ไฟโพลาร์. สายฟ้าในแง่ของไฟฟ้า

ส่งงานที่ดีของคุณในฐานความรู้เป็นเรื่องง่าย ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักศึกษา นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงานจะขอบคุณอย่างยิ่ง

โพสต์เมื่อ http://www.allbest.ru/

สายฟ้าเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ

ฟ้าผ่าเป็นประกายไฟขนาดยักษ์ระหว่างเมฆหรือระหว่างเมฆกับพื้นผิวโลก ยาวหลายกิโลเมตร มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายสิบเซ็นติเมตร และคงอยู่นานหนึ่งในสิบวินาที ฟ้าผ่ามาพร้อมกับฟ้าร้อง นอกจากสายฟ้าเชิงเส้นแล้ว ยังมีการสังเกตสายฟ้าของลูกบอลเป็นครั้งคราว

ลักษณะและสาเหตุของฟ้าผ่า

พายุฝนฟ้าคะนองเป็นกระบวนการในชั้นบรรยากาศที่ซับซ้อน และเกิดขึ้นจากการก่อตัวของเมฆคิวมูโลนิมบัส เมฆมากเป็นผลมาจากความไม่แน่นอนของบรรยากาศอย่างมีนัยสำคัญ พายุฝนฟ้าคะนองมีลักษณะเป็นลมแรง มักมีฝนตกหนัก (หิมะ) บางครั้งมีลูกเห็บตก ก่อนเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง (หนึ่งหรือสองชั่วโมงก่อนพายุฝนฟ้าคะนอง) ความกดอากาศเริ่มลดลงอย่างรวดเร็วจนมีลมเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน และจากนั้นจะเริ่มสูงขึ้น

พายุฝนฟ้าคะนองสามารถแบ่งออกเป็นท้องถิ่น หน้าผาก กลางคืน ในภูเขา บ่อยครั้งที่บุคคลต้องเผชิญกับพายุฝนฟ้าคะนองในท้องถิ่นหรือความร้อน พายุฝนฟ้าคะนองเหล่านี้เกิดขึ้นเฉพาะในสภาพอากาศร้อนและมีความชื้นในบรรยากาศสูง ตามกฎแล้วเกิดขึ้นในฤดูร้อนตอนเที่ยงหรือบ่าย (12-16 ชั่วโมง) ไอน้ำในอากาศอุ่นที่ไหลขึ้นด้านบนจะควบแน่นที่ระดับความสูง ความร้อนจำนวนมากจะก่อตัวขึ้นและกระแสอากาศที่สูงขึ้นจะอุ่นขึ้น เมื่อเทียบกับอากาศโดยรอบ อากาศที่ลอยขึ้นจะอุ่นกว่า โดยจะมีปริมาตรเพิ่มขึ้นจนกลายเป็นเมฆฝนฟ้าคะนอง เมฆพายุฝนฟ้าคะนองขนาดใหญ่ประกอบด้วยผลึกน้ำแข็งและหยดน้ำ อันเป็นผลมาจากการบดขยี้และการเสียดสีระหว่างตัวเองกับอากาศทำให้เกิดประจุบวกและลบภายใต้อิทธิพลของการเกิดสนามไฟฟ้าสถิตที่รุนแรง (ความเข้มของสนามไฟฟ้าสถิตสามารถเข้าถึง 100,000 V / m) และความแตกต่างในศักยภาพระหว่างส่วนต่างๆ ของเมฆ เมฆ หรือเมฆกับโลกก็มีขนาดมหึมา เมื่อถึงความแรงวิกฤตของอากาศไฟฟ้า อากาศจะแตกตัวเป็นไอออนเหมือนหิมะถล่ม - ประกายไฟของสายฟ้า

พายุฝนฟ้าคะนองบริเวณหน้าเกิดขึ้นเมื่อมวลอากาศเย็นเคลื่อนผ่านบริเวณที่มีอากาศอบอุ่นครอบงำ อากาศเย็นจะแทนที่อากาศอุ่นในขณะที่ลมเย็นจะพัดขึ้นไปที่ความสูง 5-7 กม. ชั้นอากาศอุ่นบุกเข้าไปในกระแสน้ำวนของทิศทางต่าง ๆ เกิดพายุขึ้นแรงเสียดทานรุนแรงระหว่างชั้นอากาศซึ่งก่อให้เกิดการสะสมของประจุไฟฟ้า ความยาวของพายุฝนฟ้าคะนองด้านหน้าสามารถเข้าถึงได้ 100 กม. ต่างจากพายุฝนฟ้าคะนองในท้องถิ่น หลังจากพายุฝนฟ้าคะนองที่หน้าผากมักจะเย็นลง พายุฝนฟ้าคะนองในตอนกลางคืนเกี่ยวข้องกับความเย็นของโลกในเวลากลางคืนและการก่อตัวของกระแสน้ำวนของอากาศที่เพิ่มขึ้น พายุฝนฟ้าคะนองในภูเขาอธิบายได้จากความแตกต่างของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ที่พื้นที่ลาดทางตอนใต้และทางเหนือของภูเขาถูกเปิดเผย พายุฝนฟ้าคะนองในตอนกลางคืนและบนภูเขามีอากาศอบอุ่นค่อนข้างเย็นและมีอายุสั้น

กิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองในภูมิภาคต่าง ๆ ของโลกของเรานั้นแตกต่างกัน ศูนย์พายุฝนฟ้าคะนองโลก: เกาะชวา - 220, อิเควทอเรียลแอฟริกา - 150, เม็กซิโกตอนใต้ - 142, ปานามา - 132, บราซิลตอนกลาง - 106 วันพายุฝนฟ้าคะนอง รัสเซีย: มูร์มันสค์ - 5, อาร์คันเกลสค์ - 10, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก - 15, มอสโก - มีพายุฝนฟ้าคะนอง 20 วันต่อปี

ตามประเภท รูดซิปแบ่งออกเป็นเส้นตรง มุกและลูก ไข่มุกและบอลสายฟ้าค่อนข้างหายาก

การปล่อยฟ้าผ่าจะเกิดขึ้นในไม่กี่วินาที ที่กระแสน้ำสูงเช่นนี้อากาศในเขตช่องฟ้าผ่าเกือบจะร้อนขึ้นทันทีที่อุณหภูมิ 30,000-33,000 ° C เป็นผลให้ความดันเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วอากาศจะขยายตัว - คลื่นกระแทกเกิดขึ้นพร้อมกับเสียง ชีพจร - ฟ้าร้อง เนื่องจากความจริงที่ว่าบนวัตถุปลายแหลม ความเข้มของสนามไฟฟ้าที่เกิดจากประจุไฟฟ้าสถิตของก้อนเมฆนั้นสูงมากเป็นพิเศษ จึงเกิดการเรืองแสงขึ้น เป็นผลให้ไอออไนซ์ในอากาศเริ่มต้นขึ้นการปล่อยแสงเกิดขึ้นและลิ้นเรืองแสงสีแดงปรากฏขึ้นในบางครั้งสั้นลงและยาวขึ้นอีกครั้ง อย่าพยายามดับไฟเหล่านี้เพราะมัน ไม่มีการเผาไหม้ ที่ความแรงของสนามไฟฟ้าสูง ลำแสงของเส้นใยเรืองแสงอาจปรากฏขึ้น - การปล่อยโคโรนาซึ่งมาพร้อมกับเสียงฟู่ ฟ้าผ่าเชิงเส้นอาจเกิดขึ้นเป็นครั้งคราวในกรณีที่ไม่มีเมฆฝนฟ้าคะนอง ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่คำพูดนั้นเกิดขึ้น - "ออกจากสีน้ำเงิน"

การเปิดบอลสายฟ้า

ลูกปล่อยสายฟ้าไฟฟ้า

ตามปกติแล้ว การศึกษาอย่างเป็นระบบของ ball lightning เริ่มต้นด้วยการปฏิเสธการมีอยู่ของมัน: ในตอนต้นของศตวรรษที่ 19 การสังเกตที่กระจัดกระจายทั้งหมดที่รู้จักกันในเวลานั้นได้รับการยอมรับว่าเป็นเวทย์มนต์หรือที่ดีที่สุดคือภาพลวงตา

