Kako se munje dešavaju. Munja: odakle dolazi, zanimljive činjenice

Električna priroda munje otkrivena je u istraživanju američkog fizičara B. Franklina, na čiju inicijativu je izveden eksperiment izvlačenja električne energije iz grmljavinskog oblaka. Franklinovo iskustvo u rasvjetljavanju električne prirode munje je nadaleko poznato. Godine 1750. objavio je djelo u kojem je opisao eksperiment pomoću zmaja lansiranog u oluju. Franklinovo iskustvo opisano je u djelu Josepha Priestleya.

Prosječna dužina munje je 2,5 km, a neka pražnjenja se protežu u atmosferi i do 20 km.

Kako nastaje munja? Najčešće se munje javljaju u kumulonimbusnim oblacima, tada se nazivaju grmljavinama. Ponekad se munje formiraju u oblacima nimbusa, kao i tokom vulkanskih erupcija, tornada i prašnih oluja.

Šema pojave munje: a - formacija; b - rang.

Da bi došlo do pojave munje, potrebno je da se u relativno maloj (ali ne manjoj od neke kritične) zapremine oblaka formira električno polje jačine dovoljne da pokrene električno pražnjenje (~ 1 MV/m), a u značajan dio oblaka nalazi se polje prosječne jačine dovoljne da održi započeto pražnjenje (~ 0,1-0,2 MV/m). U slučaju munje, električna energija oblaka se pretvara u toplinu i svjetlost.

Dakle, munja nikada nije kraća od nekoliko stotina metara; nastaju u električnim poljima mnogo slabijim od polja tokom međuelektrodnih pražnjenja; prikupljanje naelektrisanja koje nosi grom dešava se u hiljaditim delovima sekunde od milijardi malih, dobro izolovanih jedna od druge čestica koje se nalaze u zapremini od nekoliko kvadratnih kilometara.

Najviše je proučavan proces razvoja munje u grmljavinskim oblacima, dok munje mogu proći u samim oblacima (unutaroblačne munje), ili mogu udariti u tlo (prizemne munje).

zemaljska munja

Šema razvoja zemaljske munje: a, b - dva koraka vođe; 1 - oblak; 2 - trake; 3 - vodeći kanal koraka; 4 - krunica kanala; 5 - impulsna krunica na glavi kanala; c - formiranje glavnog kanala groma (K).

Proces razvoja zemaljske munje sastoji se od nekoliko faza. U prvom stupnju, u zoni u kojoj električno polje dostiže kritičnu vrijednost, počinje udarna jonizacija koju u početku stvaraju slobodni elektroni, koji su uvijek prisutni u maloj količini u zraku, koji pod djelovanjem električnog polja dobijaju značajne brzine prema tlu i, sudarajući se s molekulima koji čine zrak, ioniziraju ih.

Prema modernijim idejama, pražnjenje je inicirano visokoenergetskim kosmičkim zracima, koji pokreću proces koji se zove bežeći slom. Tako nastaju elektronske lavine koje se pretvaraju u filamente električnih pražnjenja - streamere, koji su dobro provodljivi kanali, koji spajanjem stvaraju svijetli termički ionizirani kanal visoke vodljivosti - stepenasti vođa munje.

Vođa se kreće u zemljine površine javlja se u koracima od nekoliko desetina metara pri brzini od ~ 50.000 kilometara u sekundi, nakon čega se njegovo kretanje zaustavlja na nekoliko desetina mikrosekundi, a sjaj uvelike slabi; zatim, u sledećoj fazi, vođa ponovo napreduje nekoliko desetina metara.

Istovremeno, jarki sjaj prekriva sve pređene stepenice, zatim ponovo slijedi zaustavljanje i slabljenje sjaja. Ovi procesi se ponavljaju kada se vođa kreće na površinu zemlje iz prosječna brzina 200.000 metara u sekundi. Kako se vođa kreće prema tlu, jačina polja na njegovom kraju se povećava, a pod njegovim djelovanjem iz objekata koji strše na površini Zemlje izbacuje se odgovorna struja koja se povezuje sa vođom. Ova karakteristika munje se koristi za stvaranje gromobrana.

U završnoj fazi, vodeno-ionizirani kanal prati obrnuti (odozdo prema gore) ili glavni, munjeviti pražnjenje, karakterizirano strujama od desetina do stotina hiljada ampera, sjajem koji znatno premašuje svjetlinu lidera, i veliku brzinu napredovanja, u početku dostižući ~ 100.000 kilometara u sekundi, a na kraju se smanjujući na ~ 10.000 kilometara u sekundi.

Temperatura kanala tokom glavnog pražnjenja može preći 25.000 °C. Dužina kanala munje može biti od 1 do 10 km, prečnik je nekoliko centimetara. Nakon prolaska strujnog impulsa, ionizacija kanala i njegov sjaj slabe. U završnoj fazi, struja groma može trajati stotinke pa čak i desetinke sekunde, dostižući stotine i hiljade ampera. Takve munje se nazivaju dugotrajne, najčešće uzrokuju požare.

Munja obično uključuje nekoliko ponovljenih pražnjenja, ali njihov broj može doseći i nekoliko desetina. Trajanje višestruke munje može premašiti 1 sekundu. Pomjeranje kanala višestruke munje vjetrom stvara takozvanu trakastu munju - svjetleću traku.

Intracloud lightning

Unutaroblačna munja obično uključuje samo vodeće faze, njihova dužina varira od 1 do 150 km. Udio munje unutar oblaka raste sa pomakom prema ekvatoru, mijenjajući se od 0,5 u umjerenim geografskim širinama do 0,9 u ekvatorijalnoj traci. Prolazak munje je praćen promjenama električnih i magnetskih polja i radio emisijom, tzv. atmosferom.

Vjerojatnost udara groma u prizemni objekt raste kako se povećava njegova visina i s povećanjem električne provodljivosti tla na površini ili na određenoj dubini (na ovim faktorima se zasniva djelovanje gromobrana). Ako u oblaku postoji električno polje koje je dovoljno da održi pražnjenje, ali nije dovoljno da do njega dođe, dugi metalni kabel ili avion može igrati ulogu inicijatora munje, posebno ako je jako električno nabijen. Tako se munje ponekad „provociraju“ u nimbostratusima i snažnim kumulusnim oblacima.

U svakoj sekundi oko 50 munja udari u zemljinu površinu, i to u prosjeku svaka od njih kvadratni kilometar grom udara šest puta godišnje.

ljudi i munje

Munja je ozbiljna prijetnja ljudskom životu. Poraz osobe ili životinje munjom se često dešava na otvorenim prostorima, jer. električna struja prati najkraći put "grmljavinski oblak-zemlja". Grom često udara u drveće i transformatorske instalacije željeznica uzrokujući njihovo zapaljenje.

Nemoguće je da vas obična linearna munja pogodi unutar zgrade, međutim, postoji mišljenje da tzv. loptaste munje može prodrijeti kroz pukotine i otvorene prozore. Obična munja je opasna za televizijske i radio antene koje se nalaze na krovovima visokih zgrada, kao i za mrežnu opremu.

