Різномаітний світ блискавок
Різноманітний світ блискавок
Людина з давніх часів намагається зрозуміти загадкову природу блискавки і грому.
На первісних людей гроза справляла сильне враження, навіювала страх і тремтіння. Над природою блискавки та грому замислювались Аристотель і Лукерцій. Але в ті далекі часи вирішити ці питання природи вченим було не під силу. Протягом багатьох століть, включаючи середньовіччя, вважали, що блискавка – це вогняна куля, зосереджена у водяних парах хмар. Розширюючись, вона проривається у найбільш слабкому місці і швидко мчить вниз, до поверхні Землі.
У 1752 році Бенджамін Франклін експериментально довів, що блискавка – це сильний електричний розряд. Учений виконав знаменитий дослід із повітряним змієм, який був запущений у повітря під час наближення грози.
Одночасно з Франкліним над дослідженням електричної природи блискавки працювали М.В. Ломоносов і Г.Р. Ріхман (загинув від удару блискавки).
Через деякий час стало зрозуміло, що блискавка являє собою потужний електричний розряд, який виникає під час сильної електризації хмар. Це явище іноді виникає під час грози в повітрі, частіше за все поблизу поверхні Землі, завжди супроводжуючись громом. Але це стосується не всіх видів блискавок: кульова блискавка не супроводжується громом, вона практично безшумна. Окрім цього існує ще багато відмінностей між різними видами блискавок.
Блискавка – електричний розряд між хмарами або між хмарою і Землею. У процесі утворення опадів у хмарі відбувається електризація крапель або льодяних частинок. Унаслідок сильних висхідних потоків повітря, у хмарі утворюються відокремлені області, заряджені різнойменними зарядами. Коли напруженість електричного поля у хмарі або між нижньою зарядженою областю і Землею досягає пробійного значення, виникає блискавка. Блискавки поділяються на лінійні, плоскі, кулясті й чоткові. Лінійні блискавки спостерігаються часто, а кулясті та чоткові – дуже рідко.
В атмосфері блискавки утворюють електромагнітні коливання, так звані атмосферики, які перешкоджають радіозв'язку, особливо на довгих і середніх хвилях.
Блискавка – гігантський електричний іскровий розряд в атмосфері, що виявляється зазвичай яскравим спалахом світла і супроводжуючим її громом. Електрична природа блискавки була розкрита у дослідженнях американського фізика Б. Франкліна, по ідеї якого був проведений досвід щодо отримання електрики з грозової хмари.
Найбільш часто блискавка виникає в купчасто-дощових хмарах, тоді вони називаються грозовими; іноді блискавки утворюються в шарувато-дощових хмарах, а також при вулканічних виверженнях, торнадо і пилових бурях.
У світі розрізняють декілька видів блискавок: лінійні, кульові, чоткові, гамма-блискавки, плоскі, темні.
Лінійні блискавки
Розряд лінійної блискавки відбувається всередині між хмарами або між хмарою і Землею. Зазвичай лінійна блискавка має довжину близько 2 – 3 км , але бувають блискавки завдовжки і до 20 –30 км . Виглядає як ламана лінія, часто з численними відгалуженнями. Колір блискавки – білий, жовтий, блакитний або червонуватий.
Найчастіше діаметр нитки такої блискавки досягає декілька десятків сантиметрів. Цей вид найпоширеніший; ми бачимо його найчастіше. Лінійна блискавка з’являється при напруженості електричного поля атмосфери до 50 кВ/м. Різниця потенціалів на її шляху може досягти сотні мільйонів вольт. Сила струму блискавки такого роду близько 10 тисяч ампер. Грозова хмара, яка дає розряд лінійної блискавки кожні 20 секунд, має електричну енергію у 20 млн. кВт. Потенційна електрична енергія, накопичена такою хмарою, дорівнює енергії мегатонної бомби.
Кульова блискавка – сферичний розряд, який існує в атмосфері певний час. Це здебільшого куля діаметром 10 – 20 см (але іноді може з’являтися у вигляді груші або яйця) червонуватого світіння, яка повільно рухається у повітряній течії і супроводжується свистячим або шиплячим звуком. Куля може існувати від декількох секунд до декількох хвилин. Але сам процес зародження блискавки ніхто не бачив, тому ми не можемо визначити справжній вік блискавки. У момент зникнення куля часто вибухає, спричиняючи великі руйнування і залишаючи по собі хмарку, яка має гострий запах сірки. Куля може проходити крізь вузькі отвори та уникати перепони, тому вона може з легкістю проникнути в дім. Якщо ви побачили кулясту блискавку, не треба від неї бігти. Рухаючись, ви створюєте потік повітря, який має ту саму швидкість, що і ви. Якщо ж блискавка потрапила у будинок, то найкращим рішенням буде від неї сховатися в іншій кімнаті, зачинивши двері.
