Реферати українською » Физика » Електричні явища в природі: блискавка


Реферат Електричні явища в природі: блискавка

>Муниципальное загальноосвітній установа

Гімназія «ЛабораторіяСалахова»


Творча робота з фізиці

на задану тему: Електричні явища у природі: блискавка


Історія

Електрична природа блискавки була відчинені в дослідженнях американського фізика Б. Франкліна, теоретично якого було проведений досвід із вилучення електрики з грозового хмари. Широковідомий досвід Франкліна зі з'ясовування електричної природи блискавки. У 1750 їм опублікована робота, у якій описаний проведений експеримент із використанням повітряного змія, запущеного в грозу. Досвід Франкліна був описаний у роботі Джозефа Прістлі.

Фізичні властивості блискавки

Середня довжина блискавки 2,5 км, деякі розряди простираються у атмосфері на відстань до 20 км.

Формування блискавки

Найчастіше блискавка виникає укучево-дождевих хмарах, вони називаються грозовими; іноді блискавка утворюється вслоисто-дождевих хмарах, і навіть при вулканічних виверженнях, торнадо й бурях.

Зазвичай спостерігаються лінійні блискавки, які належать до так званим >безелектродним розрядам, оскільки вони починаються (і закінчуються) в скупчення заряджених частинок. Це визначає їх деякі досі необъясненние властивості, що відрізняють блискавки від розрядів між електродами. Так, блискавки не бувають коротше кілька сотень метрів; вони творяться у електричних полях значно більше слабких, ніж поля примежелектродних розрядах; збір зарядів, які блискавкою, відбувається поза тисячні частки секунд з мільярдів дрібних, добре ізольованих друг від друга частинок, розміщених у обсязі кількакм. Найбільш вивчений процес розвитку блискавки в грозових хмарах, у своїй блискавки можуть відбуватися лише у хмарах —внутриоблачние блискавки, а можуть вдаряти в землю — наземні блискавки. Для виникнення блискавки необхідно, щоб у щодо малому (але з менше деякого критичного) обсязі хмари утворилося електричне полі з напруженістю, достатньої спершу електричного розряду (~ 1МВ/м), а значній своїй частині хмари було б полі з середньої напруженістю, достатньої підтримки розпочатого розряду (~ 0,1-0,2МВ/м). У блискавки електрична енергія хмари перетворюється на теплову і світлову.

Наземні блискавки

 

Процес розвитку наземної блискавки складається з кількох стадій. У першій стадії, у зоні, де електричне полі сягає критичної позначки, починається ударна іонізація, створювана спочатку вільними електронами, завжди наявними у кількості повітря, що під дією електричного поля набувають значні швидкості у напрямку до землі та, зіштовхуючись із молекулами, складовими повітря,ионизуют їх. По сучаснішим уявленням, розряд ініціюють високоенергетичні космічні промені, які запускають процес, який отримав назву пробою наубегающих електронах. Отже, виникають електронні лавини, що переходять у нитки електричних розрядів —стримери, які становлять добре проводять канали, які, зливаючись, дають початок яскравомутермоионизованному каналу із високим провідністю —ступенчатому лідеру блискавки.

Рух лідера до земної поверхні відбувається сходами кілька десятків метрів зі швидкістю ~ 50 000 кілометрів на секунду, після що його рух припиняється кілька десятків мікросекунд, а світіння сильно слабшає; потім у наступної стадії лідер знову просувається кілька десятків метрів. Яскраве світіння охоплює у своїй все пройдені щаблі; потім ідуть знову зупинка та послаблення світіння. Ці процеси повторюються на своєму шляху лідера до землі з середньої швидкістю 200 000 метрів в секунду.

З просуванням лідера до землі напруженість поля з його кінці посилюється і його дією із виступаючих лежить на поверхні Землі предметів викидається відповіднийстример, що із лідером. Ця особливість блискавки використовується до створеннямолниеотвода.

У заключній стадії поионизованному лідером каналу слід зворотний (знизу вгору), чи головний, розряд блискавки, характеризується струмами від десятків до сотень тисяч ампер, яскравістю, помітно перевищує яскравість лідера, і великий швидкістю просування, спочатку яка доходить до ~ 100 000 кілометрів на секунду, тож під кінець зменшення до ~ 10 000 кілометрів на секунду. Температура каналу при головному розряді може перевищувати 25 000 °З. Довжина каналу блискавки то, можливо від 1 до 10 км, діаметр — кілька сантиметрів. Після проходження імпульсу струму іонізація каналу та його світіння слабшають. У стадії струм блискавки може тривати соті і навіть десяті частки секунд, досягаючи сотень і тисяч ампер. Такі блискавки називають затяжними, вони найчастіше викликають пожежі.

Головний розряд розряджає нерідко тільки п'яту частину хмари.Заряди, розташовані великих висотах, можуть дати початок новому (>стреловидному) лідеру, який рухається безупинно зі швидкістю тисячі кілометрів на секунду.Яркость його світіння близька до яскравостіступенчатого лідера. Коли стрілоподібний лідер сягає землі, слід другий головний "упор, такий першому. Зазвичай блискавка включає кілька повторних розрядів, та їх число може становити і по кілька десятків. Тривалістьмногократной блискавки може перевищувати 1 сек. Зміщення каналумногократной блискавки вітром створює так звану стрічкову блискавку — підсвічену смугу.