U tijelu žrtava munje primjećuju se iste patološke promjene kao i kod strujnog udara. Žrtva gubi svijest, pada, mogu početi konvulzije, disanje i rad srca često prestaju. Na tijelu obično možete pronaći "trenutne oznake" - tačke ulaska i izlaska struje.

To su svijetloružičaste ili crvene pruge poput drveća koje nestaju kada se pritisne prstima (postoje 1-2 dana nakon smrti). Oni su rezultat širenja kapilara u zoni munjevitog kontakta sa tijelom. U slučaju smrtnog ishoda, uzrok prestanka osnovnih vitalnih funkcija je nagli prestanak disanja i rada srca od direktnog djelovanja groma na respiratorne i vazomotorne centre duguljaste moždine.

U slučaju udara groma, prva medicinska pomoć bi trebala biti hitna. U težim slučajevima (zaustavljanje disanja i lupanje srca) neophodna je reanimacija koju treba, bez čekanja medicinskih radnika, obezbijediti bilo koji svjedok nesreće. Reanimacija je efikasna samo u prvim minutama nakon udara groma, nakon 10-15 minuta obično je neefikasna. Hitna hospitalizacija je neophodna u svim slučajevima.

žrtve munje

U mitologiji i književnosti:

Asklepije (Aesculapius), sin Apolona - boga doktora i medicinske umjetnosti, ne samo da je liječio, već je i oživljavao mrtve. Da bi obnovio poremećeni svjetski poredak, Zeus ga je pogodio svojom munjom;
Faeton, sin boga sunca Heliosa, jednom je preuzeo da vozi sunčana kola svog oca, ali nije mogao obuzdati konje koji su disali vatru i skoro uništio Zemlju u strašnom plamenu. Pobesneli Zevs probio je Faetona munjom.

Istorijske ličnosti:

Ruski akademik G. V. Richman - 1753. umro od udara groma;
Narodni zamjenik Ukrajine, bivši guverner regije Rivne V. Chervoniy 4. jula 2009. umro je od udara groma.

Roy Sully Van je preživio nakon što ga je sedam puta pogodio grom;
Američki major Summerford umro je nakon duge bolesti (rezultat trećeg udara groma). Četvrta munja potpuno je uništila njegov spomenik na groblju;
među Andskim Indijancima, udar groma se smatra neophodnim za postizanje viši nivoišamanska inicijacija.

Drveće i munje

Visoko drveće je česta meta munje. Dugovječna reliktna stabla se lako mogu naći s višestrukim ožiljcima od munje. Vjeruje se da je veća vjerovatnoća da će grom pogoditi drvo koje stoji samostalno, iako se u nekim šumskim područjima ožiljci od groma mogu vidjeti na gotovo svakom drvetu. Suvo drveće se zapali kada ga udari grom. Češće su udari groma usmjereni na hrast, rjeđe na bukvu, što, po svemu sudeći, zavisi od različite količine masnih ulja u njima, koja predstavljaju veliku otpornost na struju.

Munja putuje kroz stablo stazom najmanjeg električnog otpora, oslobađajući se veliki broj toplote, pretvarajući vodu u paru, koja cepa deblo ili češće otkida delove kore sa njega, pokazujući put munje.

U narednim sezonama, drveće obično regenerira oštećeno tkivo i može zatvoriti cijelu ranu, ostavljajući samo vertikalni ožiljak. Ako je šteta preozbiljna, vjetar i štetočine će na kraju ubiti drvo. Drveće je prirodni gromobran i poznato je da pruža zaštitu od groma za obližnje zgrade. Visoko drveće zasađeno u blizini zgrade hvata munje, a visoka biomasa korijenskog sistema pomaže u uzemljivanju udara groma.

Od drveća pogođenog gromom prave se muzički instrumenti koji im pripisuju jedinstvena svojstva.

Doktor bioloških nauka, kandidat fizičko-matematičkih nauka K. BOGDANOV.

Više od 2.000 oluja munje sija na različitim tačkama Zemlje u bilo kom trenutku. Svake sekunde oko 50 munja udari u površinu zemlje, a u prosjeku svaki kvadratni kilometar munje pogodi šest puta godišnje. B. Franklin je također pokazao da je munja koja udara u zemlju iz grmljavinskih oblaka električna pražnjenja koja na nju prenose negativan naboj od nekoliko desetina privjesaka, a amplituda struje prilikom udara groma je od 20 do 100 kA. Brza fotografija pokazala je da pražnjenje munje traje nekoliko desetinki sekunde i da se sastoji od nekoliko još kraćih pražnjenja. Munje su dugo bile interesantne naučnicima, ali u naše vrijeme znamo tek nešto više o njihovoj prirodi nego prije 250 godina, iako su ih mogli otkriti čak i na drugim planetama.

Nauka i život // Ilustracije

Sposobnost naelektrisanja trenjem različitih materijala. Materijal iz para za trljanje, koji je viši u tabeli, je pozitivno naelektrisan, a ispod njega negativno.

Negativno nabijeno dno oblaka polarizuje površinu Zemlje ispod sebe tako da je ona pozitivno naelektrisana, a kada se pojave uslovi za električni kvar, dolazi do pražnjenja munje.

Distribucija učestalosti grmljavina na površini kopna i okeana. Najtamnija mjesta na karti odgovaraju frekvenciji ne većoj od 0,1 grmljavine godišnje po kvadratnom kilometru, a najsvjetlija - više od 50.

Kišobran sa gromobranom. Model je prodat u 19. vijeku i bio je tražen.

Gađanje tekućinom ili laserom u grmljavinski oblak koji visi nad stadionom skreće munju u stranu.

Nekoliko udara groma izazvanih lansiranjem rakete u grmljavinski oblak. Lijeva okomita linija je trag rakete.

Veliki "granasti" fulgurit težine 7,3 kg, koji je autor pronašao na periferiji Moskve.

Šuplji cilindrični fragmenti fulgurita formirani od rastopljenog pijeska.

Bijeli fulgurit iz Teksasa.

Munja je vječni izvor punjenja Zemljinog električnog polja. Početkom 20. veka, atmosferske sonde su korišćene za merenje električnog polja Zemlje. Ispostavilo se da je njegova snaga na površini oko 100 V/m, što odgovara ukupnom naboju planete od oko 400.000 C. Joni služe kao nosioci naboja u Zemljinoj atmosferi, čija koncentracija raste sa visinom i dostiže maksimum na visini od 50 km, gdje je pod djelovanjem kosmičkog zračenja nastao elektroprovodljivi sloj, jonosfera. Dakle, električno polje Zemlje je polje sfernog kondenzatora sa primijenjenim naponom od oko 400 kV. Pod djelovanjem ovog napona, struja od 2-4 kA teče iz gornjih slojeva u donje, čija je gustina 1-2. 10 -12 A/m 2 , a oslobađa se energija do 1,5 GW. I ovo električno polje bi nestalo da nije bilo munje! Stoga se u lijepom vremenu električni kondenzator - Zemlja - prazni, a za vrijeme grmljavine puni.