Кульова блискавка – рідкісне природне явище. Щодо природи його походження досі не існує єдиної думки.
Існує близько 200 теорій, які пояснюють це явище, але жодна з них не отримала абсолютного визнання в академічному середовищі. У лабораторних умовах схоже, але короткочасне явище вдавалося отримати кількома різними способами. Але про природу кульової блискавки питання залишається відкритим. Станом на кінець XX століття не було створено жодного дослідницького стенда, на якому б це природне явище штучно відтворювалося тотожно описам очевидців кульової блискавки.
Широко поширена думка, що кульова блискавка – природне явище електричного походження, тобто є різновидом блискавки, яка існує тривалий час і має форму кулі, що здатна переміщатися за непередбачуваною, іноді дивною для очевидців траєкторією.
Чоткові блискавки
Рідкісна форма електричного розряду при грозі, у вигляді ланцюжка зі світних точок. Час існування чоткової блискавки 1 – 2 секунди. Відомо, що траєкторія чоткової блискавки нерідко має хвилеподібний характер. На відміну від лінійної блискавки слід чоткової блискавки не галузиться – це є відмінною особливістю цього виду.
Гамма-блискавка – це потужні короткотривалі спалахи гамма-випромінювання в атмосфері Землі на низьких і середніх висотах у грозових хмарах одразу ж після звичайної лінійної блискавки.
Гамма-блискавки були зареєстровані тривалістю від 0,2 до 3,5 мілісекунд та з енергією до 20 МеВ. Вони, ймовірно, виникають за допомогою сильних електричних полів, що утворюються у грозових хмарах. Були також виявлені високоенергетичні позитрони і електрони, що виникають, напевно, внаслідок явища народження електрон-позитронних пар гамма-квантами.
Уперше гама-блискавку було зареєстровано орбітальною гамма-обсерваторією «Комптон» НАСА у 1991 році. Їх фізична природа поки що вивчається.
Плоскі блискавки
Плоска блискавка являє собою тихий розряд у хмарах, коли в них немає достатніх зарядів для утворення лінійної блискавки. Цей вид блискавки не супроводжується гуркотом.
Плоска блискавка має вигляд розсіяного спалаху світла на поверхні хмар. Грози, які супроводжуються тільки плоскими блискавками, відносяться до розряду слабких і спостерігаються зазвичай лише ранньою весною або пізно восени.
Вчені виявили нове джерело небезпеки для авіалайнерів і пасажирів – спалахи так званих темних блискавок. Генеровані ними гамма-промені і потоки заряджених частинок можуть стати причиною збою в роботі електроніки і погіршення здоров’я – до такого висновку дійшли фахівці з Технологічного інституту Флориди.
На конференції Європейського геофізичного союзу у Відні Джозеф Дуайер, що представляв дослідження, розповів, що «темна блискавка» майже невидима у хмарах, але може виробляти потужні спалахи гамма-випромінювання, які помітні з космосу – їх фіксують супутники. Крім гамма-випромінювання, темні блискавки є потужним джерелом електронів і їх античастинок-позитронів.
Оскільки «темні блискавки» виникають саме на тих висотах, де літають літаки, вчені спробували визначити, чи становлять атмосферні спалахи гамма-променів радіоактивну небезпеку для людей всередині авіалайнера. Виявилося, що дози, які можуть отримати пасажири та екіпаж літака, який опинився у невдалий час у невдалому місці – у центрі грозової зони, – порівняні з дозою, яку отримують пацієнти при томографії всього тіла. Проте все не так страшно: оскільки пілоти літаків намагаються уникати грозових зон, до того ж потужність спалахів «темної блискавки» рідко сягає небезпечного рівня.
Професор Італійського Національного інституту астрофізики Марко Тавані, у свою чергу, зазначив, що небезпеку для електроніки літаків несе не саме гамма-випромінювання, а потік нейтронів, які воно вибиває з атомів конструкції літака. «Цей потік може становити небезпеку для обладнання, ми пропонуємо створити систему попередження про ці загрози», – пояснив він.
Не зважаючи на всі відмінності, блискавки дуже небезпечні. Необхідно дотримуватися правил безпеки під час грози і пам’ятати, що це явище небезпечне тоді, коли за спалахом відразу чути гуркіт грому, який практично не має розкатів. У цьому випадку треба терміново вживати заходи безпеки.
Коментарі
Дописати коментар