Revontulet. Salama sähkön suhteen

Lähetä hyvä työsi tietokanta on yksinkertainen. Käytä alla olevaa lomaketta

Opiskelijat, jatko-opiskelijat, nuoret tutkijat, jotka käyttävät tietopohjaa opinnoissaan ja työssään, ovat sinulle erittäin kiitollisia.

Isännöi osoitteessa http://www.allbest.ru/

Salama luonnonilmiönä

Salama on jättimäinen sähköinen kipinäpurkaus pilvien välillä tai pilvien ja maan pinnan välillä, useita kilometrejä pitkä, halkaisijaltaan kymmeniä senttejä ja pituus kymmenesosia. Salamaan liittyy ukkonen. Lineaarisen salaman lisäksi havaitaan ajoittain pallosalamaa.

Salaman luonne ja syyt

Ukkosmyrsky on monimutkainen ilmakehän prosessi, ja sen esiintyminen johtuu cumulonimbus-pilvien muodostumisesta. Voimakas pilvisyys on seurausta ilmakehän merkittävästä epävakaudesta. Ukkosmyrskyille on ominaista voimakkaat tuulet, usein rankkasade (lunta), joskus rakeita. Ennen ukkosmyrskyä (tunti tai kaksi ennen ukkosta) ilmanpaine alkaa laskea nopeasti, kunnes tuuli äkillisesti voimistuu, ja sitten alkaa nousta.

Ukkosmyrskyt voidaan jakaa paikallisiin, edestä, yöllisiin, vuoristossa. Useimmiten henkilö kohtaa paikallisia tai lämpöisiä ukkosmyrskyjä. Näitä ukkosmyrskyjä esiintyy vain kuumalla säällä, jossa on korkea ilmankosteus. Yleensä ne esiintyvät kesällä keskipäivällä tai iltapäivällä (12-16 tuntia). Lämpimän ilman ylöspäin suuntautuvassa virtauksessa vesihöyry tiivistyy korkealla, samalla kun vapautuu paljon lämpöä ja nousevat ilmavirrat lämpenevät. Nouseva ilma on lämpimämpää kuin ympäröivä ilma ja laajenee, kunnes siitä tulee ukkospilvi. Suuret myrskypilvet ovat jatkuvasti täynnä jääkiteitä ja vesipisaroita. Niiden murskaantumisen ja kitkan seurauksena keskenään ja ilmaa vastaan ​​muodostuu positiivisia ja negatiivisia varauksia, joiden vaikutuksesta syntyy voimakas sähköstaattinen kenttä (sähköstaattisen kentän voimakkuus voi nousta 100 000 V / m). Ja pilven yksittäisten osien, pilvien tai pilven ja maan välinen potentiaaliero saavuttaa valtavia arvoja. Kun sähköilman kriittinen jännitys saavutetaan, tapahtuu lumivyörymäinen ilman ionisaatio - salaman kipinäpurkaus.

Frontaalinen ukkosmyrsky syntyy, kun kylmän ilmamassat saapuvat lämpimän sään hallitsemalle alueelle. Kylmä ilma syrjäyttää lämpimän ilman, kun taas jälkimmäinen kohoaa 5-7 km korkeuteen. Lämpimät ilmakerrokset tunkeutuvat eri suuntien pyörteiden sisään, muodostuu myrsky, ilmakerrosten välinen voimakas kitka, mikä edistää sähkövarausten kertymistä. Frontaalisen ukkosmyrskyn pituus voi olla 100 kilometriä. Toisin kuin paikalliset ukkosmyrskyt, se yleensä kylmenee ukkosten jälkeen. Yön ukkosmyrsky liittyy maan jäähtymiseen yöllä ja nousevan ilman pyörteiden muodostumiseen. Ukkosmyrsky vuorilla selittyy erolla auringon säteilyssä, jolle vuorten eteläiset ja pohjoiset rinteet altistuvat. Yö- ja vuoristomyrskyt eivät ole voimakkaita ja lyhyitä.

Ukkosmyrskyjen aktiivisuus planeettamme eri alueilla on erilaista. Maailman ukkosmyrskykeskukset: Java-saari - 220, Päiväntasaajan Afrikka -150, Etelä-Meksiko - 142, Panama - 132, Keski-Brasilia - 106 ukkosmyrskypäivää vuodessa. Venäjä: Murmansk - 5, Arkangeli - 10, Pietari - 15, Moskova - 20 ukkosmyrskypäivää vuodessa.

Salaman tyypin mukaan jaetaan lineaarisiin, helmiin ja palloihin. Helmi- ja pallosalamat ovat melko harvinaisia.

Salamapurkaus kehittyy muutamassa sekunnin tuhannesosassa; niin suurilla virroilla salamakanavan vyöhykkeen ilma lämpenee melkein välittömästi 30 000-33 000 ° C:n lämpötilaan. Tämän seurauksena paine nousee jyrkästi, ilma laajenee - syntyy shokkiaalto, johon liittyy ääni impulssi - ukkonen. Koska korkeilla terävillä esineillä pilven staattisen sähkövarauksen synnyttämä sähkökentän voimakkuus on erityisen suuri, syntyy hehkua; seurauksena ilman ionisaatio alkaa, tapahtuu hehkupurkaus ja punertavia hehkukieliä, jotka joskus lyhenevät ja taas pitenevät. Älä yritä sammuttaa näitä tulipaloja, kuten palamista ei ole. Suurella sähkökentän voimakkuudella voi ilmestyä valokuitujen säde - koronapurkaus, johon liittyy suhinaa. Lineaarista salamaa voi ajoittain esiintyä myös ilman ukkospilviä. Ei ole sattumaa, että sanonta syntyi - "ukkonen kirkkaalta taivaalta".

Pallosalaman löytö

sähköinen salamapurkauspallo

Kuten usein tapahtuu, pallosalaman systemaattinen tutkimus alkoi niiden olemassaolon kieltämisestä: 1800-luvun alussa kaikki siihen mennessä tunnetut yksittäiset havainnot tunnustettiin joko mystiikkaksi tai parhaimmillaan optiseksi illuusioksi.