Čovjek ne osjeća električno polje Zemlje, jer je njegovo tijelo dobar provodnik. Stoga je naboj Zemlje i na površini ljudskog tijela, lokalno iskrivljujući električno polje. Pod grmljavinskim oblakom, gustina pozitivnih naelektrisanja indukovanih na tlu može se značajno povećati, a jačina električnog polja može premašiti 100 kV/m, 1000 puta veću od vrednosti po lepom vremenu. Kao rezultat toga, pozitivni naboj svake dlake na glavi osobe koja stoji ispod grmljavinskog oblaka povećava se za istu količinu, a oni, odbijajući se jedni od drugih, stoje na glavi.

Elektrifikacija - uklanjanje "nabijene" prašine. Da bismo razumjeli kako oblak razdvaja električne naboje, prisjetimo se šta je elektrizacija. Najlakši način da napunite tijelo je trljanjem o nešto drugo. Elektrifikacija trenjem je najstarija metoda dobijanja električnih naboja. Sama riječ "elektron" u prijevodu sa grčkog na ruski znači ćilibar, budući da je ćilibar uvijek bio negativno nabijen kada se trlja o vunu ili svilu. Veličina naboja i njegov predznak zavise od materijala tijela koji se trlja.

Vjeruje se da je tijelo, prije nego što je bilo trljano o drugo, električno neutralno. Zaista, ako se nabijeno tijelo ostavi u zraku, tada će se suprotno nabijene čestice prašine i ioni početi lijepiti za njega. Dakle, na površini bilo kojeg tijela postoji sloj "nabijene" prašine, koji neutralizira naboj tijela. Stoga je elektrifikacija trenjem proces djelomičnog uklanjanja "nabijene" prašine sa oba tijela. U ovom slučaju, rezultat će ovisiti o tome koliko je bolje ili lošije uklonjena "nabijena" prašina sa tijela koja trljaju.

Oblak je fabrika za proizvodnju električnih punjenja. Teško je zamisliti da postoji nekoliko materijala navedenih u tabeli u oblaku. Međutim, na tijelima se može pojaviti različita "nabijena" prašina, čak i ako su napravljena od istog materijala - dovoljno je da je mikrostruktura površine različita. Na primjer, kada se glatko tijelo trlja o grubo, oba će se naelektrizirati.

Grmljavinski oblak je ogromna količina pare, od kojih se neke kondenzovale u sitne kapljice ili ledene plohe. Vrh grmljavinskog oblaka može biti na visini od 6-7 km, a dno visi iznad tla na visini od 0,5-1 km. Iznad 3-4 km oblaci se sastoje od ledenih ploha različitih veličina, jer je tamo temperatura uvijek ispod nule. Ove ledene plohe su u stalnom kretanju, uzrokovane uzlaznim strujama toplog zraka sa zagrijane površine zemlje. Male komade leda lakše je odnijeti uzlaznim strujama zraka nego velike. Stoga se "okretne" male ledene plohe, krećući se do gornjeg dijela oblaka, cijelo vrijeme sudaraju s velikim. Svakim takvim sudarom dolazi do naelektrisanja, pri čemu su veliki komadi leda nabijeni negativno, a mali pozitivno. S vremenom, pozitivno nabijeni mali komadi leda nalaze se na vrhu oblaka, a negativno nabijeni veliki na dnu. Drugim riječima, vrh grmljavine je pozitivno nabijen, dok je dno negativno nabijen. Sve je spremno za munjevito pražnjenje, u kojem dolazi do sloma zraka i negativni naboj sa dna grmljavinskog oblaka teče na Zemlju.

Munja - pozdrav iz svemira i izvora rendgensko zračenje. Međutim, sam oblak nije u stanju da se naelektrizira tako da izazove pražnjenje između njegovog donjeg dijela i zemlje. Jačina električnog polja u grmljavinskom oblaku nikada ne prelazi 400 kV/m, a električni slom u zraku nastaje pri jačini većoj od 2500 kV/m. Dakle, da bi došlo do munje, potrebno je još nešto osim električnog polja. Godine 1992. ruski naučnik A. Gurevič sa Fizičkog instituta. P. N. Lebedeva iz Ruske akademije nauka (FIAN) sugerirao je da kosmičke zrake, čestice visoke energije koje padaju na Zemlju iz svemira brzinom skorom svjetlosti, mogu biti neka vrsta paljenja za munje. Hiljade takvih čestica svake sekunde bombarduje svaka kvadratnom metru zemljina atmosfera.

Prema Gurevichevoj teoriji, čestica kosmičkog zračenja, sudarajući se s molekulom zraka, ionizira ga, što rezultira stvaranjem ogromnog broja visokoenergetskih elektrona. Jednom u električnom polju između oblaka i zemlje, elektroni se ubrzavaju do brzina približnih svjetlosnim, ionizirajući putanju njihovog kretanja i na taj način uzrokujući lavinu elektrona koji se kreću sa njima prema zemlji. Jonizovani kanal koji stvara ova lavina elektrona koristi munja za pražnjenje (vidi "Nauka i život" br. 7, 1993).

Svi koji su vidjeli munje su primijetili da to nije blistava ravna linija koja povezuje oblak i zemlju, već isprekidana linija. Stoga se proces formiranja provodnog kanala za pražnjenje groma naziva njegovim "korak liderom". Svaki od ovih "koraka" je mjesto gdje su se elektroni ubrzali do skoro svjetlosnih brzina zaustavili zbog sudara s molekulima zraka i promijenili smjer kretanja. Dokaz za takvo tumačenje stepenastog karaktera munje su rendgenski bljeskovi koji se poklapaju s trenucima kada munja, kao da se spotiče, mijenja svoju putanju. Nedavne studije su pokazale da je munja prilično moćan izvor rendgenskih zraka, čiji intenzitet može biti i do 250.000 elektron-volti, što je otprilike dvostruko više od rendgenskog zraka grudnog koša.

Kako pokrenuti munju? Veoma je teško proučiti šta će se desiti na neshvatljivom mestu i kada. Naime, ovako su godinama radili naučnici koji proučavaju prirodu munja. Vjeruje se da oluju na nebu predvodi prorok Ilija i da nam nije dato da znamo njegove planove. Međutim, naučnici već dugo pokušavaju zamijeniti proroka Iliju, stvarajući provodni kanal između grmljavinskog oblaka i zemlje. Za to je B. Franklin lansirao zmaja za vrijeme grmljavine, koji je završio žicom i gomilom metalnih ključeva. Time je izazvao slaba pražnjenja koja su tekla niz žicu i prvi je dokazao da je munja negativno električno pražnjenje koje teče iz oblaka na tlo. Franklinovi eksperimenti bili su izuzetno opasni, a jedan od onih koji su pokušali da ih ponove, ruski akademik G. V. Richman, umro je 1753. od udara groma.