>Внутриоблачние блискавки

>Внутриоблачние блискавки містять у собі зазвичай лишелидерние стадії; їх довжина коштує від 1 до 150 км. Часткавнутриоблачних блискавок зростає відповідно до зміни до екватору, змінюючись від 0,5 в поміркованих широтах до 0,9 в екваторіальній смузі. Проходження блискавки супроводжується змінами електричних і магнітних полів ірадиоизлучением, так званимиатмосфериками. Можливість поразки блискавкою наземного об'єкта зростає зі збільшенням його висоти і зі збільшенням електропровідності грунту лежить на поверхні чи деякою глибині (цих чинниках грунтується дію громовідводу). Якщо хмарі існує електричне полі, достатні підтримки розряду, але недостатнє щодо його виникнення, роль ініціатора блискавки може виконати довгий металевий трос чи літак — особливо, коли він сильно електрично заряджений. Отже іноді «провокуються» блискавки вслоисто-дождевих і потужнихкучевих хмарах.

«У щосекунди близько 50 блискавок вдаряються в поверхню землі, й у середньому кожен її кв. км блискавка вражає шість разів загод»[2].

Найпотужніші блискавки викликають народженняфульгуритов.[2]

Люди і блискавка

 

Молнии — серйозна загроза не для життя людей. Поразка людини рослинного або тваринного блискавкою часто відбувається на відкритих просторахт.к. електричний струм йде з щонайкоротшого шляху "грозовеоблако-земля". Часто блискавка потрапляє у дерева і трансформаторні установки на залізниці ,викликаючи їх загоряння. Поразка звичайній лінійної блискавкою усередині приміщення неможливо, проте існує думка що це звана гарна блискавка може проникати через щілини і відкриті вікна. Звичайний грозової розряд дуже небезпечна телеірадиоантенн розташованих сидять на дахах висотних будинків, і навіть для мережного устаткування.

У організмі постраждалих відзначаються таку ж патологічні зміни, як із поразку електрострумом. Жертва непритомніє, падає, можуть відзначати судоми, часто зупиняється дихання і він серцебиття. На тілі зазвичай можна знайти «мітки струму», місця входу й аж виходу електрики. Що стосується смертельного результату причиною припинення основних життєвих функцій є раптова зупинка подиху і серцебиття, від прямої дії блискавки на дихальний ісосудодвигательний центри продовгуватого мозку. На шкірі часто залишаються звані знаки блискавки, деревоподібні ясно-рожеві або червонясті смуги, зникаючі принадавливании пальцями (зберігаються протягом 1 — 2 діб по смерті). Вони — результат розширення капілярів у зоні контакту блискавки з тілом.

При поразку блискавкою перша медичну допомогу мусить бути невідкладної. У важких випадках (зупинка подиху і серцебиття) необхідна реанімація, її повинен надати, без вичікування медичних працівників, будь-який свідок нещастя. Реанімація ефективна лише у перші хвилини за поразку блискавкою, розпочата через 10 — 15 хвилин вона, зазвичай, не ефективна. Екстрена госпіталізація необхідна завжди.

Жертви блискавок

1. У міфології й літератури:

1.Асклепий, Ескулап — син Аполлона — бог лікарів і лікарського мистецтва, як зцілював, а й оживляв мертвих. Щоб відновити порушений світової порядок Зевс вразив його власниммолнией[3].

2.Фаетон — син бога СонцяГелиоса — якось взявся управляти сонячної колісницею свого батька, але з дотримав вогнедишних коней і мало не знищив у страшному полум'я Землю. Розгніваний Зевс пронизалоФаетона блискавками.

2. Історичні особистості:

1. Російський академік Р. У.Рихман — в 1753 року він від удару блискавки.

2. Народного депутата України, екс-губернатор Рівненської області У. Червоній 4Июля 2009 року він від удару блискавки.

Цікаві факти

· РойСалливан залишилася живою після семи ударів блискавкою.

· Американський майорСаммерфорд помер після тривалу хворобу (результат удару третьої блискавкою). Четверта блискавка повністю зруйнувала його пам'ятник цвинтарі.

· У індіанців Анд удар блискавкою вважається необхідним досягнення рівнів шаманськоїинициации[4].

Дерева і блискавка

 

Ствол враженого блискавкою тополі

Високі дерева — часта мішень для блискавок. На реліктовихдеревьях-долгожителях легко можна знайти множинні шрами від блискавок. Вважається, що один що стоїть дерево частіше уражається блискавкою, хоч у лісових районах шрами від блискавок можна побачити майже кожному дереві. Сухі дерева від удару блискавки загоряються. Частіше удари блискавки бувають направлені на дуб, найрідше — в бук, що, очевидно, залежить від різного кількості жирних олій у них, які мають велике опірелектричеству.[5]

Блискавка відбувається на стовбурі дерева шляхом найменшого електричного опору, з великої кількості тепла, перетворюючи води пар, який розколює стовбур дерева чи частіше відриває від цього ділянки кори, показуючи шлях блискавки. Наступні сезони дерева зазвичай відновлюють пошкоджені тканини і може закривати рану повністю, залишивши лише вертикальний шрам. Якщо збитки є надто серйозним, вітер і шкідники зрештою вбивають дерево. Дерева є природнимигромоотводами, як і відомо, забезпечують захисту від удару блискавки для сусідніх будинків.Посаженние біля будинку, високі дерева уловлюють блискавки, а висока біомаса кореневої системи допомагає заземлювати розряд блискавки.

З дерев, уражених блискавкою, роблять музичні інструменти, приписуючи їм унікальнісвойства.[6]


Схожі реферати:

Навігація