แต่แล้วในปี 1838 การทบทวนโดยนักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์ชื่อดัง Dominique François Arago ได้รับการตีพิมพ์ในหนังสือประจำปีของ French Bureau of Geographical Longitudes ต่อจากนั้น เขาก็เป็นผู้ริเริ่มการทดลองของฟิโซและฟูโกต์เกี่ยวกับการวัดความเร็วของแสง ตลอดจนงานที่นำเลอ แวร์ริเอร์ไปสู่การค้นพบดาวเนปจูน จากคำอธิบายที่ทราบกันดีอยู่แล้วของลูกบอลสายฟ้า Arago ได้ข้อสรุปว่าการสังเกตการณ์เหล่านี้จำนวนมากไม่สามารถถือเป็นภาพลวงตาได้ กว่า 137 ปีที่ผ่านไปนับตั้งแต่การตีพิมพ์บทวิจารณ์ Arago เรื่องราวและรูปถ่ายของผู้เห็นเหตุการณ์รายใหม่ได้ปรากฏขึ้น ทฤษฎีต่างๆ ถูกสร้างขึ้น ฟุ่มเฟือย มีไหวพริบ ทฤษฎีที่อธิบายคุณสมบัติที่รู้จักกันดีของบอลสายฟ้า และทฤษฎีที่ไม่ยืนหยัดต่อการวิพากษ์วิจารณ์เบื้องต้น ฟาราเดย์ เคลวิน อาร์เรเนียส นักฟิสิกส์โซเวียต Ya.I. Frenkel และ P.L. Kapitsa นักเคมีที่มีชื่อเสียงหลายคน และในที่สุด ผู้เชี่ยวชาญจาก American National Commission on Astronautics and Aeronautics NASA พยายามตรวจสอบและอธิบายปรากฏการณ์ที่น่าสนใจและน่าเกรงขามนี้ Ball Lightning ยังคงเป็นปริศนามาจนถึงทุกวันนี้

ลักษณะของบอลสายฟ้า

นักวิทยาศาสตร์ควรเชื่อมโยงข้อเท็จจริงอะไรบ้างกับทฤษฎีเดียวเพื่ออธิบายที่มาของสายฟ้าแลบ? อะไรคือข้อจำกัดของการสังเกตในจินตนาการของเรา?

ในปี พ.ศ. 2509 องค์การนาซ่าได้แจกจ่ายแบบสอบถามให้กับคนสองพันคน โดยในส่วนแรกมีการถามคำถามสองข้อว่า "คุณเคยเห็นบอลสายฟ้าไหม" และ "คุณเคยเห็นสายฟ้าฟาดเป็นเส้นตรงในบริเวณใกล้เคียงหรือไม่" คำตอบทำให้สามารถเปรียบเทียบความถี่ของการสังเกตบอลสายฟ้ากับความถี่ของการสังเกตฟ้าผ่าธรรมดาได้ ผลลัพธ์นั้นน่าทึ่งมาก: ผู้คน 409 คนจาก 2,000 คนเห็นสายฟ้าเชิงเส้นตรงในระยะใกล้ และสายฟ้าของลูกบอลน้อยกว่าสองเท่า มีแม้กระทั่งผู้โชคดีที่เจอบอลสายฟ้า 8 ครั้ง - อีกข้อพิสูจน์ทางอ้อมว่านี่ไม่ใช่ปรากฏการณ์ที่หายากอย่างที่คิดกันทั่วไป

การวิเคราะห์ส่วนที่สองของแบบสอบถามยืนยันข้อเท็จจริงหลายประการที่ทราบก่อนหน้านี้: บอลสายฟ้ามีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยประมาณ 20 ซม. ไม่เรืองแสงมาก สีมักเป็นสีแดงส้มขาว ที่น่าสนใจคือ แม้แต่ผู้สังเกตการณ์ที่เห็นบอลสายฟ้าในระยะใกล้ก็มักจะไม่รู้สึกถึงการแผ่รังสีความร้อนของมัน แม้ว่ามันจะไหม้เมื่อสัมผัสโดยตรง

มีฟ้าผ่าตั้งแต่ไม่กี่วินาทีถึงหนึ่งนาที สามารถเจาะเข้าไปในห้องผ่านช่องเล็ก ๆ แล้วกลับคืนสู่รูปร่าง ผู้สังเกตการณ์หลายคนรายงานว่ามันพ่นประกายไฟออกมาและหมุนไปรอบๆ เธอมักจะบินอยู่ไม่ไกลจากพื้นดิน แม้ว่าเธอจะพบเธอในเมฆด้วย บางครั้งบอลสายฟ้าก็หายไปอย่างเงียบ ๆ แต่บางครั้งก็ระเบิดทำให้เกิดการทำลายล้างที่เห็นได้ชัดเจน

บอลสายฟ้ามีพลังงานมากมาย อย่างไรก็ตามในวรรณคดีมักพบการประมาณการที่ประเมินค่าสูงไปโดยเจตนา แต่ถึงกระนั้นตัวเลขที่เหมือนจริงเล็กน้อย - 105 จูล - สำหรับสายฟ้าที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 ซม. ก็น่าประทับใจมาก หากพลังงานดังกล่าวถูกใช้ไปกับการแผ่รังสีแสงเท่านั้น มันสามารถเรืองแสงได้หลายชั่วโมง นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าฟ้าผ่าได้รับพลังงานจากภายนอกอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น ป.ล. Kapitsa แนะนำว่ามันเกิดขึ้นเมื่อคลื่นวิทยุเดซิเมตรอันทรงพลังถูกดูดซับซึ่งสามารถปล่อยออกมาได้ในช่วงพายุฝนฟ้าคะนอง ในความเป็นจริง สำหรับการก่อตัวของพวงที่แตกตัวเป็นไอออน ซึ่งเป็นบอลสายฟ้าในสมมติฐานนี้ จำเป็นต้องมีคลื่นนิ่งของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความแรงของสนามสูงมากในแอนติโนด ในการระเบิดของลูกบอลฟ้าผ่า พลังหนึ่งล้านกิโลวัตต์สามารถพัฒนาได้ เนื่องจากการระเบิดนี้ดำเนินไปอย่างรวดเร็ว เป็นความจริงที่บุคคลรู้วิธีจัดการระเบิดที่ทรงพลังยิ่งขึ้น แต่ถ้าเราเปรียบเทียบกับแหล่งพลังงานที่ "สงบ" การเปรียบเทียบจะไม่เป็นที่โปรดปรานของพวกเขา

ทำไมบอลสายฟ้าถึงเรืองแสง?

ให้เรามาพูดถึงปริศนาสายฟ้าแลบอีกเรื่องหนึ่ง: ถ้าอุณหภูมิต่ำ (ในทฤษฎีคลัสเตอร์ เชื่อกันว่าอุณหภูมิของบอลสายฟ้าจะอยู่ที่ประมาณ 1,000 ° K) แล้วทำไมมันเรืองแสงได้? ปรากฎว่าสิ่งนี้สามารถอธิบายได้

ในระหว่างการรวมตัวกันของคลัสเตอร์ ความร้อนที่ปล่อยออกมาจะกระจายอย่างรวดเร็วระหว่างโมเลกุลที่เย็นกว่า แต่เมื่อถึงจุดหนึ่ง อุณหภูมิของ "ปริมาตร" ที่อยู่ใกล้กับอนุภาคที่รวมตัวกันใหม่อาจเกินอุณหภูมิเฉลี่ยของสารฟ้าผ่าได้มากกว่า 10 เท่า "ปริมาตร" นี้เรืองแสงเหมือนก๊าซที่ร้อนถึง 10,000-15,000 องศา มี "จุดร้อน" ดังกล่าวค่อนข้างน้อย ดังนั้นสารของบอลฟ้าผ่าจึงยังคงกึ่งโปร่งใส สีของบอลสายฟ้านั้นไม่ได้ถูกกำหนดโดยพลังงานของเปลือกโซลเวตและอุณหภูมิของ "ปริมาตร" ที่ร้อนเท่านั้น แต่ยังกำหนดโดยองค์ประกอบทางเคมีของสารของมันด้วย เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าหากลูกบอลฟ้าผ่าปรากฏขึ้นเมื่อสายฟ้าผ่าเชิงเส้นกระทบสายทองแดง ก็มักจะเป็นสีฟ้าหรือสีเขียว ซึ่งเป็น "สี" ตามปกติของไอออนทองแดง ประจุไฟฟ้าที่เหลืออธิบายคุณสมบัติที่น่าสนใจของบอลฟ้าผ่า เช่น ความสามารถในการเคลื่อนที่ต้านลม ดึงดูดวัตถุ และแขวนไว้บนที่สูง