Tokom 1990-ih, istraživači su naučili kako da prizovu munje bez ugrožavanja života. Jedan od načina da se izazove munje je lansiranje male rakete sa zemlje direktno u grmljavinski oblak. Duž cijele putanje raketa ionizira zrak i tako stvara provodni kanal između oblaka i tla. A ako je negativni naboj dna oblaka dovoljno velik, tada se duž stvorenog kanala javlja pražnjenje groma, čije sve parametre bilježe uređaji smješteni u blizini lansirne rampe. Da bi se stvorili još bolji uslovi za pražnjenje groma, na raketu je pričvršćena metalna žica koja je povezuje sa zemljom.

Munja: davalac života i motor evolucije. Godine 1953. biohemičari S. Miller (Stanley Miller) i G. Urey (Harold Urey) su pokazali da se jedan od "građevinskih blokova" života - aminokiseline mogu dobiti propuštanjem električnog pražnjenja kroz vodu, u kojem se gasovi "primitivna" atmosfera Zemlje se rastvara (metan, amonijak i vodonik). Pedeset godina kasnije, drugi istraživači su ponovili ove eksperimente i dobili iste rezultate. Na ovaj način, naučna teorija nastanak života na Zemlji pridaje fundamentalnu ulogu udaru groma.

Kada se kratki strujni impulsi prođu kroz bakterije, u njihovoj ljusci (membrani) se pojavljuju pore kroz koje unutar njih mogu proći fragmenti DNK drugih bakterija, pokrećući jedan od mehanizama evolucije.

Zašto su grmljavine tako retke zimi? F. I. Tyutchev, pošto je napisao „Volim grmljavinu početkom maja, kada je prva grmljavina u proleće ...“, znao je da zimi skoro da nema grmljavine. Za formiranje grmljavinskog oblaka potrebne su uzlazne struje vlažnog zraka. Koncentracija zasićenih para raste s temperaturom i najveća je ljeti. Temperaturna razlika o kojoj zavise uzlazne vazdušne struje je to veća što je njena temperatura viša u blizini površine zemlje, jer na visini od nekoliko kilometara njena temperatura ne zavisi od godišnjeg doba. To znači da je intenzitet uzlaznih struja maksimalan i ljeti. Zbog toga grmljavine imamo najčešće ljeti, a na sjeveru, gdje je ljeti hladno, grmljavine su prilično rijetke.

Zašto su grmljavine češće nad kopnom nego nad morem? Da bi se oblak ispraznio, mora postojati dovoljan broj jona u vazduhu ispod njega. Zrak, koji se sastoji samo od molekula dušika i kisika, ne sadrži ione, pa ga je vrlo teško jonizirati čak i u električnom polju. Ali ako u vazduhu ima puno stranih čestica, kao što je prašina, onda ima i puno jona. Joni nastaju kada se čestice kreću u zraku na isti način na koji se različiti materijali naelektriziraju kada se trljaju jedan o drugi. Očigledno je da ima mnogo više prašine u vazduhu iznad kopna nego iznad okeana. Zbog toga grmljavine češće tutnjaju nad kopnom. Uočeno je i da, prije svega, grom pogađa ona mjesta gdje je koncentracija aerosola u zraku posebno visoka - dim i emisije iz industrije prerade nafte.

Kako je Franklin odbio munje. Srećom, većina udara groma se dešava između oblaka i stoga ne predstavljaju prijetnju. Međutim, vjeruje se da grom ubije više od hiljadu ljudi širom svijeta svake godine. Barem u Sjedinjenim Državama, gdje se vodi ovakva statistika, oko 1000 ljudi svake godine bude pogođeno gromom, a više od stotinu njih umre. Naučnici su dugo pokušavali da zaštite ljude od ove "božije kazne". Na primjer, izumitelj prvog električnog kondenzatora (leidenske tegle), Pieter van Muschenbroek (1692-1761), u članku o elektricitetu napisanom za čuvenu francusku enciklopediju, branio je tradicionalne metode sprječavanja udara groma - zvonjavu zvona i pucanje iz topova, što se, kako je smatrao, pokazalo prilično efikasnom.

Bendžamin Frenklin, pokušavajući da zaštiti Kapitol glavnog grada Merilenda, 1775. godine pričvrstio je debelu gvozdenu šipku na zgradu, koja se uzdizala nekoliko metara iznad kupole i bila povezana sa zemljom. Naučnik je odbio da patentira svoj izum, želeći da što pre posluži ljudima.

Vijest o Franklinovom gromobranu brzo se proširila Evropom, te je izabran u sve akademije, uključujući i rusku. Međutim, u nekim zemljama, pobožno stanovništvo dočekalo je ovaj izum s ogorčenjem. Sama ideja da bi osoba mogla tako lako i jednostavno ukrotiti glavno oružje "božijeg gnjeva" izgledala je bogohulno. Stoga su na različitim mjestima ljudi lomili gromobrane iz pobožnih razloga. Zanimljiv incident dogodio se 1780. godine u gradiću Saint-Omer u sjevernoj Francuskoj, gdje su građani zahtijevali uklanjanje gvozdenog gromobranskog jarbola, a slučaj je otišao na suđenje. Mladi pravnik koji je branio gromobran od napada mračnjaka svoju odbranu gradio je na činjenici da su i ljudski um i njegova sposobnost da pobedi sile prirode božanskog porekla. Sve što pomaže da se spasi život je za dobro - tvrdi mladi advokat. Pobijedio je u procesu i stekao veliku slavu. Advokat se zvao Maximilian Robespierre. Pa, sada je portret izumitelja gromobrana najpoželjnija reprodukcija na svijetu, jer krasi dobro poznatu novčanicu od sto dolara.

Kako da se zaštitite od groma mlazom vode i laserom. Nedavno je predložen fundamentalno novi način za rješavanje problema munje. Od ... mlaza tekućine stvorit će se gromobran koji će sa zemlje biti ispaljen direktno u grmljavinske oblake. Munjevita tečnost je fiziološki rastvor u koji se dodaju tečni polimeri: sol je namenjena povećanju električne provodljivosti, a polimer sprečava da se mlaz "razbije" na zasebne kapljice. Prečnik mlaza će biti oko centimetar, a maksimalna visina 300 metara. Kada se tečni gromobran doradi, biće opremljen sportskim i igralištima, gdje će se fontana automatski uključiti kada jačina električnog polja postane dovoljno velika i vjerovatnoća udara groma maksimalna. Naelektrisanje će teći niz tok tečnosti iz grmljavinskog oblaka, čineći munju bezbednom za druge. Slična zaštita od pražnjenja groma može se napraviti uz pomoć lasera, čiji će snop, ionizacijom zraka, stvoriti kanal za električno pražnjenje daleko od gomile ljudi.

