Виды молний линейные внутриоблачные наземные
Виды молний
Помимо двух наиболее известных видов молнии – линейной и шаровой – существует множество малоизвестных и малоизученных – четочная , спрайт , токовые и голубые струи , сидящие разряды , огни святого Эльма . Каждый из этих видов молний отличается своеобразными характеристиками и представляет опасность для человека и зданий .
Шаровая молния
Шаровая молния напоминает светящийся шар диаметром в среднем от 12 до 25 сантиметров, способный перемещаться по воздуху в произвольном направлении. Средний срок жизни шаровой молнии оценивают в 3-5 секунд, однако, существуют свидетельства в пользу того, что срок существования шаровой молнии может достигать 30 секунд. С шаровыми молниями связан необычный феномен – металлические предметы небольшой массы, в непосредственной близости от разряда становятся невесомыми. Например, очевидцы не раз отмечали, что при встрече с шаровой молнией с их рук соскальзывали кольца.
Шаровые молнии пока ещё недостаточно изучены наукой. В настоящее время в специализированных лабораториях ведутся интенсивные эксперименты по получению искусственных шаровых молний.
Токовые струи
Токовые струи не обязательно возникают во время грозы – они могут появляться и в ясную погоду, при сильном ветре в виде трудноразличимых вспышек голубого цвета.
Огни святого Эльма
Огни святого Эльма поражают свой красотой. Чаще всего их можно наблюдать в виде специфического свечения вокруг шпилей башен и мачт кораблей. В старину этот феномен трактовали как божественное знамение. Согласно легенде, прихожане церкви святого Эльма однажды увидели необычное свечение вокруг креста на одной из башен. Так этот тип разряда получил свое современное называние. Однако, он наблюдался и ранее. Уже в древнегреческих текстах мы обнаруживаем свидетельства об «огнях Кастора и Поллукса», которые считались хорошим предзнаменованием.
Физический смысл явления довольно прозаичен. Свечение возникает в сухой и сильно наэлектризованной атмосфере, когда напряженность электромагнитного поля достигает планки в несколько десятков или сотен тысяч воль на метр. Свечение возникает, когда в воздухе есть частицы диэлектрика – снег, песок, пыль. Они трутся друг о друга, тем самым формируя увеличение напряженности электрического поля. В результате в воздухе возникает характерное свечение.
Спрайты
В середине 1990-х годов был открыт новый тип разряда молнии. Его зафиксировали на высоте 60 км над уровнем моря в виде коротких оптических вспышек. Их называли спрайтами. Цвет и форма спрайтов могут сильно варьировать. Ученые пока ещё немного знают об этом явлении. Известно только, что их возникновение связано с разрядами, пробегающими между ионосферой и грозовыми тучами. Трудность изучения спрайтов состоит в том, что они появляются на высоте, на которой возникают трудности их фиксации как при помощи зондов и ракет, так и при помощи спутников.
Считается, что спрайты возникают только над сильными грозами и провоцируются сверхсильными разрядами между землей и облаками.
Эльфы
Эльфы – это огромные вспышки конусовидной формы со слабым свечением. Их диаметр может достигать 400 километров. Эльфы появляются непосредственно над грозовым облаком и могут достигать высоту до 100 километров. Длительность разряда составляет до 5 миллисекунд.
Джеты
это разряды, по форме напоминающие трубки и конусы высотой до 70 километров, длительность существования джетов приблизило такое же, как у эльфов.
Пользовательские блоги
Мо?лния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Молнии также были зафиксированы на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране и др. Ток в разряде молнии достигает 10—100 тысяч ампер, напряжение — от десятков миллионов до миллиардов вольт, тем не менее, погибает после попадания молнии в человека лишь 47,3 % людей
Физические свойства молнии:
Средняя длина молнии 2,5 км, некоторые разряды простираются в атмосфере на расстояние до 20 км.
1 МВ/м), а в значительной части облака существовало бы поле со средней напряжённостью, достаточной для поддержания начавшегося разряда (
0,1—0,2 МВ/м). В молнии электрическая энергия облака превращается в тепловую, световую и звуковую.
Наземные молнии:
Процесс развития наземной молнии состоит из нескольких стадий. На первой стадии, в зоне, где электрическое поле достигает критического значения, начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными зарядами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые под действием электрического поля приобретают значительные скорости по направлению к земле и, сталкиваясь с молекулами, составляющими воздух, ионизуют их.
По более современным представлениям, ионизация атмосферы для прохождения разряда происходит под влиянием высокоэнергетического космического излучения — частиц с энергиями 1012-1015 эВ, формирующих широкий атмосферный ливень (ШАЛ) с понижением пробивного напряжения воздуха на порядок от такового при нормальных условиях.