Mutta jo vuonna 1838 kuuluisan tähtitieteilijän ja fyysikon Dominique Francois Aragon kokoama kysely julkaistiin Ranskan maantieteellisten pituuspiirien toimiston vuosikirjassa. Myöhemmin hän aloitti Fizeaun ja Foucaultin kokeet valonnopeuden mittaamiseksi sekä työn, joka johti Le Verrierin Neptunuksen löytämiseen. Tuolloin tunnettujen pallosalamakuvausten perusteella Arago tuli siihen tulokseen, että monia näistä havainnoista ei voida pitää illuusioina. Aragon katsauksen julkaisemisesta kuluneiden 137 vuoden aikana on ilmestynyt uusia silminnäkijöiden kertomuksia ja valokuvia. Teorioita luotiin kymmeniä, ylellisiä, nokkeleita, teorioita, jotka selittivät joitain pallosalaman tunnettuja ominaisuuksia, ja teorioita, jotka eivät kestäneet alkeellista kritiikkiä. Faraday, Kelvin, Arrhenius, Neuvostoliiton fyysikot Ya.I. Frenkel ja P.L. Kapitsa, monet tunnetut kemistit ja lopuksi asiantuntijat American National Commission for Astronautics and Aeronauticsista, NASA yrittivät tutkia ja selittää tätä mielenkiintoista ja pelottavaa ilmiötä. Ja pallosalama on edelleen suurelta osin mysteeri.

Pallosalaman luonne

Minkä tosiseikkojen täytyy yhdistää tiedemiehet yhteen teoriaan, jotta he voisivat selittää pallosalaman esiintymisen luonteen? Mitkä ovat havainnoinnin rajoitukset mielikuvituksellemme?

Vuonna 1966 NASA jakoi kyselylomakkeen 2 000 ihmiselle, jonka ensimmäisessä osassa esitettiin kaksi kysymystä: "Oletko nähnyt pallosalamaa?" ja "Oletko nähnyt lineaarisen salaman iskun välittömässä läheisyydessä?" Vastaukset antoivat mahdollisuuden verrata pallosalaman havainnointitiheyttä tavallisen salaman havainnointitiheyteen. Tulos osoittautui hämmästyttäväksi: 409 ihmistä 2 000:sta näki lineaarisen salaman iskun lähellä ja kaksi kertaa vähemmän kuin pallosalaman. Oli jopa onnekas, joka kohtasi pallosalman 8 kertaa - toinen epäsuora todiste siitä, että tämä ei ole ollenkaan niin harvinainen ilmiö kuin yleisesti ajatellaan.

Kyselyn toisen osan analyysi vahvisti monia aiemmin tunnettuja tosiasioita: pallosalama on keskihalkaisijaltaan noin 20 cm; ei hehku kovin kirkkaasti; väri on useimmiten punainen, oranssi, valkoinen. Mielenkiintoista on, että edes tarkkailijat, jotka näkivät pallosalaman läheltä, eivät useinkaan tunteneet sen lämpösäteilyä, vaikka se palaa, kun sitä kosketetaan suoraan.

Sellaista salamaa on muutamasta sekunnista minuuttiin; voi tunkeutua tiloihin pienten reikien kautta ja palauttaa sitten muotonsa. Monet tarkkailijat ilmoittavat, että se heittää ulos jonkinlaisia ​​kipinöitä ja pyörii. Se leijuu yleensä lyhyen matkan päässä maasta, vaikka sitä on nähty myös pilvissä. Joskus pallosalama katoaa hiljaa, mutta joskus se räjähtää aiheuttaen huomattavaa tuhoa.

Pallasalama kuljettaa paljon energiaa. Totta, tarkoituksella yliarvioituja arvioita löytyy usein kirjallisuudesta, mutta vaatimatonkin realistinen luku - 105 joulea - on erittäin vaikuttava halkaisijaltaan 20 cm: n salamalle. Jos tällainen energia käytettäisiin vain valosäteilyyn, se voisi hehkua useita tunteja. Jotkut tutkijat uskovat, että salama saa jatkuvasti energiaa ulkopuolelta. Esimerkiksi P.L. Kapitsa ehdotti, että se tapahtuu, kun voimakas desimetriradioaaltojen säde absorboituu, joka voi säteillä ukkosmyrskyn aikana. Todellisuudessa ionisoidun nipun, joka on pallosalama tässä hypoteesissa, muodostumiseen tarvitaan sähkömagneettisen säteilyn seisova aalto, jolla on erittäin korkea kenttävoimakkuus antisolmuissa. Pallosalaman räjähdyksen aikana voi kehittyä miljoonan kilowatin teho, koska tämä räjähdys etenee hyvin nopeasti. Räjähdykset voivat kuitenkin järjestellä vieläkin voimakkaampia, mutta jos sitä verrataan "rauhallisiin" energialähteisiin, vertailu ei ole heidän edukseen.

Miksi pallosalama hehkuu

Pysähdytään vielä yhteen pallosalaman arvoitukseen: jos sen lämpötila on alhainen (klusteriteoriassa uskotaan, että pallosalaman lämpötila on noin 1000°K), niin miksi se hehkuu? Osoittautuu, että tämä voidaan selittää.

Klusterien rekombinaation aikana vapautuva lämpö jakautuu nopeasti kylmempien molekyylien kesken. Mutta jossain vaiheessa rekombinoituneiden hiukkasten lähellä olevan "tilavuuden" lämpötila voi ylittää salaman keskilämpötilan yli 10 kertaa. Tämä "tilavuus" hehkuu kuin kaasu, joka on lämmitetty 10 000-15 000 asteeseen. Tällaisia ​​"kuumia kohtia" on suhteellisen vähän, joten pallosalaman aines pysyy läpikuultavana. Pallosalaman väriä ei määrää ainoastaan ​​solvaattikuorten energia ja kuumien "tilavuuksien" lämpötila, vaan myös sen aineen kemiallinen koostumus. Tiedetään, että jos pallosalama ilmaantuu, kun lineaarinen salama osuu kuparijohtoihin, se on usein värjätty siniseksi tai vihreäksi - kupari-ionien tavanomaisiin "väreihin". Jäännössähkövaraus selittää pallosalaman mielenkiintoiset ominaisuudet, kuten sen kyvyn liikkua tuulta vastaan, houkutella esineitä ja roikkua korkeiden paikkojen päällä.