Može li nas grom odvesti na krivi put? Da, ako koristite kompas. U poznatom romanu G. Melvillea "Moby Dick" opisan je takav slučaj, kada je pražnjenje groma, koje je stvorilo jako magnetsko polje, ponovo magnetiziralo iglu kompasa. Međutim, kapetan broda je uzeo iglu za šivanje, udario je da bi je magnetizirao i stavio je na mjesto oštećene igle kompasa.

Može li vas pogoditi grom u kući ili avionu? Nažalost da! Struja groma može ući u kuću preko telefonske žice sa obližnjeg stuba. Stoga, tokom grmljavine, pokušajte da ne koristite običan telefon. Vjeruje se da je razgovor na radiotelefonu ili mobilnom telefonu sigurniji. Za vrijeme grmljavine ne smijete dirati cijevi centralnog grijanja i vodovoda koji spajaju kuću sa zemljom. Iz istih razloga stručnjaci savjetuju isključivanje svih električnih uređaja, uključujući kompjutere i televizore, za vrijeme grmljavine.

Što se tiče aviona, uopšteno govoreći, oni pokušavaju da prelete područja sa grmljavinskom aktivnošću. Pa ipak, u prosjeku jedan od aviona jednom godišnje udari grom. Njegova struja ne može pogoditi putnike, teče duž vanjske površine aviona, ali može onemogućiti radio komunikaciju, navigacijsku opremu i elektroniku.

Fulgurit je okamenjena munja. Tokom pražnjenja groma oslobađa se 10 9 -10 10 džula energije. Najviše se troši na stvaranje udarnog vala (grmljavine), zagrijavanje zraka, svjetlosnog bljeska i drugih elektromagnetnih valova, a samo mali dio se oslobađa na mjestu gdje munja ulazi u tlo. Međutim, i ovaj "mali" dio je sasvim dovoljan da izazove požar, ubije osobu i uništi objekat. Munja može zagrijati kanal kroz koji putuje do 30.000 ° C, pet puta veća od temperature na površini Sunca. Temperatura unutar munje je mnogo viša od temperature topljenja pijeska (1600-2000°C), ali da li se pijesak topi ili ne ovisi i o trajanju munje, koje može biti u rasponu od desetina mikrosekundi do desetinki sekunde. . Amplituda impulsa struje groma obično je jednaka nekoliko desetina kiloampera, ali ponekad može premašiti 100 kA. Najmoćnije munje i uzrokuju rađanje fulgurita - šupljih cilindara od rastopljenog pijeska.

Reč "fulgurit" dolazi od latinskog fulgur, što znači munja. Najduži od iskopanih fulgurita otišao je pod zemlju do dubine od više od pet metara. Fulgurit je također naziv za otapanje tvrdih stijena nastalih udarom groma; ponekad se nalaze u velikom broju na stenovitim vrhovima planina. Fulguriti, sastavljeni od pretopljenog silicijum dioksida, obično su konusne cijevi debele kao olovka ili prst. Njihova unutrašnja površina je glatka i otopljena, a vanjska je formirana od zrna pijeska koji su prianjali na otopljenu masu. Boja fulgurita zavisi od mineralnih nečistoća u peskovitom tlu. Većina je tamnosmeđe, sive ili crne boje, ali se mogu naći i zelenkasti, bijeli ili čak prozirni fulguriti.

Navodno, prvi opis fulgurita i njihove povezanosti s udarima groma dao je 1706. godine pastor D. Hermann. Nakon toga, mnogi su pronašli fulgurite u blizini ljudi pogođenih gromom. Čarls Darvin, tokom putovanja oko sveta na Beagleu, otkrio je na peščanoj obali u blizini Maldonada (Urugvaj) nekoliko staklenih cevi koje se vertikalno spuštaju više od metra u pesak. On je opisao njihovu veličinu i povezao njihovo formiranje sa pražnjenjima groma. Poznati američki fizičar Robert Wood dobio je "autogram" munje koja ga je umalo ubila:

"Prošla je jaka grmljavina, a nebo iznad nas se već razvedrilo. Prošao sam kroz polje koje dijeli našu kuću od kuće moje snaje. Išao sam desetak metara stazom, kada iznenada moja kćerka Margaret Zaustavio sam se na desetak sekundi i jedva krenuo dalje, kada je iznenada nebo, uz tutnjavu puške od dvanaest inča, presekla jarko plava linija, udarila stazom dvadesetak koraka ispred mene i podigla ogromnu kolonu. pare.Nastavio sam da vidim kakav je trag ostavila munja.izgorela djetelina pet inča u prečniku, sa rupom od pola inča u sredini.... Vratio sam se u laboratoriju, otopio osam funti lima i ulio u rupa... kako treba, u dršci i postepeno se približavajući kraju. Bila je nešto duža od tri stope" (cit. W. Seabrook. Robert Wood. - M.: Nauka, 1985, str. 285 ).

Pojava staklene cijevi u pijesku tokom pražnjenja groma je posljedica činjenice da između zrna pijeska uvijek ima zraka i vlage. Električna struja munje u djeliću sekunde zagrije zrak i vodenu paru do enormnih temperatura, uzrokujući eksplozivno povećanje tlaka zraka između zrna pijeska i njegovog širenja, što je Wood, koji nekim čudom nije postao žrtva groma, čuo. i vidio. Zrak koji se širi stvara cilindričnu šupljinu unutar rastopljenog pijeska. Naknadno brzo hlađenje fiksira fulgurit - staklenu cijev u pijesku.

Često pažljivo iskopan iz pijeska, fulgurit je u obliku korijena drveta ili grane s brojnim procesima. Ovakvi razgranati fulguriti nastaju kada pražnjenje groma udari u mokri pijesak, koji, kao što znate, ima veću električnu provodljivost od suhog pijeska.U tim slučajevima, struja groma, ulazeći u tlo, odmah počinje da se širi na strane, formirajući struktura slična korijenu drveta i nastali fulgurit samo ponavlja ovaj oblik. Fulgurit je vrlo krhak, a pokušaji uklanjanja prianjajućeg pijeska često dovode do njegovog uništenja. Ovo posebno vrijedi za razgranate fulgurite nastale u vlažnom pijesku.

Svake sekunde, otprilike 700 munje, a svake godine oko 3000 ljudi ginu od udara groma. Fizička priroda munje nije u potpunosti objašnjena, a većina ljudi ima samo grubu predstavu o tome šta je to. Neka pražnjenja se sudaraju u oblacima, ili tako nešto. Danas smo se obratili našim autorima fizike da saznamo više o prirodi munja. Kako se pojavljuju munje, gdje grom udara i zašto grmljavina tutnji. Nakon čitanja članka, znat ćete odgovor na ova i mnoga druga pitanja.

Šta je munja

Munja- varničko električno pražnjenje u atmosferi.

električno pražnjenje- ovo je proces strujanja u mediju, povezan sa značajnim povećanjem njegove električne provodljivosti u odnosu na normalno stanje. Postoji različite vrste električna pražnjenja u gasu: iskra, arc, tinjajući.

