Как измерить напряжение молнии

Сколько энергии в разряде молнии, можно ли ее использовать?

Если учесть все достижения современных учёных, то может показаться, что рассчитать энергию, которая выделяется во время удара молнии, проще простого. Однако, все эти расчёты примерные, точно все рассчитать довольно сложно, а иногда невозможно.

Молния всегда очень сильно пугала людей. В древние времена её считали главным оружием богов. Именно молнией боги по поверьям поражали грешников. Но после того, как Бенджамин Франклин изобрёл громоотвод, человечеству удалось укротить эту свирепую стихи. Наука шагает вперёд семимильными шагами, только силу удара молнии учёные не могут рассчитать до сих пор. Точного метода измерения пока изобрести не удалось, как и способа использования стихии на пользу человечества.

Единственное, что могут сделать современные учёные — это рассчитать напряжение, которое возникает между линиями электропередач при ударе молнии. В этом ученым помогает закон Ома. Для этого нужно разделить напряжение на сопротивление, ничего сложно, банальные расчёты. Отсюда следует, что если известна продолжительность разрядов молнии, то можно вычислить и их энергию, однако, не все так просто.

В разных уголках нашей планеты ежедневно бушует около двух тысяч гроз, и каждые две секунды следует удар молнии, это примерно 50 ударов каждые 24 часа. Люди изучают это явление природы с древних времен, но несколько десятилетий назад Бенджамин Франклин, великий учёный из Соединенных Штатов Америки, сумел доказать, что молния — это своеобразное скопление зарядов, отрицательно заряженных. В наше время фотосъёмка помогла ученым выяснить, что молния включает в себя небольшие разряды, длительность которых составляет доли секунды.

Возникновение молнии

Молния «зарождается» в дождевых наэлектризованных облаках, которые находятся между небом и землей. Главной причиной этого является притяжение, получаемое из-за трения льдинок или капель, из которых состоит туча. А все потому, что эти маленькие частички постоянно движутся, их движения провоцирует поток тёплого воздуха, который поднимается от поверхности земли. Капли воды и льдинки сталкиваются между собой, и туча электризуется. Стоит отметить тот факт, что мелкие частички, которые увлекает за собой воздух, всегда имеют положительный заряд, а крупные, располагающиеся в нижних слоях тучи, отрицательный.

В тот момент, когда противоположные заряды касаются друг друга, между ними образовывается канал, состоящий из электронов и ионов. И заряженные частицы начинают свое движение по этому каналу, так и получается электрический разряд, именно его и называют молнией.

Современным ученым удалось выяснить, что молния состоит из заряженных электричеством нитей, которые при слиянии образуют ступенчатый лидер. Приближаясь к грозовому облаку или к земле, он образует свою копию. Как только лидер и его точная копия встречаются, возникает электрический разряд и слепящая вспышка.

Сколько энергии в одной молнии?

Напряжение молнии довольно велико, её энергии хватит для того, чтобы лампочка в сто ватт непрерывно светила на протяжении трех месяцев. Молния несёт в себе около двадцати тысяч мегаватт, а его температура десять тысяч градусов по Кельвину.

Научно доказано, что разряд, возникший между землей и тучей, несёт в себе больше энергии, в отличие от разряда, который “зарождается” между тучами находящимися по соседству. А все потому, что разность потенциалов между облаками намного ниже, чем между землёй и небом.

Что такое гром?

Молнию всегда сопровождает сильный громовой раскат. Гром образуют вибрации, вызванные раскаленным воздухом, на который действует резко возросшее давление в атмосфере. Из-за того, что длина молнии составляет несколько километров, звук получается довольно раскатистым и громким. Длительность разряда составляет несколько секунд, а гром и вспышка происходят одновременно, раскаты слышатся с запозданием, ведь скорость света в разы выше скорости звука.

Виды молнии

Учёные выяснили что в природе существует несколько видов молнии. Давай, разберём какие именно. Существуют такие виды разрядов как:

• шаровой;
• ленточный;
• вулканический;
• плоский или горизонтальный;
• линейный;
• шторовый;
• чотковый или бисерный;
• объёмный.

Стоит отметить, что учёные называют молниями и такие явления природы, как огни Святого Эльма, джеты, эльфы и спрайты. Каждый вид вышеперечисленных разрядов имеет свои отличительные особенности.

Какую опасность таит гроза?

Молния — это заряд электричества огромной мощности, который вызывает разрушения и возгорания. Если разряд такого рода попадает в человека, то наносит серьёзные увечья или убивает. Может произойти остановка сердца, разрушается нервная система и поражается головной мозг. Если верить статистике, то молния попадает в человека только в одном проценте случаев, однако, это довольно опасно.

Ударная волна одного разряда в щепки ломает дерево, оглушает, вызывает серьёзные ожоги и прочее. Эта природная стихия беспощадна.