Pallosalaman syy

Pallosalaman esiintymisolosuhteiden ja ominaisuuksien selittämiseksi tutkijat ovat esittäneet monia erilaisia ​​hypoteeseja. Yksi poikkeuksellisista hypoteeseista on alienteoria, joka lähtee oletuksesta, että pallosalama on vain eräänlainen UFO. Tälle olettamukselle on perusta, sillä monet silminnäkijät väittävät, että pallosalama käyttäytyi kuin elävä älykäs olento. Useimmiten se näyttää pallolta, minkä vuoksi sitä ennen vanhaan kutsuttiin tulipalloksi. Tämä ei kuitenkaan aina pidä paikkaansa: myös pallosalaman muunnelmia esiintyy. Se voi olla sienen, meduusan, donitsin, pisaran, litteän levyn tai ellipsoidin muotoinen. Salaman väri on useimmiten keltainen, oranssi tai punainen, valkoinen, sininen, vihreä, musta on harvinaisempaa. Pallosalaman ulkonäkö ei riipu säästä. Ne voivat esiintyä eri sääolosuhteissa ja täysin riippumattomia voimalinjoista. Tapaaminen henkilön tai eläimen kanssa voi myös tapahtua eri tavoin: salaperäiset pallot joko leijuvat rauhallisesti jonkin matkan päässä tai hyökkäävät raivoissaan aiheuttaen palovammoja tai jopa tappaen. Sen jälkeen ne voivat kadota hiljaa tai räjähtää äänekkäästi. On huomioitava, että tulisista esineistä kuolleiden ja loukkaantuneiden määrä on noin 9 % todistajien kokonaismäärästä. Pallasalaman osuessa ihmiseen ei monissa tapauksissa jää jälkiä ruumiiseen, eikä selittämättömästä syystä salaman kaatuneen henkilön ruumis hajoa pitkään aikaan. Tämän seikan yhteydessä ilmestyi teoria, jonka mukaan salama pystyy vaikuttamaan organismin yksilöllisen ajan kulumiseen.

Isännöi osoitteessa Allbest.ru

Samanlaisia ​​asiakirjoja

Uusimman kuvantamistekniikan käyttö hidastaa ajan kulumista ja tekee näkymätön näkyväksi. Lähetystornit, jotka synnyttävät valtavia salamoita, jotka lentävät pilviin. Ultranopeiden kameroiden käyttö veden katseluun toiminnassa.

tiivistelmä, lisätty 12.11.2012


Tutkimus biokenoosin olemuksesta - kasvien, eläinten, sienten ja mikro-organismien kokonaisuudesta, jotka yhdessä asuvat osassa maan pintaa. Lajikoostumuksen ominaisuudet, rakenne, organismien väliset suhteet. Tšernobylin suojavyöhykkeen zoocenoosit.

tiivistelmä, lisätty 10.11.2010


Kalvojen käsite ja biologinen merkitys kehon soluissa, toiminnot: rakenteellinen ja este. Niiden merkitys solujen välisessä vuorovaikutuksessa. Desmosome yhtenä solukontaktin tyypeistä varmistaa niiden vuorovaikutuksen ja vahvan yhteyden toisiinsa.

tiivistelmä, lisätty 6.3.2014


Hermosignaalien ja verkkokalvolle tulevan valon aallonpituuden välisen korrelaation arvo. Signaalien konvergenssi ja värinäön reitit. Visuaalisen tiedon integrointi ja horisontaaliset yhteydet. Oikean ja vasemman näkökentän yhdistämisprosessi.

tiivistelmä, lisätty 31.10.2009


Maan magneettikentän käsitteiden, maapallon ilmakehän ionisaatioiden, revontulien ja sähköpotentiaalin muutosten tutkiminen. Chizhevskyn (heliobiologian perustajan) tutkimus auringon aktiivisuuden vaikutuksesta sydän- ja verisuonitautien dynamiikkaan.

tiivistelmä, lisätty 30.9.2010


Spiraali-, elliptisten ja epäsäännöllisten galaksien fysikaalisten erojen tutkiminen. Hubblen lain sisällön huomioon ottaminen. Kuvaus tieteen kehityksestä siirtymänä tieteellisten maailmakuvien välillä. Päähypoteesien kuvaus elävien alkuperästä.

testi, lisätty 28.3.2010


Hydrosfääri Maan epäjatkuvana vesikuorena, joka sijaitsee ilmakehän ja kiinteän maankuoren välissä ja edustaa maan valtamerten, merien ja pintavesien kokonaisuutta. Ilmakehän käsite, sen alkuperä ja rooli, rakenne ja sisältö.

tiivistelmä, lisätty 13.10.2011


Esiintymismekanismin ja toimintapotentiaalin päävaiheiden tutkimus. Ärsytyksen ja kiihottumisen lait. Aktiopotentiaalin eteneminen hermosäikettä pitkin. Paikallisten potentiaalien roolin karakterisointi. Signaalien välittäminen hermosolujen välillä.

testi, lisätty 22.3.2014


Epäsymmetrinen roolijakauma symmetristen parillisten aivopuoliskojen välillä. Puolipallojen välisten vuorovaikutusten tyypit. Mielen toimintojen jakautumisen ominaisuudet vasemman ja oikean pallonpuoliskon välillä. Jaksottainen tietojenkäsittely.

esitys, lisätty 15.9.2017


Ihmisen hermoston ja aivojen komponenttien tutkimus. Hermosolujen välisten sähköimpulssien välittymisperiaatteen karakterisointi. Biologisten ja keinotekoisten hermoverkkojen rakennusmenetelmien, toimintatapojen ja pääsovellusalueiden opiskelu.