Iskristanje se javlja kada atmosferski pritisak i praćen je karakterističnim pucketanjem iskre. Varničko pražnjenje je skup filamentnih varničkih kanala koji nestaju i zamjenjuju jedni druge. Spark kanali se također nazivaju streamers. Kanali za varnice su ispunjeni jonizovanim gasom, odnosno plazmom. Munja je ogromna iskra, a grmljavina je veoma glasan prasak. Ali nije sve tako jednostavno.

Fizička priroda munje

Kako se objašnjava nastanak munja? Sistem oblak-zemlja ili oblak-oblak je vrsta kondenzatora. Vazduh igra ulogu dielektrika između oblaka. Donji dio oblaka ima negativan naboj. Sa dovoljnom razlikom potencijala između oblaka i tla nastaju uslovi u kojima se u prirodi pojavljuju munje.

Stepeni vođa

Prije glavnog bljeska groma, možete vidjeti malu tačku koja se kreće od oblaka do tla. Ovo je takozvani korak vođa. Elektroni pod djelovanjem razlike potencijala počinju se kretati prema zemlji. Dok se kreću, sudaraju se s molekulima zraka, ionizirajući ih. Od oblaka do tla se polaže jonizirani kanal. Zbog jonizacije zraka slobodnim elektronima, električna provodljivost u zoni vodeće trajektorije značajno raste. Vođa, takoreći, utire put glavnom pražnjenju, krećući se od jedne elektrode (oblaka) do druge (zemlje). Ionizacija se odvija neravnomjerno, tako da se vođa može razgranati.

Backfire

U trenutku kada vođa priđe zemlji, napetost na njegovom kraju raste. Sa zemlje ili sa objekata koji strše iznad površine (drveće, krovovi zgrada), odgovorna struja (kanal) se baca prema vođi. Ovo svojstvo groma se koristi za zaštitu od njih postavljanjem gromobrana. Zašto grom udara u osobu ili drvo? U stvari, nije ju briga gde da udari. Na kraju krajeva, munja traži najkraći put između zemlje i neba. Zato je za vrijeme grmljavine opasno biti na ravnici ili na površini vode.

Kada vođa dođe do tla, kroz položeni kanal počinje da teče struja. U ovom trenutku se opaža glavni bljesak munje, praćen naglim povećanjem jačine struje i oslobađanjem energije. evo pitanja, odakle dolazi munja? Zanimljivo je da se vođa širi od oblaka do zemlje, ali se obrnuti sjajni bljesak, koji smo navikli da vidimo, širi od zemlje do oblaka. Ispravnije je reći da munja ne ide s neba na zemlju, već se javlja između njih.

Zašto udara grom?

Grmljavina je rezultat udarnog talasa koji nastaje brzim širenjem jonizovanih kanala. Zašto prvo vidimo munje, a zatim čujemo grmljavinu? Sve je u razlici u brzinama zvuka (340,29 m/s) i svjetlosti (299,792,458 m/s). Ako brojite sekunde između grmljavine i munje i pomnožite ih sa brzinom zvuka, možete saznati na kojoj udaljenosti je grom udario od vas.

Trebate posao iz atmosferske fizike? Za naše čitaoce sada postoji popust od 10%. bilo koju vrstu posla

Vrste munja i činjenice o munjama

Munja između neba i zemlje nije najčešća munja. Najčešće se munje pojavljuju između oblaka i ne predstavljaju prijetnju. Pored zemaljskih i unutaroblačnih munja, postoje munje koje se formiraju u gornjim slojevima atmosfere. Koje su vrste munja u prirodi?

Munje unutar oblaka;
Kuglaste munje;
"Vilenjak";
Jets;
Sprites.

Poslednje tri vrste munja ne mogu se posmatrati bez posebnih instrumenata, jer se formiraju na nadmorskoj visini od 40 kilometara i više.

Evo činjenica o munjama:

Dužina najduže zabilježene munje na Zemlji bila je 321 km. Ova munja je viđena u Oklahomi, 2007.
Najduža munja je trajala 7,74 sekundi i zabilježen je u Alpima.
Munja se formira ne samo na zemlja. Znajte tačno o upaljenoj munji Venera, Jupiter, Saturn I Uran. Saturnova munja je milione puta snažnija od Zemljine.
Struja u munji može doseći stotine hiljada ampera, a napon može doseći milijarde volti.
Temperatura kanala munje može dostići 30000 stepeni Celzijusa je 6 puta više od površinske temperature sunca.

Kuglasta munja

Kuglasta munja je posebna vrsta munje, čija priroda ostaje misterija. Takva munja je svijetleći objekt koji se kreće u zraku u obliku lopte. Prema ograničenim dokazima, loptasta munja se može kretati nepredvidivom putanjom, podijeliti se na manje munje, eksplodirati ili jednostavno neočekivano nestati. Postoji mnogo hipoteza o poreklu loptaste munje, ali nijedna se ne može priznati kao pouzdana. Činjenica je da niko ne zna kako nastaju loptaste munje. Neke hipoteze svode promatranje ovog fenomena na halucinacije. Kuglaste munje nikada nisu primećene u laboratorijskim uslovima. Svi naučnici mogu biti zadovoljni iskazima očevidaca.

Na kraju, pozivamo vas da pogledate video i podsjetimo vas: ako vam je kurs ili kontrola pala na glavu poput munje po sunčanom danu, ne očajavajte. Specijalisti studentske službe pomažu studentima od 2000. godine. U svakom trenutku potražite kvalifikovanu pomoć. 24 sati dnevno, 7 dana u nedelji spremni smo da vam pomognemo.

Munja je ogromna električna iskra. Pogađajući zgrade, izaziva požare, cepa velika stabla, udara ljude. Više od 2.000 oluja munje sija na različitim tačkama Zemlje u bilo kom trenutku. Svake sekunde oko 50 gromova udari u površinu zemlje, a u prosjeku svaki kvadratni kilometar munje pogodi šest puta godišnje.

Munja je ogromna električna varnica u atmosferi, koja se obično javlja tokom grmljavine, a manifestuje se jakim bljeskom svjetlosti i pratećom grmljavinom. Munje su takođe zabeležene na Veneri, Jupiteru, Saturnu i Uranu. Struja u pražnjenju groma doseže 10-20 hiljada ampera, tako da malo ljudi uspijeva preživjeti nakon udara groma.

Površina globus je električni provodljiviji od zraka. Međutim, električna provodljivost zraka raste s visinom. Zrak je obično pozitivno nabijen, dok je Zemlja negativno nabijena. Kapljice vode u grmljavinskom oblaku naelektrisane su zbog apsorpcije naelektrisanih sitnih čestica (jona) u vazduhu. Kap koja pada iz oblaka ima negativan naboj na vrhu i pozitivan naboj na dnu. padajuće kapi uglavnom apsorbuju negativno naelektrisane čestice i dobijaju negativan naboj. U procesu turbulencije u oblaku prskaju se kapljice vode, a mali sprejevi lete negativnim, a veliki pozitivnim nabojem. Isto se dešava sa kristalima leda na vrhu oblaka. Kada se cijepaju, male čestice leda dobijaju pozitivan naboj i uzlaznim strujama se odnose u gornji dio oblaka, dok velike, negativno nabijene padaju u donji dio oblaka.Kao rezultat razdvajanja naboja, električna polja nastaju u grmljavinskom oblaku i okolnom prostoru. Sa akumulacijom velikih svemirskih naboja u grmljavinskom oblaku, između pojedinih dijelova oblaka ili između oblaka i zemljine površine dolazi do iskrih pražnjenja (munja). Uključena munja izgled drugačije. Najčešće uočene linearne razgranate munje, ponekad loptaste munje itd.