สาเหตุของลูกฟ้าผ่า

เพื่ออธิบายสภาวะการเกิดขึ้นและคุณสมบัติของบอลสายฟ้า นักวิจัยได้เสนอสมมติฐานที่แตกต่างกันมากมาย หนึ่งในสมมติฐานที่ไม่ธรรมดาคือทฤษฎีของมนุษย์ต่างดาว ซึ่งมีพื้นฐานอยู่บนสมมติฐานที่ว่าบอลสายฟ้าไม่ได้เป็นอะไรมากไปกว่ายูเอฟโอ มีเหตุผลสำหรับสมมติฐานนี้ เนื่องจากผู้เห็นเหตุการณ์หลายคนอ้างว่าบอลสายฟ้ามีพฤติกรรมเหมือนสิ่งมีชีวิตที่ฉลาด ส่วนใหญ่มักจะดูเหมือนลูกบอลซึ่งเป็นสาเหตุที่ในสมัยก่อนเรียกว่าลูกไฟ อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่กรณีเสมอไป: รูปแบบของ ball lightning ก็เกิดขึ้นเช่นกัน มันสามารถเป็นรูปร่างของเห็ด, แมงกะพรุน, โดนัท, หยด, แผ่นดิสก์แบน, ทรงรี สีของฟ้าผ่ามักเป็นสีเหลือง สีส้มหรือสีแดง มักเป็นสีขาว สีฟ้า สีเขียว สีดำ ลักษณะของบอลสายฟ้าไม่ได้ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ สามารถเกิดขึ้นได้ในสภาพอากาศที่แตกต่างกันและไม่ขึ้นกับสายไฟ การพบปะกับคนหรือสัตว์สามารถเกิดขึ้นได้หลายวิธี: ลูกบอลลึกลับจะลอยอย่างสงบในระยะไกล หรือโจมตีด้วยความโกรธ ทำให้เกิดแผลไหม้ หรือแม้กระทั่งการฆ่า หลังจากนั้นก็สามารถหายตัวไปอย่างเงียบ ๆ หรือระเบิดเสียงดังได้ ควรสังเกตว่าจำนวนผู้เสียชีวิตและบาดเจ็บจากวัตถุที่ลุกเป็นไฟมีประมาณ 9% ของจำนวนพยานทั้งหมด หากบุคคลถูกสายฟ้าฟาดในหลาย ๆ กรณีไม่มีร่องรอยเหลืออยู่บนร่างกายและร่างกายของบุคคลที่ถูกฟ้าผ่าตายด้วยเหตุผลที่ไม่สามารถอธิบายได้บางอย่างจะไม่สลายตัวเป็นเวลานาน ในการเชื่อมต่อกับเหตุการณ์นี้ ทฤษฎีหนึ่งปรากฏว่าสายฟ้าสามารถมีอิทธิพลต่อช่วงเวลาของสิ่งมีชีวิตแต่ละแห่ง

โพสต์เมื่อ Allbest.ru

เอกสารที่คล้ายกัน

ใช้เทคโนโลยีการถ่ายภาพล่าสุดเพื่อชะลอเวลา ทำให้มองไม่เห็นสิ่งที่มองไม่เห็น ส่งหอคอยที่สร้างสายฟ้าขนาดใหญ่ที่พุ่งขึ้นไปบนก้อนเมฆ การใช้กล้องความเร็วสูงพิเศษเพื่อดูการทำงานของน้ำ

เพิ่มบทคัดย่อเมื่อ 11/12/2012


ศึกษาสาระสำคัญของ biocenosis - ชุดของพืช สัตว์ เชื้อรา และจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ร่วมกันบนผืนดิน ลักษณะขององค์ประกอบ โครงสร้าง ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิต Zoocenoses ของเขตยกเว้นเชอร์โนบิล

บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 11/10/2010


แนวคิดและความสำคัญทางชีวภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ในร่างกาย หน้าที่: โครงสร้างและสิ่งกีดขวาง ความสำคัญในปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ Desmosome เป็นหนึ่งในประเภทของการติดต่อเซลล์ทำให้มั่นใจได้ว่ามีปฏิสัมพันธ์และเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา

บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 06/03/2014


ค่าความสัมพันธ์ระหว่างสัญญาณประสาทกับความยาวคลื่นของแสงตกกระทบบนเรตินา การบรรจบกันของสัญญาณและเส้นทางการมองเห็นสี การบูรณาการและการเชื่อมต่อแนวนอนของข้อมูลภาพ กระบวนการรวมเขตข้อมูลภาพด้านขวาและด้านซ้าย

บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 10/31/2009


ศึกษาแนวคิดเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กของโลก การแตกตัวเป็นไอออนของชั้นบรรยากาศของโลก ออโรรา และการเปลี่ยนแปลงของศักย์ไฟฟ้า การวิจัยโดย Chizhevsky (ผู้ก่อตั้ง heliobiology) เกี่ยวกับอิทธิพลของกิจกรรมแสงอาทิตย์ต่อพลวัตของโรคหัวใจและหลอดเลือด

บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 09/30/2010


ศึกษาความแตกต่างทางกายภาพระหว่างดาราจักรกังหัน วงรี และดาราจักรไม่ปกติ การพิจารณาเนื้อหาของกฎหมายฮับเบิล คำอธิบายของวิวัฒนาการของวิทยาศาสตร์เป็นการเปลี่ยนแปลงระหว่างภาพทางวิทยาศาสตร์ของโลก ลักษณะของสมมติฐานหลักของการกำเนิดของสิ่งมีชีวิต

ทดสอบเพิ่ม 03/28/2010


ไฮโดรสเฟียร์เป็นเปลือกน้ำที่ไม่ต่อเนื่องของโลก ตั้งอยู่ระหว่างชั้นบรรยากาศกับเปลือกโลกที่เป็นของแข็ง และเป็นตัวแทนของมหาสมุทร ทะเล และน้ำผิวดินทั้งหมด แนวคิดของบรรยากาศ ที่มาและบทบาท โครงสร้างและเนื้อหา

เพิ่มบทคัดย่อเมื่อ 10/13/2011


ศึกษากลไกการเกิดขึ้นและระยะหลักของศักยภาพในการดำเนินการ กฎแห่งการระคายเคืองและความตื่นเต้น การแพร่กระจายของศักยภาพการกระทำไปตามเส้นใยประสาท การกำหนดลักษณะบทบาทของศักยภาพท้องถิ่น การส่งสัญญาณระหว่างเซลล์ประสาท

ทดสอบเพิ่ม 03/22/2014


การกระจายบทบาทแบบไม่สมมาตรระหว่างซีกสมองคู่ที่สมมาตร ประเภทของปฏิสัมพันธ์ระหว่างซีกโลก ลักษณะของการกระจายหน้าที่ทางจิตระหว่างซีกซ้ายและซีกขวา การประมวลผลข้อมูลตามลำดับ

เพิ่มการนำเสนอเมื่อ 09/15/2017


ศึกษาส่วนประกอบของระบบประสาทและสมองของมนุษย์ การหาลักษณะเฉพาะของหลักการส่งผ่านแรงกระตุ้นทางไฟฟ้าระหว่างเซลล์ประสาท ศึกษาวิธีการก่อสร้าง การดำเนินการ และพื้นที่หลักของการประยุกต์ใช้โครงข่ายประสาทเทียมและชีวภาพ