Salama on jättimäinen sähkökipinä. Iskemällä rakennuksiin se aiheuttaa tulipaloja, halkaisee suuria puita, iskee ihmisiin. Yli 2000 ukkosmyrskyä kimaltelee eri kohdissa maapallolla kerrallaan. Joka sekunti maan pintaan iskee noin 50 salamaa, ja salama iskee keskimäärin kuusi kertaa vuodessa joka neliökilometriin.

Salama on jättiläinen sähköinen kipinäpurkaus ilmakehässä, joka tapahtuu yleensä ukkosmyrskyn aikana ja ilmenee kirkkaana valon välähdyksenä ja siihen liittyvänä ukkonen. Salama on tallennettu myös Venukselle, Jupiterille, Saturnukselle ja Uranukselle. Salamapurkauksen virta saavuttaa 10-20 tuhatta ampeeria, joten harvat ihmiset onnistuvat selviytymään salaman iskemisen jälkeen.

Maapallon pinta johtaa sähköä paremmin kuin ilma. Ilman sähkönjohtavuus kuitenkin kasvaa korkeuden myötä. Ilma on yleensä positiivisesti varautunut, kun taas maa on negatiivisesti varautunut. Ukkospilven vesipisarat varautuvat absorboimalla varautuneita pieniä hiukkasia (ioneja) ilmasta. Pilvestä putoavan pisaran yläosassa on negatiivinen varaus ja alaosassa positiivinen varaus. putoavat pisarat enimmäkseen imevät negatiivisesti varautuneita hiukkasia ja saavat negatiivisen varauksen. Pilven turbulenssiprosessissa suihkutetaan vesipisaroita ja pienet suihkeet lentävät negatiivisella varauksella ja suuret positiivisella varauksella. Sama tapahtuu jääkiteiden kanssa pilven huipulla. Hajotessaan pienet jäähiukkaset saavat positiivisen varauksen ja kulkeutuvat nousevien virtojen mukana pilven yläosaan, kun taas suuret, negatiivisesti varautuneet putoavat pilven alaosaan. Varausten erottumisen seurauksena ukkospilveen ja ympäröivään tilaan syntyy sähkökenttiä. Kun ukkospilveen kertyy suuria avaruusvarauksia, syntyy kipinäpurkauksia (salama) pilven yksittäisten osien välillä tai pilven ja maan pinnan välillä. Salamapurkaukset ovat ulkonäöltään erilaisia. Yleisimmin havaittu lineaarinen haarautunut salama, joskus pallosalama jne.

Salama kiinnostaa paljon paitsi luonnon omalaatuisena ilmiönä. Se mahdollistaa sähköpurkauksen havaitsemisen kaasumaisessa väliaineessa useiden satojen miljoonien volttien jännitteellä ja useiden kilometrien elektrodien välisellä etäisyydellä.

Vuonna 1750 B. Franklin ehdotti Lontoon kuninkaalliselle seuralle, että he kokeilevat rautatankoa, joka kiinnitetään eristävään alustaan ​​ja kiinnitetään korkeaan torniin. Hän odotti, että kun ukkospilvi lähestyy tornia, vastakkaisen merkin varaus keskittyy alun perin neutraalin sauvan yläpäähän ja samanmerkkinen varaus kuin pilven pohjassa keskittyy alapäähän. . Jos sähkökentän voimakkuus salamapurkauksen aikana kasvaa riittävästi, tangon yläpäästä tuleva varaus valuu osittain ilmaan ja sauva saa samanmerkkisen varauksen kuin pilven pohja.

Franklinin ehdottamaa koetta ei suoritettu Englannissa, mutta ranskalainen fyysikko Jean d'Alembert perusti sen vuonna 1752 Pariisin lähellä sijaitsevaan Marlyyn. Hän käytti 12 m pitkää rautasauvaa, joka oli työnnetty lasipulloon (joka toimi eriste), mutta ei laittanut sitä torniin.10. toukokuuta hänen avustajansa kertoi, että ukkospilven ollessa sauvan yläpuolella syntyi kipinöitä, kun siihen tuotiin maadoitettu johto.

Franklin itse, tietämättä Ranskassa tehdystä onnistuneesta kokeesta, suoritti saman vuoden kesäkuussa kuuluisan kokeensa leijalla ja havaitsi sähkökipinöitä siihen kiinnitetyn johdon päässä. Tutkiessaan tangosta kerättyjä varauksia seuraavana vuonna Franklin totesi, että ukkospilvien pohjat olivat yleensä negatiivisesti varautuneita.

Tarkemmat salamantutkimukset tulivat mahdollisiksi 1800-luvun lopulla. valokuvausmenetelmien parantamisen ansiosta, erityisesti pyörivällä linssillä varustetun laitteen keksimisen jälkeen, mikä mahdollisti nopeasti kehittyvien prosessien kiinnittämisen. Tällaista kameraa käytettiin laajalti kipinäpurkausten tutkimuksessa. Havaittiin, että salamoita on useita tyyppejä, joista yleisimmät ovat lineaariset, litteät (pilven sisäinen) ja pallomaiset (ilmapurkaus).

