ЯВЛЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ. Грозы

 Грозы

ЯВЛЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ

Грозой называются разряды атмосфер­ного электричества в форме молний, сопровож­даемые громом.

Гроза — одно из наиболее величественных явлений в атмосфере. Особенно сильное впечат­ление производит она, когда проходит, как го­ворят, «прямо над головой». Удар грома следует за ударом одновременно со вспышками молнии при ураганном ветре и сильном ливне.

Гром — это своеобразный взрыв воздуха, когда он под влиянием высокой температуры молнии (около 20 000°) мгновенно расширяется и затем сжимается от охлаждения. Ученые уже давно внимательно наблюдали и пытались изучить молнию. Ее электрическая природа была раскрыта американским физиком В. Франклином и М. В. Ломоносовым. 

Когда образуется мощное облако с крупными дождевыми каплями, сильные и неровные восходящие потоки воздуха начинают дробить дож­девые капли в его нижней части. Отделившиеся наружные частички капель несут в себе отрица­тельный заряд, а оставшееся ядро оказывается заряженным положительно. Мелкие капли лег­ко уносятся потоком воздуха вверх и заряжают верхние слои облака отрицательным электри­чеством; крупные капли собираются внизу облака и заряжаются положительно. Сила раз­ряда молний зависит от силы потока воздуха. Такова схема электризации облака. В действи­тельности этот процесс гораздо сложнее.

Удары молнии нередко вызывают пожары, разрушают здания, портят линии электропере­дачи, нарушают движение электропоездов. Для борьбы с вредным действием молнии необходи­мо «поймать» ее и тщательно изучить в лабора­тории. Сделать это нелегко: ведь молнии проби­вают сильнейшую изоляцию и опыты с ней опасны. И тем не менее ученые блестяще справ­ляются с этой задачей. Чтобы поймать молнию, в горных грозовых лабораториях устанавли­вают антенну длиной до 1 км между выступами гор или между горой и мачтами лаборатории. Молнии и ударяют в такие антенны. Одна из таких лабораторий у нас организована на Кав­казе — в Бакуриани, где грозы наблюдаются наи­более часто.

Ударив в токоприемник, молния по тросу попадает в лабораторию, проходит через запи­сывающие приборы-автоматы и немедленно ухо­дит в землю. Автоматы заставляют молнию как бы «расписаться» на бумаге. Так удается изме­рить напряжение и силу тока молнии, продол­жительность электрического разряда и многое другое.

Оказалось, что молния имеет напряжение в 100 и более миллионов вольт, а сила тока до­ходит до 200 тыс. ампер. Для сравнения ука­жем, что в линиях передач электрической энер­гии используются напряжения в десятки и сот­ни тысяч вольт, а сила тока выражается сот­нями и тысячами ампер. Но в одной молнии количество электричества невелико, так как ее продолжительность обычно исчисляется малы­ми долями секунды. Одной молнии хватило бы на питание только 100-свечовой лампочки в те­чение суток.

Однако применение «улавливателей» за­ставляет ученых ждать ударов молнии, а они ведь не так уж часты. Для исследований гораз­до удобнее создавать искусственные молнии в лабораториях. При помощи специальной аппа­ратуры ученым удалось получить на короткое время напряжение электричества до 5 млн. вольт. Разряд электричества давал искры до 15 м длиной и сопровождался оглушительным треском.

Изучать молнии помогает фотография. В тем­ную ночь направляют объектив фотоаппарата на грозовое облако и оставляют на некоторое время камеру открытой. После вспышки мол­нии объектив фотоаппарата закрывают, и сни­мок готов. Но такая фотография не дает карти­ны развития отдельных частей молнии, поэтому применяют особые вращающиеся фотокамеры. Необходимо, чтобы механизм аппарата при съемке вращался достаточно быстро (1000—1500 оборотов в минуту), тогда на снимке проявят­ся отдельные части молнии. Они покажут, в ка­ком направлении и с какой скоростью разви­вался разряд.

Различают несколько типов молнии.

Плоская молния имеет вид элект­рической вспышки на поверхности облаков.