สายฟ้าเป็นประกายไฟฟ้าขนาดยักษ์ ตึกถล่ม ไฟไหม้ ต้นไม้ใหญ่แตก กระทบผู้คน พายุฝนฟ้าคะนองมากกว่า 2,000 ครั้งทำให้เกิดฟ้าผ่าในช่วงเวลาต่างๆ ในส่วนต่างๆ ของโลก ทุกๆ วินาที ฟ้าผ่าประมาณ 50 ครั้งจะกระทบพื้นผิวโลก และโดยเฉลี่ยแล้ว ทุกๆ ตารางกิโลเมตรของสายฟ้าฟาดลงมา 6 ครั้งต่อปี

ฟ้าผ่าเป็นประกายไฟขนาดยักษ์ในชั้นบรรยากาศซึ่งมักเกิดขึ้นระหว่างพายุฝนฟ้าคะนอง ปรากฏเป็นประกายแสงวาบและฟ้าร้องตามมา สายฟ้ายังถูกบันทึกบนดาวศุกร์ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ และดาวยูเรนัสด้วย กระแสไฟที่ปล่อยฟ้าผ่าสูงถึง 10-20,000 แอมแปร์ จึงมีเพียงไม่กี่คนที่สามารถอยู่รอดได้หลังจากถูกฟ้าผ่า

พื้นผิวโลกนำไฟฟ้าได้ดีกว่าอากาศ อย่างไรก็ตาม การนำอากาศจะเพิ่มขึ้นตามระดับความสูง อากาศมักจะมีประจุบวกและโลกมีประจุลบ หยดน้ำในเมฆฝนฟ้าคะนองมีประจุโดยการดูดซับอนุภาคที่มีประจุขนาดเล็ก (ไอออน) ในอากาศ หยดที่ตกลงมาจากก้อนเมฆจะมีประจุลบอยู่ด้านบนและมีประจุบวกอยู่ด้านล่าง หยดที่ตกลงมาส่วนใหญ่จะดูดซับอนุภาคที่มีประจุลบและได้รับประจุลบ ในกระบวนการหมุนวนในก้อนเมฆ หยดน้ำจะถูกพ่น โดยกระเด็นเล็ก ๆ ที่ลอยไปด้วยประจุลบ และอันใหญ่ที่มีประจุบวก สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับผลึกน้ำแข็งที่ด้านบนของก้อนเมฆ เมื่อแยกออก อนุภาคน้ำแข็งขนาดเล็กจะได้รับประจุบวกและถูกพัดพาไปยังส่วนบนของเมฆโดยกระแสน้ำที่พุ่งสูงขึ้น ในขณะที่อนุภาคที่มีประจุลบขนาดใหญ่จะลงมายังส่วนล่างของก้อนเมฆ ในเมฆฝนฟ้าคะนองและในพื้นที่โดยรอบสนามไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้น ด้วยการสะสมของประจุปริมาณมากในเมฆฝนฟ้าคะนอง การปล่อยประกายไฟ (สายฟ้า) เกิดขึ้นระหว่างส่วนต่างๆ ของเมฆหรือระหว่างเมฆกับพื้นผิวโลก สายฟ้าฟาดมีลักษณะที่แตกต่างกัน สายฟ้าแลบกิ่งเชิงเส้นที่สังเกตได้บ่อยที่สุด บางครั้งสายฟ้าแลบบอล ฯลฯ

สายฟ้าเป็นที่สนใจอย่างมากไม่เพียงแต่เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติชนิดหนึ่งเท่านั้น ทำให้สามารถสังเกตการปล่อยไฟฟ้าในตัวกลางที่เป็นก๊าซที่แรงดันไฟฟ้าหลายร้อยล้านโวลต์และระยะห่างระหว่างขั้วไฟฟ้าหลายกิโลเมตร

ในปี ค.ศ. 1750 บี. แฟรงคลินเชิญราชสมาคมแห่งลอนดอนให้ทำการทดลองกับแท่งเหล็ก ยึดกับฐานฉนวนและติดตั้งบนหอคอยสูง เขาคาดว่าเมื่อมีเมฆฝนฟ้าคะนองเข้ามาใกล้หอคอย ประจุของเครื่องหมายตรงข้ามจะรวมอยู่ที่ปลายบนของแถบที่เป็นกลางในตอนแรก และประจุของเครื่องหมายเดียวกันกับที่ฐานของเมฆที่ปลายล่าง หากความแรงของสนามไฟฟ้าในระหว่างการปล่อยฟ้าผ่าเพิ่มขึ้นอย่างแรงเพียงพอ ประจุจากปลายบนของแท่งจะระบายออกสู่อากาศบางส่วน และแท่งจะได้รับประจุที่มีเครื่องหมายเดียวกันกับฐานของก้อนเมฆ

การทดลองที่เสนอโดยแฟรงคลินไม่ได้ดำเนินการในอังกฤษ แต่จัดแสดงในปี ค.ศ. 1752 ที่เมืองมาร์ลีใกล้กรุงปารีส โดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ฌอง เดอ อลัมเบอร์ต์ เขาใช้แท่งเหล็กยาว 12 ม. สอดเข้าไปในขวดแก้ว (ซึ่งทำหน้าที่เป็นฉนวน) ) แต่ไม่ได้วางไว้บนหอคอย 10 พฤษภาคม ผู้ช่วยของเขารายงานว่าเมื่อมีเมฆฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้น

แฟรงคลินเองไม่รู้เกี่ยวกับการทดลองที่ประสบความสำเร็จที่เกิดขึ้นในฝรั่งเศส ในเดือนมิถุนายนของปีเดียวกันได้ทำการทดลองที่มีชื่อเสียงของเขากับว่าวและสังเกตประกายไฟฟ้าที่ปลายลวดที่ผูกติดอยู่กับมัน ในปีหน้า จากการศึกษาประจุที่เก็บจากไม้เรียว แฟรงคลินพบว่าฐานของเมฆฝนฟ้าคะนองมักจะมีประจุลบ

สามารถศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับฟ้าผ่าได้ในปลายศตวรรษที่ 19 อันเนื่องมาจากการปรับปรุงวิธีการถ่ายภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากการประดิษฐ์อุปกรณ์ที่มีเลนส์หมุนได้ ซึ่งทำให้สามารถบันทึกกระบวนการพัฒนาอย่างรวดเร็วได้ กล้องดังกล่าวถูกใช้อย่างกว้างขวางในการศึกษาการปล่อยประกายไฟ พบว่ามีฟ้าผ่าหลายประเภท โดยมีลักษณะเป็นเส้นตรง แบนราบ (ในเมฆ) และลูกบอล (การปล่อยอากาศ) ที่พบบ่อยที่สุด

ฟ้าผ่าเชิงเส้นมีความยาว 2-4 กม. และมีกระแสไฟสูง มันเกิดขึ้นเมื่อความแรงของสนามไฟฟ้าถึงค่าวิกฤตและกระบวนการไอออไนซ์เกิดขึ้น หลังถูกสร้างขึ้นโดยอิเล็กตรอนอิสระซึ่งมีอยู่ในอากาศเสมอ ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า อิเล็กตรอนจะได้รับความเร็วสูงและระหว่างทางมายังโลก ชนกับอะตอมของอากาศ แตกตัวและแตกตัวเป็นไอออน การแตกตัวเป็นไอออนเกิดขึ้นในช่องแคบที่กลายเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า อากาศกำลังอุ่นขึ้น ผ่านช่องลมร้อน ประจุจากเมฆจะไหลลงสู่พื้นผิวโลกด้วยความเร็วมากกว่า 150 กม./ชม. นี่เป็นขั้นตอนแรกของกระบวนการ เมื่อประจุมาถึงพื้นผิวโลกระหว่างก้อนเมฆกับโลก จะมีการสร้างช่องนำไฟฟ้าซึ่งประจุเคลื่อนเข้าหากัน: ประจุบวกจากพื้นผิวโลกและประจุลบที่สะสมอยู่ในเมฆ สายฟ้าเชิงเส้นจะมาพร้อมกับเสียงกลิ้งที่แรง - ฟ้าร้องเตือนความทรงจำของการระเบิด เสียงปรากฏขึ้นจากการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วและการขยายตัวของอากาศในช่อง แล้วเย็นลงและบีบอัดอย่างรวดเร็วเช่นเดียวกัน