По одной из гипотез, частицы запускают процесс, получивший название пробоя на убегающих электронах («спусковым крючком» процесса при этом являются космические лучи)[2]. Таким образом возникают электронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов — стримеры, представляющие собой хорошо проводящие каналы, которые, сливаясь, дают начало яркому термоионизованному каналу с высокой проводимостью — ступенчатому лидеру молнии.
50 000 километров в секунду, после чего его движение приостанавливается на несколько десятков микросекунд, а свечение сильно ослабевает; затем в последующей стадии лидер снова продвигается на несколько десятков метров. Яркое свечение охватывает при этом все пройденные ступени; затем следуют снова остановка и ослабление свечения. Эти процессы повторяются при движении лидера до поверхности земли со средней скоростью 200 000 метров в секунду.
По мере продвижения лидера к земле напряжённость поля на его конце усиливается и под его действием из выступающих на поверхности Земли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером. Эта особенность молнии используется для создания молниеотвода.
100 000 километров в секунду, а в конце уменьшающейся до
10 000 километров в секунду. Температура канала при главном разряде может превышать 20000-30000 °C. Длина канала молнии может быть от 1 до 10 км, диаметр — несколько сантиметров. После прохождения импульса тока ионизация канала и его свечение ослабевают. В финальной стадии ток молнии может длиться сотые и даже десятые доли секунды, достигая сотен и тысяч ампер. Такие молнии называют затяжными, они наиболее часто вызывают пожары. Но земля не является заряженой, поэтому принято считать что разряд молнии происходит от облака по направлению к земле(сверху вниз).
Главный разряд разряжает нередко только часть облака. Заряды, расположенные на больших высотах, могут дать начало новому (стреловидному) лидеру, движущемуся непрерывно со скоростью в тысячи километров в секунду. Яркость его свечения близка к яркости ступенчатого лидера. Когда стреловидный лидер доходит до поверхности земли, следует второй главный удар, подобный первому. Обычно молния включает несколько повторных разрядов, но их число может доходить и до нескольких десятков. Длительность многократной молнии может превышать 1 сек. Смещение канала многократной молнии ветром создаёт так называемую ленточную молнию — светящуюся полосу.
Внутриоблачные молнии:
Внутриоблачные молнии включают в себя обычно только лидерные стадии; их длина колеблется от 1 до 150 км. Доля внутриоблачных молний растет по мере смещения к экватору, меняясь от 0,5 в умеренных широтах до 0,9 в экваториальной полосе. Прохождение молнии сопровождается изменениями электрических и магнитных полей и радиоизлучением, так называемыми атмосфериками.
Полёт из Калькутты в Мумбаи.
Вероятность поражения молнией наземного объекта растет по мере увеличения его высоты и с увеличением электропроводности почвы на поверхности или на некоторой глубине (на этих факторах основано действие громоотвода). Если в облаке существует электрическое поле, достаточное для поддержания разряда, но недостаточное для его возникновения, роль инициатора молнии может выполнить длинный металлический трос или самолёт — особенно, если он сильно электрически заряжен. Таким образом иногда «провоцируются» молнии в слоисто-дождевых и мощных кучевых облаках.
Молнии в верхней атмосфере:
В 1989 году был обнаружен особый вид молний — эльфы, молнии в верхней атмосфере[3]. В 1995 году был открыт другой вид молний в верхней атмосфере — джеты.
Эльфы:
Эльфы (англ. Elves; Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations from Electromagnetic Pulse Sources) представляют собой огромные, но слабосветящиеся вспышки-конусы диаметром около 400 км, которые появляются непосредственно из верхней части грозового облака[3]. Высота эльфов может достигать 100 км, длительность вспышек — до 5 мс (в среднем 3 мс).
Джеты:
Джеты представляют собой трубки-конусы синего цвета. Высота джетов может достигать 40-70 км (нижняя граница ионосферы), живут джеты относительно дольше эльфов.
Взаимодействие молнии с поверхностью земли и расположенными на ней объектами:
Согласно ранним оценкам, частота ударов молний на Земле составляет 100 раз в секунду. По современным данным, полученным с помощью спутников, которые могут обнаруживать молнии в местах, где не ведётся наземное наблюдение, эта частота составляет в среднем 44 ± 5 раз в секунду, что соответствует примерно 1,4 миллиарда молний в год. 75 % этих молний ударяет между облаками или внутри облаков, а 25 % — в землю.
Самые мощные молнии вызывают рождение фульгуритов.
На бо?льших расстояниях ударная волна вырождается в звуковую волну — гром.