Lineaarisen salaman pituus on 2-4 km ja sillä on suuri virta. Se muodostuu, kun sähkökentän voimakkuus saavuttaa kriittisen arvon ja ionisaatioprosessi tapahtuu. Jälkimmäinen syntyy aluksi vapaista elektroneista, joita on aina ilmassa. Sähkökentän vaikutuksesta elektronit saavuttavat suuria nopeuksia ja matkalla Maahan törmääessään ilmaatomien kanssa halkeavat ja ionisoivat ne. Ionisaatio tapahtuu kapeassa kanavassa, josta tulee johtava. Ilma lämpenee. Kuumennetun ilmakanavan kautta pilvestä tuleva varaus virtaa alas maan pinnalle yli 150 km/h nopeudella. Tämä on prosessin ensimmäinen vaihe. Varauksen saavuttaessa maan pinnan pilven ja maan väliin syntyy johtava kanava, jonka kautta varaukset liikkuvat toisiaan kohti: positiiviset varaukset Maan pinnasta ja negatiiviset varaukset kerääntyvät pilveen Lineaariseen salamaan liittyy voimakas vierivä ääni - ukkonen, joka muistuttaa räjähdystä. Ääni syntyy kanavassa olevan ilman nopean kuumenemisen ja laajenemisen seurauksena, ja sitten saman nopean jäähtymisen ja puristuksen seurauksena.

Tasainen salama esiintyy ukkospilven sisällä ja näyttää sironneen valon välähdyksistä.

Pallasalama koostuu pallon muodossa olevasta valomassasta, joka on hieman jalkapalloa pienempi ja joka liikkuu pienellä nopeudella tuulen suuntaan. Ne räjähtävät isolla pamauksella tai katoavat jälkiä jättämättä. Pallasalama ilmestyy lineaarisen salaman jälkeen. Usein se tulee tiloihin avoimista ovista ja ikkunoista. Pallosalaman luonnetta ei vielä tunneta, pallosalman ilmapurkaus ukkospilvestä alkaen suuntautuu usein vaakasuoraan eivätkä saavuta maan pintaa.

Salamansuojaksi luodaan ukkosvarsia, joiden avulla salamapanos johdetaan maahan erityisesti valmistettua turvallista polkua pitkin.

Salamanisku koostuu yleensä kolmesta tai useammasta toistuvasta iskusta – samaa reittiä kulkevista pulsseista. Peräkkäisten pulssien välit ovat hyvin lyhyitä, 1/100 - 1/10 s (tämä aiheuttaa salaman välkkymisen). Yleensä salama kestää noin sekunnin tai vähemmän. Tyypillinen salamankehitysprosessi voidaan kuvata seuraavasti. Ensinnäkin heikosti valaiseva purkausjohtaja ryntää ylhäältä maan pinnalle. Kun hän saavuttaa sen, kirkkaasti hehkuva käänteis- tai pääpurkaus kulkee maasta ylös johtajan asettamaa kanavaa pitkin.

Purkausjohtaja liikkuu pääsääntöisesti siksak-maisesti. Sen etenemisnopeus vaihtelee sadasta useaan sataan kilometriin sekunnissa. Matkallaan se ionisoi ilmamolekyylejä luoden lisääntyneen johtavuuden omaavan kanavan, jonka kautta käänteispurkaus liikkuu ylöspäin nopeudella, joka on noin sata kertaa suurempi kuin johtopurkauksen nopeus. Kanavan kokoa on vaikea määrittää, mutta johtopurkauksen halkaisijaksi arvioidaan 1–10 m ja käänteispurkauksen halkaisijaksi useita senttejä.

Salamapurkaukset aiheuttavat radiohäiriöitä lähettämällä radioaaltoja laajalla alueella - 30 kHz:stä erittäin alhaisiin taajuuksiin. Radioaaltojen suurin säteily on luultavasti alueella 5-10 kHz. Tällaiset matalataajuiset radiohäiriöt "keskittyvät" ionosfäärin alarajan ja maan pinnan väliseen tilaan ja voivat levitä tuhansien kilometrien etäisyyksille lähteestä.

Salama: elämän antaja ja evoluution moottori. Vuonna 1953 biokemistit S. Miller (Stanley Miller) ja G. Urey (Harold Urey) osoittivat, että yksi elämän "rakennuspalikoista" - aminohapot voidaan saada johtamalla sähköpurkaus veden läpi, jossa kaasut Maan "primitiivinen" ilmakehä on liuennut (metaani, ammoniakki ja vety). Viisikymmentä vuotta myöhemmin muut tutkijat toistivat nämä kokeet ja saivat samat tulokset. Siten tieteellinen teoria elämän syntymisestä Maan päällä antaa perustavanlaatuisen roolin salamaniskulle. Kun lyhytvirtapulsseja kuljetetaan bakteerien läpi, niiden kuoreen (kalvoon) ilmestyy huokoset, joiden läpi muiden bakteerien DNA-fragmentit voivat kulkea sisään ja laukaista yhden evoluution mekanismeista.

Kuinka suojautua salamoilta vesisuihkulla ja laserilla. Äskettäin on ehdotettu täysin uutta tapaa käsitellä salamaa. Salamanvarsi luodaan ... nestesuihkusta, joka ammutaan maasta suoraan ukkospilviin. Salamanneste on suolaliuos, johon on lisätty nestemäisiä polymeerejä: suolan tarkoituksena on lisätä sähkönjohtavuutta, ja polymeeri estää suihkua "hajoamasta" erillisiksi pisaroiksi. Suihkun halkaisija on noin senttimetri ja maksimikorkeus 300 metriä. Kun nestemäinen salamanvarsi on viimeistelty, se varustetaan urheilu- ja leikkikentillä, joissa suihkulähde käynnistyy automaattisesti, kun sähkökentän voimakkuus kasvaa riittävän suureksi ja salamaniskun todennäköisyys on suurin. Panos virtaa alas ukkospilvestä nestevirtaan, mikä tekee salamaniskusta turvallisen muille. Samanlainen suojaus salamapurkausta vastaan ​​voidaan tehdä laserin avulla, jonka säde ionisoimalla ilmaa luo kanavan sähköpurkaukselle pois ihmisjoukoista.

Voiko salama johtaa meidät harhaan? Kyllä, jos käytät kompassia. G. Melvillen kuuluisassa romaanissa "Moby Dick" on kuvattu tällainen tapaus, kun salamapurkaus, joka loi voimakkaan magneettikentän, magnetoi uudelleen kompassin neulan. Aluksen kapteeni kuitenkin otti ompeluneulan, löi sitä magnetoidakseen sen ja asetti sen vaurioituneen kompassin neulan tilalle.