Какова сила тока в молнии?

Молния содержит в себе около ста тысяч ампер, а напряжение в ней равно нескольким миллионам, а то и миллиардам вольт. Температура молниевого канала составляет двадцать пять тысяч градусов по Цельсию. Если молния ударяет в песок, то превращает его в стекло. Именно так возникла новая порода, которую учёные назвали фульгурит. Фульгурит — это полая трубка, которая при застывании отражает путь электрического разряда. Толщина данной породы может быть равна толщине человеческой руки или толщине указательного пальца, все зависит от силы удара молнии. Длина разряда может колебаться от восьми до ста километров.

Правила поведения во время грозы

Вот уже несколько сотен лет существуют негласные правила, которые нужно выполнять во время грозы.

• Избавься от всех металлических предметов, в том числе и от зонта, железо притягивает электрические разряды.
• Купаться в водоемах и открытых бассейнах во время грозы. Вода прекрасно проводит электричество, поэтому если внезапно началась гроза, поспеши выбраться на берег. Однако, разряды молнии довольно часто бьют по береговой линии, отсюда следует что ловить рыбу в грозу нельзя. Поспеши как можно дальше удалиться от водоёма.
• Открытую местность тоже следует избегать, так как молния имеет свойство бить в самую высокую точку на земной поверхности. Если гроза застала тебя в поле, постарайся стать как можно ниже или спрятаться в канаву. Если таковых нет, ляг на землю и передвигайся по-пластунски.
• Не прячься от грозы под высокими деревьями. Если во время грозы ты находишься в лесу, постарайся отойти от высоких деревьев, найди кустарник и присядь там на корточки.
• Последнее правило появилось после того, как человек изобрёл сотовый телефон. Избегай разговоров по мобильному во время грозы. Волны, которые излучает телефон, притягивают молнию.
• Если во время грозы ты находишься в автомобиле, то не трогай ручки, дверей или крышу авто, как уже ранее, сказано металл притягивает к себе электрические разряды. Отключи навигатор, радио и опусти антенну.
• Если во период грозы ты находишься дома, то плотно закрой все двери и окна, чтобы не было сквозняка. Именно сквозняк притягивает к себе шаровую молнию. Также в грозу не следует приближаться к электроприборам, подоконникам и батареям, так как шаровая молния чаще всего о них разряжается. Отключи из сети всю бытовую технику и радиоприборы.
• Если молния застала тебя во время катания на мотоцикле, мопеде или велосипеде, спешивайся и, уложив свой транспорт на бок, отойди от него подальше. Не раскрывай зонт, не прячься под кроной деревьев, об этом уже говорилось ранее.

Любопытные факты

С этим природным явлением связано много интересных, а порою даже шокирующих фактов.

• Одна из самых продолжительных молний длилась 7.74 секунды.
• Ежегодно по всему миру молния убивает около трех тысяч человек.
• До земли доходит только четверть электрических разрядов.
• Молния провоцирует около десяти тысяч лесных пожаров каждый год.
• Шанс погибнуть от удара молнии равен 1 к 2 миллионам.
• Самая распространённая причина удара молнии в человека — это разговор по сотовому во время грозы.
• В 2007 году ученые смогли зафиксировать самый длинный разряд, его протяжённость была 321 километр.
• Грозу можно увидеть не только в пределах земной атмосферы. Очень часто она возникает на Венере, Юпитере, Уране и Сатурне.
• Из 100 процентов людей, поражённых молнией, умирает только 30 процентов, остальные 70 остаются в живых. Жителя Америки Роя Селливана молния поразила семь раз подряд, но он остался в живых.
• Шаровая молния «живёт» только десять секунд, а вероятность её увидеть равна 1:10000.

Теперь ты знаешь, что такое молния и прекрасно понимаешь, что относиться к ней с пренебрежением не следует. Она очень опасна для жизни и здоровья человека, именно поэтому нужно соблюдать правила поведения во время грозы. Если эта стихия застала тебя врасплох, то не паникуй, найди укрытие и отключи сотовый телефон.

Источник

Молния – природа газового электричества

В разных точках нашей планеты одновременно бушует около 2000 гроз и в каждую секунду в поверхность Земли бьет приблизительно 50 молний. Человечество изучает молнии издавна, однако только четверть века назад американским ученым Бенджамином Франклином было доказано, что молния представляет собой электрический разряд несущий в себе отрицательный заряд. Сегодня скоростная фотосъемка позволила установить, что вспышка состоит из нескольких коротких разрядов длящихся десятые доли секунды.

Как появляется молния?