สายฟ้าแบนเกิดขึ้นภายในเมฆฝนฟ้าคะนองและดูเหมือนแสงวาบของแสงที่กระจัดกระจาย

บอลสายฟ้าประกอบด้วยมวลเรืองแสงในรูปของลูกบอลซึ่งเล็กกว่าลูกฟุตบอลที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำในทิศทางของลมเล็กน้อย พวกเขาระเบิดด้วยบิ๊กแบงหรือหายไปอย่างไร้ร่องรอย บอลสายฟ้าปรากฏขึ้นหลังจากสายฟ้าเชิงเส้น มักจะเข้าสู่สถานที่ผ่านทางประตูและหน้าต่างที่เปิดอยู่ ยังไม่ทราบธรรมชาติของ ball lightning การปล่อยอากาศของ ball lightning เริ่มต้นจากเมฆฝนฟ้าคะนอง มักจะพุ่งไปในแนวนอนและไม่ถึงพื้นผิวโลก

เพื่อป้องกันฟ้าผ่ามีการสร้างสายล่อฟ้าด้วยความช่วยเหลือของประจุฟ้าผ่าที่นำเข้าสู่พื้นดินตามเส้นทางที่ปลอดภัยที่เตรียมไว้เป็นพิเศษ

สายฟ้าฟาดมักจะประกอบด้วยจังหวะซ้ำๆ กันสามครั้งหรือมากกว่า - แรงกระตุ้นตามเส้นทางเดียวกัน ช่วงเวลาระหว่างแรงกระตุ้นที่ต่อเนื่องกันนั้นสั้นมาก จาก 1/100 ถึง 1/10 วินาที (นี่เป็นเพราะการกะพริบของสายฟ้า) โดยทั่วไป แฟลชจะอยู่ได้ประมาณหนึ่งวินาทีหรือน้อยกว่านั้น กระบวนการพัฒนาฟ้าผ่าทั่วไปสามารถอธิบายได้ดังนี้ ประการแรก ผู้นำการปลดปล่อยที่มีแสงน้อยวิ่งจากเบื้องบนสู่พื้นผิวโลก เมื่อเขาไปถึงมัน กระแสไฟย้อนกลับหรือหลัก ปล่อยเดินทางจากพื้นดินขึ้นไปตามช่องทางที่ผู้นำวางไว้

ตามกฎแล้วผู้นำจะเคลื่อนที่ในลักษณะซิกแซก ความเร็วในการแพร่กระจายมีตั้งแต่หนึ่งร้อยถึงหลายร้อยกิโลเมตรต่อวินาที ในทางของมัน มันทำให้โมเลกุลของอากาศแตกตัวเป็นไอออน สร้างช่องที่มีการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ซึ่งการปลดปล่อยแบบย้อนกลับจะเคลื่อนที่ขึ้นด้านบนด้วยความเร็วที่สูงกว่าการปลดปล่อยตัวนำประมาณหนึ่งร้อยเท่า เป็นการยากที่จะกำหนดขนาดของช่องสัญญาณ อย่างไรก็ตาม เส้นผ่านศูนย์กลางของการปล่อยตัวนำอยู่ที่ประมาณ 1–10 ม. และเส้นผ่านศูนย์กลางของการคายประจุย้อนกลับที่หลายเซนติเมตร

ฟ้าผ่าสร้างสัญญาณรบกวนวิทยุโดยการปล่อยคลื่นวิทยุในช่วงกว้าง - ตั้งแต่ 30 kHz ไปจนถึงความถี่ต่ำมาก คลื่นวิทยุส่วนใหญ่น่าจะอยู่ในช่วง 5 ถึง 10 kHz การรบกวนทางวิทยุความถี่ต่ำดังกล่าวมี "ความเข้มข้น" ในช่องว่างระหว่างขอบล่างของบรรยากาศรอบนอกกับพื้นผิวโลก และสามารถแพร่กระจายในระยะทางหลายพันกิโลเมตรจากแหล่งกำเนิด

สายฟ้า: ผู้ให้ชีวิตและกลไกแห่งวิวัฒนาการ ในปี 1953 นักชีวเคมี S. Miller และ G. Urey ได้แสดงให้เห็นว่าหนึ่งใน "หน่วยการสร้าง" ของชีวิต - กรดอะมิโนสามารถหาได้จากการคายประจุไฟฟ้าผ่านน้ำ ซึ่งเป็นก๊าซในบรรยากาศ "ดั้งเดิม" ของโลก ละลาย ( มีเทน แอมโมเนีย และไฮโดรเจน). หลังจาก 50 ปี นักวิจัยคนอื่นๆ ทำการทดลองเหล่านี้ซ้ำและได้ผลลัพธ์แบบเดียวกัน ดังนั้น ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกจึงกำหนดบทบาทพื้นฐานให้กับสายฟ้าฟาด เมื่อกระแสไฟสั้นๆ ผ่านแบคทีเรีย รูพรุนจะปรากฏในซอง (เมมเบรน) ซึ่งชิ้นส่วนดีเอ็นเอของแบคทีเรียอื่นๆ สามารถผ่านเข้าไปภายในได้ ทำให้เกิดกลไกการวิวัฒนาการอย่างใดอย่างหนึ่ง

คุณจะป้องกันตัวเองจากฟ้าผ่าด้วยเครื่องฉีดน้ำและเลเซอร์ได้อย่างไร เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการเสนอวิธีการใหม่ในการจัดการกับฟ้าผ่า สายล่อฟ้าจะถูกสร้างขึ้นจาก ... กระแสของเหลวซึ่งจะถูกยิงจากพื้นดินสู่เมฆฝนโดยตรง น้ำยาปรับสภาพคือน้ำเกลือที่เติมโพลีเมอร์เหลว: เกลือได้รับการออกแบบเพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้า และพอลิเมอร์จะป้องกันไม่ให้ไอพ่น "แตกตัว" เป็นละอองแต่ละหยด เส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องบินเจ็ทจะอยู่ที่ประมาณ 1 เซนติเมตร และความสูงสูงสุดคือ 300 เมตร เมื่อสายล่อฟ้าเหลวเสร็จสิ้นแล้ว จะมีอุปกรณ์กีฬาและสนามเด็กเล่น โดยที่น้ำพุจะเปิดขึ้นโดยอัตโนมัติเมื่อความแรงของสนามไฟฟ้าสูงเพียงพอและมีโอกาสเกิดฟ้าผ่าสูงสุด กระแสของเหลวจากเมฆฝนฟ้าคะนองจะระบายประจุ ทำให้สายฟ้าปลอดภัยสำหรับผู้อื่น การป้องกันฟ้าผ่าที่คล้ายคลึงกันสามารถทำได้ด้วยความช่วยเหลือของเลเซอร์ซึ่งลำแสงที่ทำให้ไอออไนซ์ในอากาศจะสร้างช่องทางสำหรับการปล่อยไฟฟ้าที่อยู่ห่างไกลจากผู้คน

ฟ้าผ่าอาจทำให้เราหลงทางได้หรือไม่? ใช่ ถ้าคุณใช้เข็มทิศ ในนวนิยายชื่อดังของ จี. เมลวิลล์ "โมบี้ ดิ๊ก" กรณีดังกล่าวได้อธิบายไว้เมื่อมีการปล่อยฟ้าผ่า ซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูง แม่เหล็กเข็มของเข็มทิศอีกครั้ง อย่างไรก็ตาม กัปตันของเรือได้หยิบเข็มเย็บผ้า กระแทกมันเพื่อให้เป็นแม่เหล็ก และใส่เข้าไปแทนที่เข็มเข็มทิศที่ชำรุด