Voiko salama iskeä sinuun talon tai lentokoneen sisällä? Valitettavasti kyllä! Salamavirta voi päästä taloon puhelinjohdon kautta läheisestä pylväästä. Siksi ukkosmyrskyn aikana yritä olla käyttämättä tavallista puhelinta. Radiopuhelimella tai matkapuhelimella puhumisen uskotaan olevan turvallisempaa. Ukkosmyrskyn aikana ei saa koskea keskuslämmitys- ja vesijohtoputkiin, jotka yhdistävät talon maahan. Samoista syistä asiantuntijat neuvovat sammuttamaan kaikki sähkölaitteet, mukaan lukien tietokoneet ja televisiot, ukkosmyrskyn aikana.

Mitä tulee lentokoneisiin, ne yrittävät yleensä lentää ukonilman alueiden yli. Silti salama iskee yhteen lentokoneista keskimäärin kerran vuodessa. Sen virta ei voi osua matkustajiin, se virtaa pitkin lentokoneen ulkopintaa, mutta se voi estää radioviestinnän, navigointilaitteet ja elektroniikan.

Monet ihmiset pelkäävät kauheaa luonnonilmiötä - ukkosmyrskyjä. Tämä tapahtuu yleensä silloin, kun aurinko on synkkien pilvien peitossa, kauhea ukkonen jyrisee ja sataa voimakkaasti.

Tietysti salamaa pitää pelätä, sillä se voi jopa tappaa tai tulla.Tämä on ollut tiedossa jo kauan, minkä vuoksi keksittiin erilaisia ​​suojautumiskeinoja salaman ja ukkosen varalta (esim. metallipylväät).

Mitä siellä tapahtuu ja mistä ukkonen tulee? Ja miten salama syntyy?

ukkospilviä

Yleensä valtava. Ne saavuttavat useiden kilometrien korkeuden. Ei ole visuaalisesti nähtävissä, kuinka kaikki kiehuu ja kiehuu näiden räjähtävien pilvien sisällä. Nämä ovat ilmaa, mukaan lukien vesipisarat, jotka liikkuvat suurella nopeudella alhaalta ylös ja päinvastoin.

Näiden pilvien ylimmän osan lämpötila saavuttaa -40 astetta, ja tähän pilven osaan putoavat vesipisarat jäätyvät.

Ukkospilvien alkuperästä

Ennen kuin tiedämme, mistä ukkonen tulee ja kuinka salama tapahtuu, kuvataan lyhyesti ukkospilvien muodostumista.

Suurin osa näistä ilmiöistä ei tapahdu planeetan veden pinnalla, vaan maanosilla. Lisäksi ukkospilviä muodostuu intensiivisesti trooppisille mantereille, joissa maanpinnan lähellä oleva ilma (toisin kuin vedenpinnan yläpuolella oleva ilma) lämpenee hyvin ja nousee nopeasti.

Yleensä eri korkeudella sijaitseville rinteille muodostuu samanlaista lämmintä ilmaa, joka imee kosteaa ilmaa laajoilta maanpinnan alueilta ja nostaa sitä ylös.

Siten muodostuu niin sanottuja kumpupilviä, jotka muuttuvat ukkospilviksi, kuten edellä on kuvattu.

Selvitetään nyt, mikä salama on, mistä se tulee?

Salama ja ukkonen

Niistä hyvin jäätyneistä pisaroista muodostuu jääpalasia, jotka myös liikkuvat pilvissä suurella nopeudella törmääen, romahtaen ja latautuen sähköllä. Kevyemmät ja pienemmät jäälautat jäävät yläosaan ja suuremmat sulavat alaspäin ja muuttuvat taas vesipisaroiksi.

Näin ollen ukkospilvessä syntyy kaksi sähkövarausta. Negatiivinen ylhäällä, positiivinen alareunassa. Kun eri lataukset kohtaavat, syntyy voimakas ja salama tapahtuu. Mistä se tulee, kävi selväksi. Ja mitä sitten tapahtuu? Salaman välähdys lämpenee välittömästi ja laajentaa ilmaa ympärillään. Jälkimmäinen kuumenee niin paljon, että syntyy räjähdysvaikutus. Tämä on ukkonen, joka pelottaa kaiken elämän maan päällä.

Osoittautuu, että kaikki nämä ovat ilmentymiä, ja sitten herää seuraava kysymys, mistä viimeinen tulee, ja niin suuria määriä. Ja minne se menee?

Ionosfääri

Mikä on salama, mistä se tulee, selvisi. Nyt vähän prosesseista, jotka säästävät maapallon varauksen.

Tutkijat ovat havainneet, että Maan varaus on yleensä pieni ja vain 500 000 kulonia (kuten 2 auton akkua). Mihin sitten katoaa negatiivinen varaus, jonka salama kuljettaa lähemmäs maan pintaa?

Yleensä selkeällä säällä Maa purkautuu hitaasti (ionosfäärin ja maan pinnan välillä kulkee jatkuvasti heikko virta koko ilmakehän läpi). Vaikka ilmaa pidetään eristeenä, se sisältää pienen osan ioneja, mikä mahdollistaa virran olemassaolon koko ilmakehän tilavuudessa. Tästä johtuen, vaikkakin hitaasti, mutta negatiivinen varaus siirtyy maan pinnalta korkeuteen. Siksi Maan kokonaisvarauksen tilavuus pysyy aina muuttumattomana.

Nykyään yleisin mielipide on, että pallosalama on erityinen pallon muodossa oleva varaus, joka on olemassa melko pitkään ja liikkuu arvaamatonta rataa pitkin.

Tämän ilmiön esiintymisestä ei ole nykyään yhtenäistä teoriaa. On olemassa monia hypoteeseja, mutta toistaiseksi yksikään ei ole saanut tunnustusta tutkijoiden keskuudessa.

