионов, частиц с зарядом. Ионы появляются, когда целая молекула теряет электроны или обрастает новыми. В данном случае эти частицы создаются из газов и воды, из них туча и состоит. По поводу того, что происходит дальше, у специалистов нет единого мнения.

Ряд ученых считают, что из-за разгона свободных электронов концентрация ионов становится выше. Электроны сталкиваются с молекулами нейтрального заряда, ионизируя их. Так создается заряд. Есть и другая гипотеза, согласно которой воздух ионизируется под воздействием космического излучения. В ионизированном состоянии газы проводят ток, поэтому по облаку может пройти электричество.

Средняя

Затем следует цепная реакция. По облаку проходит ток, и он нагревает воздух в его определенной части. От этого энергетически заряженных частиц становится все больше, и они создают еще больше ионов. По этой причине молния проходит очень быстро. У любой молнии есть самый мощный канал, от него отходят ответвления. Поэтому заряды похожи на зигзаг, с новой вспышкой заряд продвигается примерно на несколько десятков метров. Скорость этого мощного канала может доходить до 50 тысяч километров в секунду.

Самый мощный заряд доходит до другой части облака или до земли, но на этом все не заканчивается. Ионизированный канал пробивается электрическим разрядом, по этому каналу очень быстро проходят заряженные частицы, его ширина составляет несколько сантиметров, температура внутри достигает нескольких тысяч градусов. Эти идущие по каналу заряды — и есть молния, которую мы видим. Из-за высокой температуры мы видим молнию очень яркой, явление проходит молниеносно, но за эти мгновения успевает высвободиться очень много энергии.

Финальная

Скорость движения зарядов в канале падает, но при этом напряжение и сила тока по-прежнему высоки. На финальной стадии молния достигает какого-то объекта. Если рядом будут люди, то для них явление крайне опасно. Данная стадия длится десятые доли секунды, но она способна нанести огромный ущерб. Вопреки распространенной поговорке, молния часто бьет в одно место дважды или даже несколько раз, так как оно является завершающего точкой для самого короткого пути.

Как определить расстояние до молнии по звуку грома?

Между молнией и раскатами грома всегда проходит какое-то время. Это происходит из-за того, что скорость света в миллион раз больше скорости звука. Поэтому сначала видно вспышку и только спустя несколько секунд слышен грохот. Если засечь это время, то можно примерно рассчитать расстояние до грозы.

Интересно:   Смерчи, ураганы и торнадо — причины появления

Скорость распространения звука в воздухе от 331 до 343 м/с. Берем среднее значение — 340 м/c и умножаем на время. Например, между молнией и громом прошло 10 секунд. 340 * 10 = 3400 м. Значит гроза примерно в 3 — 3,5 км. Так как она передвигается со скоростью примерно 20 км/ч, то в этом случае стоит найти укрытие. Если звука после вспышки совсем не слышно, значит до нее не менее 15 — 20 км. То есть можно не беспокоиться. Но нужно учесть, что иногда скорость грозы достигает 65 км/ч.

Интересный факт

Молния это пробой диэлектрика в атмосфере, сопровождающийся искровым разрядом. Гром — звук, порожденный мощной ударной волной, появляющейся при этом явлении. Раскаты грома — следствие многократного изменения направления молнии и отражения звука от облаков.

Максимальная громкость грома — 120 дБ. Если после вспышек молнии звук не слышен, то до грозы не менее 15 км. Расстояние до нее в метрах можно определить по времени, проходящему между вспышкой и первым раскатом. Его умножают на скорость звука: 340. Человек, услышавший гром, должен считать это предупреждением об опасности. Если расстояние до грозы менее 10 километров, то необходимо переждать ее в безопасном месте.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.