คุณสามารถโดนฟ้าผ่าภายในบ้านหรือเครื่องบินได้หรือไม่? น่าเสียดายใช่! กระแสฟ้าผ่าสามารถเข้าบ้านผ่านสายโทรศัพท์จากเสาข้างเคียงได้ ดังนั้นในกรณีที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง อย่าพยายามใช้โทรศัพท์ธรรมดา เชื่อกันว่าการคุยโทรศัพท์ทางวิทยุหรือมือถือจะปลอดภัยกว่า ในช่วงที่มีพายุฝนฟ้าคะนอง หลีกเลี่ยงการสัมผัสระบบทำความร้อนส่วนกลางและท่อประปาที่เชื่อมต่อบ้านของคุณกับพื้น ด้วยเหตุผลเดียวกัน ผู้เชี่ยวชาญจึงแนะนำให้ปิดเครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมด รวมทั้งคอมพิวเตอร์และโทรทัศน์ ในช่วงที่มีพายุฝนฟ้าคะนอง

สำหรับเครื่องบินนั้น โดยทั่วไปแล้ว พวกเขาพยายามบินไปรอบๆ พื้นที่ที่มีพายุฝนฟ้าคะนอง แต่โดยเฉลี่ยแล้ว ฟ้าผ่าลงมาที่เครื่องบินลำหนึ่งปีละครั้ง กระแสไฟไม่สามารถกระทบผู้โดยสารได้ มันไหลลงสู่พื้นผิวด้านนอกของเครื่องบิน แต่สามารถปิดการใช้งานการสื่อสารทางวิทยุ อุปกรณ์นำทาง และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

หลายคนกลัวปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่น่ากลัว - พายุฝนฟ้าคะนอง สิ่งนี้มักจะเกิดขึ้นเมื่อดวงอาทิตย์ถูกปกคลุมด้วยเมฆดำมีฟ้าร้องและฝนตกหนัก

แน่นอนคุณควรกลัวฟ้าผ่าเพราะมันสามารถฆ่าหรือกลายเป็นได้ สิ่งนี้เป็นที่รู้จักมาเป็นเวลานานดังนั้นจึงมีการคิดค้นวิธีการป้องกันฟ้าผ่าและฟ้าร้องต่างๆ (เช่นเสาโลหะ)

เกิดอะไรขึ้นที่นั่นและฟ้าร้องมาจากไหน? และฟ้าผ่าเกิดขึ้นได้อย่างไร?

เมฆฝน

มักจะใหญ่ พวกมันสูงถึงหลายกิโลเมตร คุณไม่สามารถมองเห็นได้ว่าทุกอย่างเดือดและเดือดแค่ไหนภายในก้อนเมฆที่ระเบิดได้เหล่านี้ อากาศนี้ รวมทั้งหยดน้ำ จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจากล่างขึ้นบนและในทางกลับกัน

ส่วนบนสุดของเมฆเหล่านี้ในแง่ของอุณหภูมิถึง -40 องศา และหยดน้ำตกลงสู่ส่วนนี้ของเมฆที่กลายเป็นน้ำแข็ง

เกี่ยวกับที่มาของเมฆฝน

ก่อนที่เราจะรู้ว่าฟ้าร้องและฟ้าผ่ามาจากไหน เกิดขึ้นได้อย่างไร มาอธิบายคร่าวๆ ก่อนว่าเมฆฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นได้อย่างไร

ปรากฏการณ์เหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่ได้เกิดขึ้นเหนือผิวน้ำของโลก แต่เกิดขึ้นทั่วทวีป นอกจากนี้ เมฆพายุฝนฟ้าคะนองก่อตัวขึ้นอย่างหนาแน่นเหนือทวีปละติจูดเขตร้อน ซึ่งอากาศใกล้พื้นผิวโลก (ตรงกันข้ามกับอากาศเหนือผิวน้ำ) จะอุ่นขึ้นอย่างแรงและสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว

โดยปกติบนทางลาดที่มีความสูงต่างกันจะเกิดอากาศร้อนที่คล้ายกันซึ่งดึงอากาศชื้นจากพื้นที่กว้างใหญ่ของพื้นผิวโลกและยกขึ้น

ดังนั้นสิ่งที่เรียกว่าเมฆคิวมูลัสจึงก่อตัวขึ้นกลายเป็นเมฆฝนฟ้าคะนองดังที่อธิบายไว้ข้างต้น

ตอนนี้ขอชี้แจงว่าสายฟ้าคืออะไร มาจากไหน?

ฟ้าแลบและฟ้าร้อง

จากละอองน้ำแข็งที่เยือกแข็งเหล่านั้น น้ำแข็งก็ก่อตัวขึ้น ซึ่งเคลื่อนที่ในก้อนเมฆด้วยความเร็วมหาศาล ชน ยุบตัว และถูกชาร์จด้วยไฟฟ้า น้ำแข็งที่เบากว่าและเล็กกว่าจะยังคงอยู่ที่ด้านบน ส่วนน้ำแข็งที่ใหญ่กว่า - ละลาย ลงไป และกลายเป็นหยดน้ำอีกครั้ง

ดังนั้น ประจุไฟฟ้าสองประจุจึงเกิดขึ้นในเมฆฝนฟ้าคะนอง ลบที่ด้านบนบวกที่ด้านล่าง เมื่อประจุต่างๆ มาบรรจบกัน ประจุที่ทรงพลังก็ปรากฏขึ้นและสายฟ้าก็เกิดขึ้น มันมาจากไหนมันก็ชัดเจน จะเกิดอะไรขึ้นต่อไป? สายฟ้าแลบจะร้อนขึ้นทันทีและขยายอากาศโดยรอบ หลังร้อนขึ้นมากจนเกิดการระเบิดขึ้น นี่คือฟ้าร้องที่ทำให้ทุกชีวิตบนโลกหวาดกลัว

ปรากฏว่าสิ่งเหล่านี้ล้วนเป็นอาการแสดงออกมา แล้ว คำถามต่อมาก็เกิดขึ้นว่าสิ่งหลังมาจากไหนและในปริมาณมากเช่นนั้น และมันไปที่ไหน?

ไอโอโนสเฟียร์

สายฟ้าคืออะไรมาจากไหนพวกเขาคิดออก ตอนนี้เล็กน้อยเกี่ยวกับกระบวนการที่อนุรักษ์ประจุของโลก

นักวิทยาศาสตร์พบว่าประจุของโลกโดยทั่วไปมีขนาดเล็กและมีเพียง 500,000 คูลอมบ์ (เช่นแบตเตอรี่รถยนต์ 2 ก้อน) แล้วประจุลบที่นำโดยสายฟ้าเข้าใกล้พื้นผิวโลกจะหายไปที่ไหน?

โดยปกติ ในสภาพอากาศที่แจ่มใส โลกจะค่อยๆ คายประจุ (กระแสน้ำอ่อนจะไหลผ่านระหว่างชั้นบรรยากาศรอบนอกและพื้นผิวโลกอย่างต่อเนื่องตลอดชั้นบรรยากาศ) แม้ว่าอากาศจะถือเป็นฉนวน แต่ก็มีอิออนเพียงเล็กน้อย ซึ่งช่วยให้กระแสมีอยู่ในปริมาณของบรรยากาศทั้งหมด ด้วยเหตุนี้แม้ว่าจะช้า แต่ประจุลบจะถูกถ่ายโอนจากพื้นผิวโลกไปยังความสูง ดังนั้นปริมาตรของประจุทั้งหมดของโลกจึงยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

ทุกวันนี้ ความคิดเห็นที่แพร่หลายที่สุดก็คือ บอลสายฟ้าเป็นประจุรูปลูกบอลชนิดพิเศษ ซึ่งมีมาเป็นเวลานานและเคลื่อนที่ไปตามวิถีที่คาดเดาไม่ได้

วันนี้ไม่มีทฤษฎีที่เป็นเอกภาพของการเกิดขึ้นของปรากฏการณ์นี้ มีสมมติฐานมากมาย แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีใครได้รับการยอมรับจากนักวิทยาศาสตร์