Yleensä, kuten silminnäkijät todistavat, se tapahtuu ukkosmyrskyssä tai myrskyssä. Mutta on myös tapauksia, joissa se esiintyy aurinkoisella säällä. Useammin sen synnyttää tavallinen salama, joskus se ilmestyy ja laskeutuu pilvistä, ja harvemmin se ilmestyy yllättäen ilmaan tai voi jopa tulla ulos jostakin esineestä (pylväästä, puusta).

Muutamia mielenkiintoisia faktoja

Mistä ukkosmyrsky ja salama tulevat, saimme selville. Nyt vähän mielenkiintoisista faktoista yllä kuvattuihin luonnonilmiöihin.

1. Maapallo kokee noin 25 miljoonaa salaman välähdystä vuosittain.

2. Salaman keskipituus on noin 2,5 km. Ilmakehässä on myös 20 km pituisia päästöjä.

3. Uskotaan, että salama ei voi iskeä samaan paikkaan kahdesti. Todellisuudessa näin ei ole. Aiempien vuosien salamaniskupaikkojen analyysin (maantieteellisellä kartalla) tulokset osoittavat, että salama voi iskeä samaan paikkaan useita kertoja.

Joten saimme selville, mikä salama on, mistä se tulee.

Ukkosmyrskyt muodostuvat planeetan mittakaavan monimutkaisimpien ilmakehän ilmiöiden seurauksena.

Maaplaneetalla tapahtuu noin 50 salaman välähdystä sekunnissa.

Salama on voimakas sähköpurkaus. Se tapahtuu, kun pilvet tai maa sähköistyvät voimakkaasti. Siksi salamapurkaus voi tapahtua joko pilven sisällä tai viereisten sähköistettyjen pilvien välillä tai sähköistyneen pilven ja maan välillä. Salamapurkausta edeltää sähköpotentiaalierojen esiintyminen viereisten pilvien tai pilven ja maan välillä.

Sähköistyminen, eli sähköisten vetovoimien muodostuminen, on jokapäiväisen kokemuksen kautta tuttu kaikille.

Mikä saa pilvet sähköistymään? Loppujen lopuksi ne eivät hiero toisiaan vasten, kuten tapahtuu, kun hiuksiin ja kampaan muodostuu sähköstaattinen varaus.

Ukkospilvi on valtava määrä höyryä, josta osa on tiivistynyt pienten pisaroiden tai jäälautojen muodossa. Ukkospilven yläosa voi olla 6-7 km:n korkeudella ja pohja roikkuu maanpinnan yläpuolella 0,5-1 km:n korkeudella. Yli 3-4 km:n korkeudella pilvet koostuvat erikokoisista jäälautoista, sillä siellä lämpötila on aina nollan alapuolella. Nämä jäälautat ovat jatkuvassa liikkeessä, mikä johtuu lämpimän ilman nousevista virroista maan lämmitetyltä pinnalta. Pienet jääpalat kulkeutuvat nousevien ilmavirtojen mukana helpommin kuin suuret. Siksi "ketterät" pienet jäälautat, jotka liikkuvat pilven yläosaan, törmäävät koko ajan suuriin. Jokainen tällainen törmäys johtaa sähköistymiseen. Tässä tapauksessa suuret jääpalat varautuvat negatiivisesti ja pienet positiivisesti. Ajan myötä positiivisesti varautuneet pienet jääpalat ovat pilven yläosassa ja negatiivisesti varautuneet suuret alaosassa. Toisin sanoen ukkospilven yläosa on positiivisesti varautunut, kun taas pohja on negatiivisesti varautunut.

Pilven sähkökentän voimakkuus on valtava - noin miljoona V/m. Kun suuret vastakkaisesti varautuneet alueet tulevat riittävän lähelle toisiaan, jotkut elektronit ja ionit, jotka kulkevat niiden välillä, muodostavat hehkuvan plasmakanavan, jonka läpi loput varautuneet hiukkaset ryntäävät perässä. Näin tapahtuu salama.

Tämän purkauksen aikana vapautuu valtavasti energiaa - jopa miljardi J. Kanavan lämpötila saavuttaa 10 000 K, mikä synnyttää kirkkaan valon, jota havaitsemme salamapurkauksen aikana. Pilviä purkautuu jatkuvasti näiden kanavien kautta, ja näemme näiden ilmakehän ilmiöiden ulkoiset ilmentymät salaman muodossa.

Hehkuaine laajenee räjähdysmäisesti ja aiheuttaa shokkiaallon, joka koetaan ukkosena.

Voimme itse simuloida salamaa, vaikkakin pienoiskoossa. Koe tulisi suorittaa pimeässä huoneessa, muuten mitään ei näy. Tarvitsemme kaksi pitkulaista ilmapalloa. Täytetään ne ja sidotaan. Varmista sitten, etteivät ne kosketa, hankaa niitä samanaikaisesti villakankaalla. Ne täyttävä ilma sähköistyy. Jos pallot tuodaan yhteen jättäen niiden väliin vähimmäisrako, kipinät alkavat hypätä yhdestä toiseen ohuen ilmakerroksen läpi aiheuttaen valon välähdyksiä. Samaan aikaan kuulemme vaimean rätiksen - pienoiskopion ukkonen ukkosmyrskyn aikana.

Jokainen, joka on nähnyt salaman, on huomannut, että se ei ole kirkkaasti hehkuva suora, vaan katkoviiva. Siksi salamapurkausta varten johtavan kanavan muodostusprosessia kutsutaan sen "askeljohtajaksi". Jokainen näistä "askeleista" on paikka, jossa lähes valonopeuksille kiihtyneet elektronit pysähtyivät törmäysten vuoksi ilmamolekyyleihin ja muuttivat liikkeen suuntaa.

Siten salama on kondensaattorin rikkoutuminen, jossa eriste on ilmaa ja levyt ovat pilviä ja maata. Tällaisen kondensaattorin kapasitanssi on pieni - noin 0,15 mikrofaradia, mutta energiareservi on valtava, koska jännite saavuttaa miljardi volttia.