Линейная молния — гигантская электрическая искра, очень извилистая и с многочисленными отростками. Длина такой мол­нии 2—3 км, но бывает до 10 км и больше. Линейная молния обладает большой силой. Она расщепляет высокие деревья, иногда поражает людей, а при ударе в деревянные строения часто вызывает пожары.

Четочная молния — светящаяся пунктирная молния, пробегающая на фоне облаков. Это очень редкая форма молнии.

Ракетообразная молния раз­вивается очень медленно, разряд ее продолжает­ся 1 —1,5 секунды. Наиболее редкая форма молнии — шаровая. Это круглая светящаяся масса. В за­крытом помещении наблюдали шаровую мол­нию величиной с кулак и даже с голову, а в свободной атмосфере диаметром до 20 м. Обыч­но шаровая молния исчезает бесследно, но иногда она взрывается со страшным треском. При появлении шаровой молнии слышен сви­стящий или жужжащий звук, она как бы кипит, разбрасывая искры; после ее исчезновения в воздухе часто остается дымка. Продолжитель­ность шаровой молнии от секунды до несколь­ких минут. Движение ее связано с воздушными течениями, но в некоторых случаях она пере­мещается самостоятельно. Шаровые молнии воз­никают в сильные грозы.

Объяснение шаровой молнии найдено лишь в последние годы. Шаровая молния возникает под воздействием разряда линейной молнии, когда в воздухе происходят ионизацияи диссоциация2 объема обыкновенного воздуха. Оба эти процесса сопровождаются поглощением огромного количества энергии. Шаровая молния в сущности не имеет права называться молнией: ведь это просто раскален­ный и заряженный электрической энергией воздух. Сгусток заряженного воздуха постепен­но отдает свою энергию свободным электронам окружающих слоев воздуха. Если шар свою энергию отдает на свечение, то он просто исче­зает: превращается снова в обыкновенный воз­дух. Когда же на своем пути шар встречает ка­кие-либо вещества, действующие как возбу­дители, он взрывается. Такими возбудителями могут быть окиси азота и углерода в виде испа­рений, пыли, сажи и т. д.

Температура шаровой молнии около 5000°. Подсчитано также, что энергия взрыва веще­ства шаровой молнии в 50—60 раз превышает энергию взрыва бездымного пороха. При сильных грозах бывает очень много молний. Так, во время одной грозы наблюда­тель за 15 минут насчитал 1 тыс. молний. Во время одной грозы в Африке за час отметили 7 тыс. молний.

Чтобы предохранить здания и другие соору­жения от молнии, применяется громоотвод, или, как теперь правильно называют, молние­отвод. Это — металлический стержень, соеди­ненный с надежно заземленным проводом.

Для защиты от молнии не становитесь под высокими деревьями, особенно одиноко стоя­щими, так как молния часто ударяет в них. Очень опасен в этом отношении дуб, потому что его корни глубоко уходят в грунт. Никогда не надо укрываться в стогах сена и снопах. В открытом поле, особенно на возвышенных местах, при сильной грозе идущий человек под­вергается большой опасности поражения мол­нией. В таких случаях рекомендуется сесть на землю и переждать грозу. Перед началом грозы необходимо уничто­жить сквозняки в помещении и закрыть все дымоходы. В сельских местностях не следует вести разговоры по телефону, особенно при сильных грозах. Обычно у нас сельские теле­фонные станции в это время прекращают соеди­нение. Радиоантенны при грозе нужно всегда заземлять.

Если случится несчастье — кто-либо будет контужен молнией,— необходимо немедленно оказать пострадавшему первую помощь (искус­ственное дыхание, специальные вливания и т. д.). Кое-где существует вредный предрассу­док, будто пораженному молнией можно по­мочь, закопав его тело в землю. Этого ни в коем случае нельзя делать: человек, пострадавший от молнии, особенно нуждается в усиленном притоке воздуха к телу.

 

1 При ионизации нейтральные атомы приобретают электрический заряд.

2 Диссоциацией называется процесс, при котором молекулы распадаются на отдельные атомы.

Print Friendly, PDF & Email