โดยปกติ ตามที่ผู้เห็นเหตุการณ์ให้การ เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในพายุฝนฟ้าคะนองหรือในพายุ แต่ก็มีบางกรณีที่เกิดขึ้นในสภาพอากาศที่มีแดดจัด บ่อยครั้งที่ฟ้าผ่าเกิดขึ้นจากสายฟ้าธรรมดา บางครั้งก็ปรากฏขึ้นและตกลงมาจากก้อนเมฆ และบ่อยครั้งที่มันปรากฏขึ้นโดยไม่คาดคิดในอากาศหรือแม้กระทั่งสามารถออกมาจากวัตถุบางอย่าง (เสา ต้นไม้)

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจบางอย่าง

พายุฝนฟ้าคะนองและฟ้าผ่ามาจากไหนเราพบ เกี่ยวกับข้อเท็จจริงที่น่าสงสัยเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่อธิบายไว้ข้างต้นเล็กน้อย

1. ทุกๆ ปี โลกจะมีฟ้าผ่าประมาณ 25 ล้านครั้ง

2. สายฟ้ามีความยาวเฉลี่ยประมาณ 2.5 กม. นอกจากนี้ยังมีการปลดปล่อยออกไป 20 กม. ในชั้นบรรยากาศ

3. มีความเชื่อว่าฟ้าผ่าไม่สามารถโจมตีสองครั้งในที่เดียวได้ ในความเป็นจริง นี่ไม่ใช่กรณี ผลการวิเคราะห์ (บนแผนที่ทางภูมิศาสตร์) ของสถานที่ที่เกิดฟ้าผ่าในช่วงหลายปีที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่าฟ้าผ่าสามารถโจมตีที่เดียวกันได้หลายครั้ง

ดังนั้นเราจึงพบว่าสายฟ้าคืออะไร มาจากไหน

พายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นจากปรากฏการณ์บรรยากาศที่ซับซ้อนที่สุดในระดับดาวเคราะห์

ฟ้าผ่าประมาณ 50 ครั้งเกิดขึ้นบนโลกทุกวินาที

ฟ้าผ่าเป็นการคายประจุไฟฟ้าที่ทรงพลัง มันเกิดขึ้นเมื่อเมฆหรือโลกถูกไฟฟ้าดูดอย่างแรง ดังนั้น ฟ้าผ่าสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งภายในก้อนเมฆ หรือระหว่างก้อนเมฆที่ถูกประจุไฟฟ้าที่อยู่ติดกัน หรือระหว่างก้อนเมฆที่ถูกประจุไฟฟ้ากับพื้นดิน สายฟ้าฟาดนำหน้าด้วยความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างเมฆที่อยู่ติดกันหรือระหว่างเมฆกับพื้นดิน

กระแสไฟฟ้า นั่นคือการก่อตัวของแรงดึงดูดของธรรมชาติทางไฟฟ้าเป็นที่รู้จักกันดีสำหรับทุกคนจากประสบการณ์ในชีวิตประจำวัน

อะไรทำให้เมฆเป็นไฟฟ้า ท้ายที่สุดแล้วพวกมันจะไม่ถูกันเช่นเดียวกับการก่อตัวของประจุไฟฟ้าสถิตบนเส้นผมและบนหวี

เมฆฝนฟ้าคะนองเป็นไอน้ำปริมาณมาก ซึ่งบางส่วนควบแน่นในรูปของหยดเล็กๆ หรือน้ำแข็ง ยอดเมฆฝนฟ้าคะนองอาจอยู่ที่ระดับความสูง 6-7 กม. และด้านล่างอาจลอยเหนือพื้นดินที่ระดับความสูง 0.5-1 กม. เหนือ 3-4 กม. เมฆประกอบด้วยน้ำแข็งขนาดต่างๆ เนื่องจากอุณหภูมิจะต่ำกว่าศูนย์เสมอ น้ำแข็งเหล่านี้เคลื่อนที่ตลอดเวลา ซึ่งเกิดจากกระแสลมอุ่นจากพื้นผิวโลกที่ร้อนขึ้น น้ำแข็งชิ้นเล็ก ๆ ง่ายกว่าก้อนใหญ่ที่จะถูกพัดพาไปด้วยกระแสลม ดังนั้นน้ำแข็งก้อนเล็ก ๆ ที่ "ว่องไว" จึงลอยเคลื่อนไปที่ส่วนบนของเมฆและชนกับก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่ตลอดเวลา การชนกันแต่ละครั้งส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟ้า ในกรณีนี้น้ำแข็งก้อนใหญ่จะมีประจุเป็นลบและก้อนน้ำแข็งเล็กก็จะมีประจุบวก เมื่อเวลาผ่านไป ก้อนน้ำแข็งขนาดเล็กที่มีประจุบวกจะปรากฏที่ส่วนบนของก้อนเมฆ และก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่ที่มีประจุลบจะอยู่ที่ด้านล่าง กล่าวอีกนัยหนึ่งคือส่วนบนของเมฆฝนฟ้าคะนองมีประจุบวกและด้านล่างเป็นลบ

สนามไฟฟ้าของเมฆมีความเข้มข้นมหาศาล - ประมาณหนึ่งล้าน V / m เมื่อบริเวณที่มีประจุตรงข้ามกันขนาดใหญ่เข้ามาใกล้กันมากพอ อิเล็กตรอนและไอออนบางตัววิ่งไปมาระหว่างพวกมัน จะสร้างช่องพลาสมาที่เรืองแสงซึ่งอนุภาคที่มีประจุที่เหลือวิ่งตามหลังพวกมัน นี่คือลักษณะของการปล่อยฟ้าผ่า

ในระหว่างการปลดปล่อยนี้ พลังงานมหาศาลจะถูกปล่อยออกมา - มากถึงหนึ่งพันล้าน J อุณหภูมิของช่องถึง 10,000 K ซึ่งก่อให้เกิดแสงจ้าที่เราสังเกตในระหว่างการปล่อยฟ้าผ่า เมฆไหลผ่านช่องทางเหล่านี้อย่างต่อเนื่อง และเราเห็นปรากฏการณ์ภายนอกของปรากฏการณ์ในชั้นบรรยากาศเหล่านี้ในรูปของฟ้าผ่า

ตัวกลางที่เปล่งแสงจะขยายตัวอย่างระเบิดและทำให้เกิดคลื่นกระแทกที่รับรู้ว่าเป็นฟ้าร้อง

ตัวเราเองสามารถจำลองสายฟ้าได้แม้ว่าจะเป็นฟ้าผ่าขนาดเล็กก็ตาม ควรทำการทดลองในห้องมืด มิฉะนั้น จะไม่เห็นสิ่งใด เราต้องการลูกโป่งรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าสองลูก เราพองและมัดพวกเขา จากนั้นตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่ได้สัมผัสถูก ให้ถูด้วยผ้าขนสัตว์พร้อมๆ กัน อากาศที่เติมพวกมันจะถูกทำให้เป็นไฟฟ้า หากนำลูกบอลมารวมกันโดยปล่อยให้มีช่องว่างน้อยที่สุดระหว่างกัน ประกายไฟจะเริ่มข้ามจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งผ่านชั้นอากาศบาง ๆ ทำให้เกิดแสงวาบ ในเวลาเดียวกัน เราจะได้ยินเสียงแตกแผ่วเบา ซึ่งเป็นเสียงฟ้าร้องขนาดจิ๋วในพายุฝนฟ้าคะนอง

ทุกคนที่มองเห็นสายฟ้าจะสังเกตเห็นว่าไม่ใช่เส้นตรงที่ส่องแสงเจิดจ้า แต่เป็นเส้นหัก ดังนั้นกระบวนการสร้างช่องนำไฟฟ้าสำหรับการปล่อยฟ้าผ่าจึงเรียกว่า "ผู้นำขั้นตอน" "ขั้นตอน" แต่ละขั้นเหล่านี้เป็นสถานที่ที่อิเล็กตรอนเร่งความเร็วจนใกล้แสงหยุดลงเนื่องจากการชนกับโมเลกุลของอากาศและเปลี่ยนทิศทางของการเคลื่อนที่

ดังนั้นฟ้าผ่าจึงเป็นการสลายตัวของตัวเก็บประจุซึ่งอิเล็กทริกคืออากาศและแผ่นเปลือกโลกคือเมฆและโลก ความจุของตัวเก็บประจุดังกล่าวมีขนาดเล็ก - ประมาณ 0.15 μF แต่พลังงานสำรองมีขนาดใหญ่มากเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าสูงถึงหนึ่งพันล้านโวลต์

ฟ้าผ่าหนึ่งครั้งมักจะประกอบด้วยการปลดปล่อยหลายครั้ง ซึ่งแต่ละครั้งใช้เวลาเพียงไม่กี่สิบล้านวินาที

ฟ้าผ่าส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในเมฆคิวมูโลนิมบัส ฟ้าผ่ายังเกิดขึ้นในภูเขาไฟระเบิด พายุทอร์นาโด และพายุฝุ่น

ฟ้าผ่ามีรูปร่างและทิศทางการคายประจุหลายประเภท การคายประจุอาจเกิดขึ้นได้:

• ระหว่างเมฆฝนฟ้าคะนองกับพื้นดิน
• ระหว่างเมฆสองก้อน
• ภายในเมฆ
• ทิ้งเมฆไว้บนฟ้าใส

เมฆกางปีกออกและปิดดวงอาทิตย์จากเรา ...