Yksi salama koostuu yleensä useista purkauksista, joista jokainen kestää vain muutaman sekunnin miljoonasosan.

Salama esiintyy useimmiten cumulonimbus-pilvissä. Salamaa esiintyy myös tulivuorenpurkausten, tornadojen ja pölymyrskyjen aikana.

Salamatyyppejä on useita purkausmuodon ja -suunnan mukaan. Purkauksia voi tapahtua:

• myrskypilven ja maan välissä,
• kahden pilven välissä
• pilven sisällä
• siirtyä pilvistä kirkkaalle taivaalle.

Pilvet levittivät siipensä ja sulkivat auringon meiltä ...

Miksi joskus kuulemme ukkonen ja näemme salamoita, kun sataa? Mistä nämä taudinpurkaukset tulevat? Nyt puhumme tästä yksityiskohtaisesti.

Mikä on salama?

Mikä on salama? Tämä on hämmästyttävä ja hyvin mystinen luonnonilmiö. Se tapahtuu melkein aina ukkosmyrskyn aikana. Jotkut ihmiset ovat hämmästyneitä, jotkut ihmiset peloissaan. Runoilijat kirjoittavat salamasta, tiedemiehet tutkivat tätä ilmiötä. Mutta paljon jää ratkaisematta.

Yksi asia tiedetään varmasti - se on jättiläinen kipinä. Kuin miljardi hehkulamppua olisi räjähtänyt! Sen pituus on valtava - useita satoja kilometrejä! Ja se on hyvin kaukana meistä. Siksi näemme sen ensin ja vasta sitten kuulemme sen. Ukkonen on salaman "ääni". Loppujen lopuksi valo saavuttaa meidät nopeammin kuin ääni.

Ja salamoita on muilla planeetoilla. Esimerkiksi Marsilla tai Venuksella. Normaali salama kestää vain sekunnin murto-osan. Se koostuu useista luokista. Salama ilmaantuu joskus aivan odottamatta.

Miten salama muodostuu?

Salama syntyy yleensä ukkospilvessä, korkealla maanpinnan yläpuolella. Ukkospilviä ilmestyy, kun ilma alkaa lämmetä erittäin kuumaksi. Siksi helleaallon jälkeen on uskomattomia ukkosmyrskyjä. Miljardit varautuneet hiukkaset kerääntyvät kirjaimellisesti paikkaan, josta ne ovat peräisin. Ja kun niitä on hyvin, hyvin paljon, ne leimahtaa. Sieltä salama tulee - ukkospilvestä. Hän voi osua maahan. Maa vetää häntä. Mutta se voi murtua itse pilvessä. Kaikki riippuu siitä, millainen salama se on.

Mitä ovat salamat?

Salamatyyppejä on erilaisia. Ja sinun on tiedettävä siitä. Tämä ei ole vain "nauha" taivaalla. Kaikki nämä "nauhat" eroavat toisistaan.

Salama iskee aina, se on aina purkaus jonkin välillä. Niitä on yli kymmenen! Nimeämme toistaiseksi vain alkeellisimmat ja liitämme niihin kuvia salamasta:

• Ukkospilven ja maan välissä. Nämä ovat juuri niitä "nauhoja", joihin olemme tottuneet.

Korkean puun ja pilven välissä. Sama "nauha", mutta isku on suunnattu toiseen suuntaan.

Nauhasalma - kun ei yksi "nauha", vaan useita rinnakkain.

• Pilven ja pilven välillä tai "pelaa" yhdessä pilvessä. Tämän tyyppistä salamaa nähdään usein ukkosmyrskyjen aikana. Sinun tarvitsee vain olla varovainen.

• On myös vaakasuuntaisia ​​salamoita, jotka eivät kosketa maata ollenkaan. Heillä on valtava voima ja niitä pidetään vaarallisimpina

• Kaikki ovat kuulleet pallosalamasta! Harvat ihmiset ovat nähneet niitä. Vielä vähemmän on niitä, jotka haluaisivat nähdä ne. Ja on ihmisiä, jotka eivät usko olemassaoloonsa. Mutta tulipalloja on olemassa! Sellaisen salaman kuvaaminen on vaikeaa. Se räjähtää nopeasti, vaikka se voi "kävellä", mutta hänen vieressään olevan henkilön on parempi olla liikkumatta - se on vaarallista. Joten - ei tässä kamerasta kiinni.

• Salaman tyyppi erittäin kauniilla nimellä - "Fires of St. Elmo". Mutta se ei todellakaan ole salama. Tämä on hehku, joka ilmestyy ukkosmyrskyn lopussa teräviin rakennuksiin, lyhtyihin, laivan mastoihin. Myös kipinä, vain ei vaimennettu eikä vaarallinen. St. Elmon tulet ovat erittäin kauniita.

• Tulivuoren salama tapahtuu, kun tulivuori purkautuu. Tulivuorella itsessään on jo varaus. Tämä todennäköisesti aiheuttaa salaman.

• Sprite-salama on jotain, jota et näe maapallolta. Ne nousevat pilvien yläpuolelle, ja toistaiseksi harvat ihmiset ovat tutkineet niitä. Nämä salamat näyttävät meduusoilta.

• Pisteistä salamaa ei juurikaan tutkita. Sen näkeminen on erittäin harvinaista. Visuaalisesti se näyttää todella katkoviivalta - ikään kuin salamanauha sulaisi.

Nämä ovat erityyppisiä salamoita. Heille on vain yksi laki - sähköpurkaus.

Johtopäätös.

Jo muinaisina aikoina salamaa pidettiin sekä merkkinä että jumalten raivona. Hän oli mysteeri ennen ja on sitä edelleen. Ei ole väliä kuinka he hajottavat sen pienimmiksi atomeiksi ja molekyyleiksi! Ja se on aina uskomattoman kaunista!