Munja je od velikog interesa ne samo kao neobična pojava u prirodi. Omogućuje promatranje električnog pražnjenja u plinovitom mediju na naponu od nekoliko stotina miliona volti i udaljenosti između elektroda od nekoliko kilometara.

Godine 1750. B. Franklin je predložio Kraljevskom društvu u Londonu da postavi eksperiment sa gvozdenom šipkom, ojačanom na izolacionoj bazi i montiranom na visoka kula. Očekivao je da će se, kada se grmljavinski oblak približi tornju, naelektrisanje suprotnog predznaka koncentrirati na gornjem kraju prvobitno neutralnog štapa, a naelektrisanje istog predznaka kao u podnožju oblaka koncentrisano na donjem kraju. . Ako se jačina električnog polja tokom pražnjenja groma dovoljno poveća, naelektrisanje sa gornjeg kraja štapa će se delimično isprazniti u vazduh, a štap će dobiti naelektrisanje istog predznaka kao i osnova oblaka.

Eksperiment koji je predložio Franklin nije izveden u Engleskoj, ali ga je 1752. godine u Marlyju kod Pariza postavio francuski fizičar Jean d'Alembert. Koristio je željeznu šipku dugu 12 m ubačenu u staklenu bocu (koja je služila kao izolator), ali ga nije postavio na toranj.10. maja njegov pomoćnik je izvestio da kada je grmljavinski oblak bio iznad šipke, došlo je do varničenja kada se uzemljena žica približila njemu.

Sam Franklin, nesvjestan uspješnog eksperimenta provedenog u Francuskoj, u junu te godine izveo je svoj čuveni eksperiment sa zmajem i uočio električne varnice na kraju žice vezane za njega. Sljedeće godine, proučavajući naboje prikupljene sa štapa, Franklin je otkrio da su osnove grmljavinskih oblaka obično negativno nabijene.

Detaljnije proučavanje munja postalo je moguće krajem 19. vijeka. zahvaljujući poboljšanju fotografskih metoda, posebno nakon pronalaska aparata sa rotirajućim sočivima, koji je omogućio fiksiranje procesa koji se brzo razvijaju. Takva kamera se široko koristila u proučavanju iskristih pražnjenja. Utvrđeno je da postoji nekoliko vrsta munja, a najčešće su linearne, ravne (unutar oblaka) i globularne (vazdušna pražnjenja).

Linearna munja ima dužinu od 2-4 km i ima veliku struju. Nastaje kada jačina električnog polja dostigne kritičnu vrijednost i dođe do procesa ionizacije. Ovo drugo u početku stvaraju slobodni elektroni, koji su uvijek prisutni u zraku. Pod djelovanjem električnog polja, elektroni postižu velike brzine i na svom putu do Zemlje, sudarajući se s atomima zraka, cijepaju ih i ioniziraju. Ionizacija se javlja u uskom kanalu, koji postaje provodljiv. Vazduh se zagreva. Kroz kanal zagrejanog vazduha, naelektrisanje iz oblaka se spušta na površinu zemlje brzinom većom od 150 km/h. Ovo je prva faza procesa. Kada naelektrisanje dođe do površine Zemlje između oblaka i zemlje, stvara se provodni kanal kroz koji se naelektrisanja kreću jedan prema drugom: pozitivni naboji sa površine Zemlje i negativni naboji akumulirani u oblaku.Linearne munje je praćeno jakim zvukom kotrljanja - grmljavina koja podsjeća na eksploziju. Zvuk se proizvodi brzim zagrijavanjem i širenjem zraka u kanalu, a zatim istim brzim hlađenjem i kompresijom.

Ravne munje se javljaju unutar grmljavinskog oblaka i izgledaju kao bljeskovi raspršene svjetlosti.

Loptasta munja se sastoji od svjetleće mase u obliku lopte, nešto manje od fudbalske lopte, koja se kreće malom brzinom u smjeru vjetra. Pucaju velikim praskom ili nestaju bez traga. Kuglasta munja se pojavljuje nakon linearne munje. Često u prostorije ulazi kroz otvorena vrata i prozore. Priroda kuglastih munja još nije poznata. Vazdušna pražnjenja kuglastih munja, počevši od grmljavinskog oblaka, često su usmjerena horizontalno i ne dopiru do površine zemlje.

Za zaštitu od groma stvaraju se gromobrani uz pomoć kojih se naboj groma uvodi u zemlju posebno pripremljenom sigurnom stazom.

Udar groma se obično sastoji od tri ili više ponovljenih udara - impulsa koji slijede istu putanju. Intervali između uzastopnih impulsa su vrlo kratki, od 1/100 do 1/10 s (to je ono što uzrokuje treperenje munje). U principu, blic traje oko sekundu ili manje. Tipičan proces razvoja munje može se opisati na sljedeći način. Prvo, odozgo prema zemljinoj površini juri slabo blistav pražnjenje. Kada ga stigne, jarko blistavo obrnuto, ili glavno, pražnjenje prolazi iz zemlje prema kanalu koji je postavio vođa.

Vođa pražnjenja se po pravilu kreće cik-cak. Brzina njegovog širenja kreće se od sto do nekoliko stotina kilometara u sekundi. Na svom putu, ionizira molekule zraka, stvarajući kanal povećane provodljivosti, kroz koji se obrnuto pražnjenje kreće prema gore brzinom koja je oko sto puta veća od brzine vodećeg pražnjenja. Teško je odrediti veličinu kanala, ali se promjer vodećeg pražnjenja procjenjuje na 1–10 m, a obrnutog na nekoliko centimetara.

Pražnjenja groma stvaraju radio smetnje emitujući radio talase u širokom opsegu - od 30 kHz do ultra niskih frekvencija. Najveće zračenje radio talasa je verovatno u opsegu od 5 do 10 kHz. Takve niskofrekventne radio smetnje su "koncentrisane" u prostoru između donje granice jonosfere i zemljine površine i sposobne su da se šire na udaljenosti hiljadama kilometara od izvora.