ทำไมบางครั้งเราได้ยินเสียงฟ้าร้องและเห็นฟ้าผ่าในช่วงที่ฝนตก? การระบาดเหล่านี้มาจากไหน? ตอนนี้เราจะบอกคุณเกี่ยวกับเรื่องนี้โดยละเอียด

ฟ้าผ่าคืออะไร?

สายฟ้าคืออะไร? นี่เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่น่าทึ่งและลึกลับมาก มักเกิดขึ้นในช่วงที่มีพายุฝนฟ้าคะนอง มีคนตกใจ มีคนตกใจ กวีเขียนเกี่ยวกับฟ้าผ่า นักวิทยาศาสตร์ศึกษาปรากฏการณ์นี้ แต่ส่วนใหญ่ยังไม่ได้รับการแก้ไข

สิ่งหนึ่งที่แน่นอน - มันคือประกายไฟขนาดยักษ์ เหมือนหลอดไฟระเบิดนับพันล้านดวง! ความยาวของมันคือมหาศาล - หลายร้อยกิโลเมตร! และเธออยู่ไกลจากเรามาก นั่นคือเหตุผลที่เราเห็นมันก่อนแล้วจึงได้ยิน ฟ้าร้องเป็น "เสียง" ของสายฟ้า เพราะแสงมาถึงเราเร็วกว่าเสียง

และยังมีสายฟ้าบนดาวเคราะห์ดวงอื่นด้วย เช่น บนดาวอังคารหรือดาวศุกร์ สายฟ้าปกติใช้เวลาเพียงเสี้ยววินาที ในขณะเดียวกันก็ประกอบด้วยหลายประเภท บางครั้งสายฟ้าก็ปรากฏขึ้นโดยไม่คาดคิด

ฟ้าผ่าเกิดขึ้นได้อย่างไร?

ฟ้าผ่ามักเกิดในเมฆฝนฟ้าคะนอง สูงเหนือพื้นดิน เมฆฟ้าคะนองปรากฏขึ้นเมื่ออากาศเริ่มร้อนจัด ด้วยเหตุนี้จึงมีพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรงหลังจากความร้อนจัด อนุภาคที่มีประจุเป็นพันล้านจะแห่กันไปที่แหล่งกำเนิดอย่างแท้จริง และเมื่อมีจำนวนมากมาก พวกมันก็ลุกเป็นไฟ นี่คือที่มาของสายฟ้า - จากเมฆฝนฟ้าคะนอง เธอสามารถกระแทกพื้นได้ โลกดึงดูดเธอ แต่มันสามารถระเบิดในเมฆเองได้ ทุกอย่างขึ้นอยู่กับชนิดของสายฟ้า

ฟ้าผ่ามีกี่ประเภท?

สายฟ้ามีหลายประเภท และคุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับมัน นี่ไม่ใช่แค่ "ริบบิ้น" บนท้องฟ้าเท่านั้น "ริบบิ้น" ทั้งหมดเหล่านี้แตกต่างกัน

สายฟ้ามักจะเป็นการจู่โจมเสมอ มันเป็นการปลดปล่อยระหว่างบางสิ่งเสมอ มีมากกว่าสิบคน! จนถึงตอนนี้ เราจะตั้งชื่อเฉพาะชื่อพื้นฐานที่สุดโดยแนบรูปภาพของสายฟ้าไว้ด้วย:

• ระหว่างเมฆฝนฟ้าคะนองกับพื้นดิน เหล่านี้เป็น "ริบบิ้น" เดียวกันกับที่เราคุ้นเคย

ระหว่างต้นไม้สูงกับก้อนเมฆ "ริบบิ้น" เดียวกัน แต่พัดไปในทิศทางอื่น

ซิปริบบิ้น - เมื่อไม่ใช่ "ริบบิ้น" อันเดียว แต่มีหลายอย่างขนานกัน

• ระหว่างคลาวด์กับคลาวด์ หรือเพียงแค่ "เล่น" ในคลาวด์เดียว ฟ้าผ่าประเภทนี้มักพบเห็นได้ในช่วงพายุฝนฟ้าคะนอง คุณเพียงแค่ต้องระมัดระวัง

• นอกจากนี้ยังมีสายฟ้าฟาดในแนวนอนที่ไม่แตะพื้นเลย พวกเขามีพลังมหาศาลและถือว่าอันตรายที่สุด

• และทุกคนคงเคยได้ยินเกี่ยวกับบอลสายฟ้า! มีเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่เห็นพวกเขา มีคนจำนวนไม่น้อยที่อยากเห็นพวกเขา และยังมีคนที่ไม่เชื่อในการดำรงอยู่ของพวกเขา แต่ลูกไฟมีอยู่จริง! ยากที่จะถ่ายภาพฟ้าผ่าเช่นนี้ มันระเบิดอย่างรวดเร็วแม้ว่าจะ "เดิน" ได้ แต่คนที่อยู่ข้างๆจะดีกว่าที่จะไม่ขยับ - มันอันตราย มันเลยไม่ขึ้นกับกล้องที่นี่

• สายฟ้าชนิดหนึ่งที่มีชื่อสวยงามมาก - "St. Elmo's Lights" แต่นี่ไม่ใช่สายฟ้าจริงๆ นี่คือแสงที่ปรากฏขึ้นที่ปลายพายุฝนฟ้าคะนองบนอาคารแหลม โคมไฟ เสากระโดงเรือ ยังเป็นประกายไฟเพียงไม่ซีดจางและไม่เป็นอันตราย แสงไฟของ Saint Elmo นั้นสวยงามมาก

• ฟ้าผ่าภูเขาไฟเกิดขึ้นระหว่างการปะทุของภูเขาไฟ ภูเขาไฟนั้นมีประจุอยู่แล้ว นี่อาจเป็นสาเหตุของฟ้าผ่า

• สายฟ้าสไปรท์เป็นสิ่งที่คุณไม่สามารถมองเห็นได้จากโลก พวกมันปรากฏขึ้นเหนือเมฆและจนถึงขณะนี้มีเพียงไม่กี่คนที่กำลังศึกษาพวกมัน สายฟ้าเหล่านี้ดูเหมือนแมงกะพรุน

• แทบไม่มีการศึกษาสายฟ้าแบบประ มันหายากมากที่จะสังเกตมัน สายตาดูเหมือนเส้นประ - ราวกับว่าริบบิ้นฟ้าผ่ากำลังละลาย

นี่คือสายฟ้าที่แตกต่างกัน มีกฎข้อเดียวสำหรับพวกเขา - การปล่อยไฟฟ้า

บทสรุป.

แม้แต่ในสมัยโบราณ ฟ้าผ่าถือเป็นทั้งสัญญาณและความโกรธเกรี้ยวของเหล่าทวยเทพ เธอเป็นปริศนามาก่อนและยังคงเป็นอย่างนั้นตอนนี้ ไม่ว่าพวกมันจะย่อยสลายเป็นอะตอมและโมเลกุลที่เล็กที่สุดได้อย่างไร! และสวยงามอยู่เสมอ!