Молния возникает в сильно наэлектризованных дождевой туче, между облаком и землей либо между соседними облаками. Причиной электризации выступает сила притяжения, которая возникает вследствие трения сконденсированных капелек или льдинок, из которых и образуется грозовая туча. Эти частички находятся в непрекращающемся движении вызванным потоками теплого воздуха, поднимающимися вверх от нагретой поверхности земли. Льдинки и капельки воды сталкиваются друг с другом, в результате чего и происходит электризация тучи. При этом более мелкие частички, увлекаемые воздухом вверх, имеют положительный заряд, а более крупные и тяжелые, находящиеся в нижней части облака – отрицательный.

Когда два противоположно заряженных облака приближаются друг к другу между ними возникает плазменный канал, образующийся из ионов и электронов. По этому каналу устремляются заряженные частицы в результате чего получается электрический молниевый разряд. Как между разными облаками получается молния, так и между тучей и поверхностью земли или же внутри одной грозовой тучи.

Сегодня ученые нашли ответ из чего же состоит молния – из нитей электрических зарядов (стримеров), которые сливаясь образуют ступенчатый лидер. По мере приближения лидера к поверхности земли или другому облаку, образуется ответный и при их соприкосновении происходит яркая вспышки и электрический разряд.

Как велика энергия одной молнии?

Напряжение молнии очень огромно и этой энергии хватит чтобы лампочка в 100 Вт светила непрерывно в течение 90 дней. В среднем один грозовой разряд несет в себе до 20 000 мегаватт, при этом температура достигает 10 тысяч по Кельвину, что в 5 раз больше чем на поверхности Солнца.

Известно, что разряд между тучей и поверхностью земли высвобождает энергии больше нежели разряд внутри облака или между двумя соседними. Это происходит потому, что разность потенциалов между небом и землей намного выше, чем просто между тучами.

Почему гремит гром?

Грозовая, насыщенная электричеством молния, всегда сопровождается раскатами грома. Это происходит из-за вибрации раскаленного воздуха, под воздействием стремительно возросшего атмосферного давления. Звук получается раскатистым, поскольку длина одной молнии достигает нескольких километров, а разряд длится некоторое время, потому доходит до слуха с разностью в доли секунд. И хотя вспышка и гром происходят в одно время, раскаты слышатся с некоторым запозданием, поскольку скорость звука ниже скорости света.

Какие бывают молнии

Всего в природе насчитывает несколько основных видов грозовых разрядов:

• линейная (облако-земля, земля-облако, облако-облако);
• горизонтальная или плоская;
• ленточная;
• бисерная (чоткова);
• шторовая;
• объемная;
• шаровая;
• вулканическая.

Также ученые называют молнией такие природные явления как эльфы, джеты, спрайты и огни Святого Эльма. Каждый вид возникающих электрических разрядов отличается характерными только для него особенностями и ведет себя по-разному.

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.

Сила тока молнии

Сила тока в молнии может достигать порядка 100 тысяч ампер, при этом напряжение составляет около несколько миллиона вольт (вплоть до миллиарда). Температура внутри молниевого канала достигает 25 000 градусов Цельсия и при ударе в песок или песчаную почву образуется стекло. Длина одного грозового разряда может быть от 8-10 до нескольких сот километров.

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.

Интересные факты

Существует немало интересных и шокирующих фактов, связанных с этим природным явлением:

• поверхности земли достигает только четверть разрядов;
• шанс смертельного исхода от попадания молнии всего 1 к 2 миллионам, столько же составляет риск умереть от падения с кровати;
• самый длинный разряд был зафиксирован в 2007 году и его протяженность составила 321 км;
• самая продолжительная молния длилась 7.74 секунды;
• молнией вызывается около 10 тысяч лесных пожаров ежегодно;
• в среднем, по всему миру, от попадания молнии погибает около 3 тысяч человек;
• самой распространенной причиной попадания молнии в человека является факт беседы во время грозы по мобильному телефону;
• 70% людей, пораженных молнией, выживают. Известно, что в американца Роя Селливана грозовой разряд попал семь раз и он после этого остался жив;
• срок жизни шаровой молнии составляет 10 секунд, а вероятность увидеть ее хотя бы один раз в жизни сопоставим 1:10000;
• подобное явление наблюдается не только в земной атмосфере. Грозы и вспышки также возникают на юпитере, Сатурне, Уране и Венере.

Понимание того, как в грозовых тучах образуется молния и что она из себя представляет поможет относиться к этому явлению без пренебрежения. При неправильном поведении во время грозы молнии несут прямую опасность здоровью и жизни человека. Потому важно не забывать вовремя выключить мобильный телефон и постараться найти подходящие убежище на время буйства стихии.

Профильное образование: Троицкий аграрный техникум, специальность – электрик 3 разряда (1996 г.).
IV группа допуска по электробезопасности.
Электрик 4 разряда.
Опыт работы – с 1996 года.
Объекты работ: квартиры, дачи, бани, офисы и другие.
Дополнительная информация: Ленинградская область (до 100 км от г. Санкт-Петербурга)

Источник