В организме пострадавших отмечаются такие же патологические изменения, как при поражении электротоком. Жертва теряет сознание, падает, могут отмечаться судороги, часто останавливается дыхание и сердцебиение. На теле обычно можно обнаружить «метки тока», места входа и выхода электричества. В случае смертельного исхода причиной прекращения основных жизненных функций является внезапная остановка дыхания и сердцебиения, от прямого действия молнии на дыхательный и сосудодвигательный центры продолговатого мозга. На коже часто остаются так называемые знаки молнии, древовидные светло-розовые или красные полосы, исчезающие при надавливании пальцами (сохраняются в течение 1 — 2 суток после смерти). Они — результат расширения капилляров в зоне контакта молнии с телом.
Пострадавший от удара молнией нуждается в госпитализации, так как подвержен риску расстройств электрической активности сердца. До приезда квалифицированного медика ему может быть оказана первая помощь. В случае остановки дыхания показано проведение реанимации, в более легких случаях — помощь зависит от состояния и симптомов.
Странная молния
Ученые знают, что линейная молния — та, которую часто приходится видеть во время гроз — это искровой разряд огромных электрических зарядов, скапливающихся при особых условиях в нижних слоях атмосферы. Форма молнии обычно напоминает корни гигантского дерева, внезапно разросшегося в поднебесье. Длина линейной молнии обычно составляет несколько километров, но может достигать 20 км и более. Основная «искра» молнии имеет несколько ответвлений длиной 2-3 км. Диаметр канала молнии составляет от 10 до 45 см, а «живет» она всего десятые доли секунды. Средняя скорость ее движения — около 150 км/с.
Чаще всего молнии возникают в мощных кучево-дождевых облаках — их называют также грозовыми. Реже молнии образуются в слоисто-дождевых облаках, а также при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях.
Разряды молний могут происходить между соседними наэлектризованными облаками, между заряженным облаком и землей или между разными частями одного и того же облака. Для того чтобы произошел разряд, должна возникнуть очень значительная разность электрических потенциалов. Это может произойти во время дождя, снегопада, при образовании града и в результате других сложных природных процессов. Разность потенциалов может составлять десятки миллионов вольт, а сила тока внутри канала молнии достигает 20 тысяч ампер.
Ученые до сих пор не пришли к единому мнению, как и почему в грозовых облаках возникают такие громадные заряды. На этот счет существует несколько теорий, и каждая из них описывает по крайней мере одну из причин этого явления. Так, в 1929 г. появилась теория, объясняющая электризацию в грозовом облаке тем, что дождевые капли дробятся потоками воздуха. Более крупные капли заряжаются положительно и опускаются вниз, а остающиеся в верхней части облака более мелкие приобретают отрицательный заряд. Другая теория — ее называют индукционной — предполагает, что электрические заряды в облаке разделяются электрическим полем Земли, которая сама заряжена отрицательно. Есть и еще одна теория — ее авторы считают, что электризация происходит в результате того, что капли разных размеров, находящиеся в атмосфере, поглощают ионы газов, имеющие различные заряды.
На Земле каждую секунду происходит около 100 разрядов линейной молнии, а в течение года она шесть раз поражает каждый квадратный километр ее поверхности. Иногда молния может вести себя совершенно необъяснимо.
Известны случаи, когда молния:
— сожгла на человеке белье, оставив целой верхнюю одежду;
— вырвала из рук человека металлические предметы и не причинила ему вреда;
— сплавила воедино все монеты в кошельке, не повредив бумажных денег;
— бесследно уничтожила надетый на шею медальон на цепочке, оставив на коже человека отпечаток цепочки и медальона, который не сходил несколько лет;
— трижды поражала человека, не причиняя ему вреда, а когда он умер после длительной болезни, в четвертый раз угодила в памятник на его могиле.
О людях, пораженных молнией, рассказывают и еще более странные истории, но далеко не все они имеют подтверждение. Единственное, о чем свидетельствует статистика, — молнии в шесть раз чаще поражают мужчин, чем женщин.
Несмотря на то, что сила разряда невероятно велика, большинство получивших удар молнии не погибают. Это происходит потому, что основной ток молнии как бы «стекает» по поверхности человеческого тела. Чаще всего дело ограничивается сильными ожогами и поражениями сердечно-сосудистой и нервной систем, причем жертве этого природного явления необходимо срочно оказать медицинскую помощь.
Самой частой «мишенью» молний становятся высокие деревья, прежде всего дубы и буки. Интересно, что среди скрипичных и гитарных мастеров древесина пораженных молнией деревьев считается наделенной уникальными акустическими свойствами.
Уникальное природное явление — молнии Кататумбо. Оно возникает над местом впадения реки Кататумбо в озеро Маракаибо в Южной Америке примерно 160 раз в году. Молнии Кататумбо совершенно беззвучны и непрерывно полыхают в течение 9-10 часов. За год здесь происходит более миллиона искровых разрядов, которые видны с расстояния до 400 км