Munja: davalac života i motor evolucije. Godine 1953. biohemičari S. Miller (Stanley Miller) i G. Urey (Harold Urey) su pokazali da se jedan od "građevinskih blokova" života - aminokiseline mogu dobiti propuštanjem električnog pražnjenja kroz vodu, u kojem se gasovi "primitivna" atmosfera Zemlje se rastvara (metan, amonijak i vodonik). Pedeset godina kasnije, drugi istraživači su ponovili ove eksperimente i dobili iste rezultate. Dakle, naučna teorija o poreklu života na Zemlji pridaje fundamentalnu ulogu udaru groma. Kada se kratki strujni impulsi prođu kroz bakterije, u njihovoj ljusci (membrani) se pojavljuju pore kroz koje unutar njih mogu proći fragmenti DNK drugih bakterija, pokrećući jedan od mehanizama evolucije.

Kako da se zaštitite od groma mlazom vode i laserom. Nedavno je predložen fundamentalno novi način za rješavanje problema munje. Od ... mlaza tečnosti stvoriće se gromobran koji će se ispaljivati sa zemlje direktno u grmljavinske oblake. Munjevita tečnost je fiziološki rastvor u koji se dodaju tečni polimeri: sol je namenjena povećanju električne provodljivosti, a polimer sprečava da se mlaz "razbije" na zasebne kapljice. Prečnik mlaza će biti oko centimetar, a maksimalna visina 300 metara. Kada se tečni gromobran doradi, biće opremljen sportskim i igralištima, gdje će se fontana automatski uključiti kada jačina električnog polja postane dovoljno velika i vjerovatnoća udara groma maksimalna. Naelektrisanje će teći niz tok tečnosti iz grmljavinskog oblaka, čineći munju bezbednom za druge. Slična zaštita od pražnjenja groma može se napraviti uz pomoć lasera, čiji će snop, ionizacijom zraka, stvoriti kanal za električno pražnjenje daleko od gomile ljudi.

Može li nas grom odvesti na krivi put? Da, ako koristite kompas. U poznatom romanu G. Melvillea "Moby Dick" opisan je takav slučaj, kada je pražnjenje groma, koje je stvorilo jako magnetsko polje, ponovo magnetiziralo iglu kompasa. Međutim, kapetan broda je uzeo iglu za šivanje, udario je da bi je magnetizirao i stavio je na mjesto oštećene igle kompasa.

Može li vas pogoditi grom u kući ili avionu? Nažalost da! Struja groma može ući u kuću preko telefonske žice sa obližnjeg stuba. Stoga, tokom grmljavine, pokušajte da ne koristite običan telefon. Vjeruje se da je razgovor na radiotelefonu ili mobilnom telefonu sigurniji. Za vrijeme grmljavine ne smijete dirati cijevi centralnog grijanja i vodovoda koji spajaju kuću sa zemljom. Iz istih razloga stručnjaci savjetuju isključivanje svih električnih uređaja, uključujući kompjutere i televizore, za vrijeme grmljavine.

22. decembar 2009. | Kategorije: Priroda , Fotografija , Ostalo

Ocjena: +15 Autor članka: Soul Pregledi: 31685

Munja 1882
(c) Fotograf: William N. Jennings, c. 1882

Električna priroda munje otkrivena je u istraživanju američkog fizičara B. Franklina, na osnovu kojeg je izveden eksperiment izvlačenja električne energije iz grmljavinskog oblaka. Franklinovo iskustvo u rasvjetljavanju električne prirode munje je nadaleko poznato. Godine 1750. objavio je djelo koje opisuje eksperiment pomoću zmaja lansiranog u oluju. Franklinovo iskustvo opisano je u djelu Josepha Priestleya.

Fizička svojstva munje

Prosječna dužina munje je 2,5 km, a neka pražnjenja se protežu u atmosferi i do 20 km.

formiranje munje

Najčešće se munje javljaju u kumulonimbusima, tada se zovu grmljavinski oblaci; ponekad se munje formiraju u oblacima nimbostratusa, kao i tokom vulkanskih erupcija, tornada i prašnih oluja.

Obično se uočavaju linearne munje, koje spadaju u tzv. pražnjenja bez elektroda, budući da počinju (i završavaju) u nakupinama nabijenih čestica. To određuje neka od njihovih još uvijek neobjašnjivih svojstava koja razlikuju munje od pražnjenja između elektroda. Dakle, munja nikada nije kraća od nekoliko stotina metara; nastaju u električnim poljima mnogo slabijim od polja tokom međuelektrodnih pražnjenja; prikupljanje naelektrisanja koje nosi grom dešava se u hiljaditim delovima sekunde od milijardi malih, dobro izolovanih čestica koje se nalaze u zapremini od nekoliko km³. Proces razvoja munje u grmljavinskim oblacima je najviše proučavan, dok se munje mogu odvijati u samim oblacima - intracloud munje, ali mogu da udare o zemlju - zemaljska munja. Da bi se pojavila munja, potrebno je da u relativno maloj (ali ne manjoj od neke kritične) zapremine oblaka postoji električno polje (vidi atmosferski elektricitet) snage dovoljne da pokrene električno pražnjenje (~ 1 MV/m). formirano, a u značajnom dijelu oblaka bi postojalo polje prosječne jačine dovoljne da održi započeto pražnjenje (~ 0,1-0,2 MV/m). U slučaju munje, električna energija oblaka se pretvara u toplinu, svjetlost i zvuk.

zemaljska munja

Proces razvoja zemaljske munje sastoji se od nekoliko faza. U prvoj fazi, u zoni u kojoj električno polje dostiže kritičnu vrednost, počinje udarna jonizacija, nastala u početku slobodnim naelektrisanjem, uvek prisutnim u maloj količini u vazduhu, koji pod dejstvom električnog polja dobija značajne brzine. prema zemlji i, sudarajući se s molekulima koji čine zrak, ioniziraju ih.

Prema modernijim konceptima, jonizacija atmosfere za prolazak pražnjenja nastaje pod uticajem visokoenergetskog kosmičkog zračenja - čestica sa energijama od 10 12 -10 15 eV, formirajući široki vazdušni pljusak (EAS) sa smanjenjem u probojnom naponu vazduha za red veličine od onog u normalnim uslovima.

Prema jednoj hipotezi, čestice pokreću proces koji se naziva bežeći slom. Tako nastaju elektronske lavine koje se pretvaraju u niti električnih pražnjenja - streamers, koji su dobro provodljivi kanali, koji spajanjem stvaraju svijetli termički ionizirani kanal visoke provodljivosti - stepenasti vođa munje.

Dolazi do pomjeranja vođe na površinu zemlje stepenice nekoliko desetina metara brzinom od ~ 50.000 kilometara u sekundi, nakon čega se njegovo kretanje zaustavlja na nekoliko desetina mikrosekundi, a sjaj je znatno oslabljen; zatim, u sledećoj fazi, vođa ponovo napreduje nekoliko desetina metara. Istovremeno, blistav sjaj pokriva sve pređene stepenice; zatim ponovo slijedi zaustavljanje i slabljenje sjaja. Ovi procesi se ponavljaju kada se vođa kreće na površinu zemlje prosječnom brzinom od 200.000 metara u sekundi.

Kako se vođa kreće prema tlu, jačina polja na njegovom kraju se povećava i pod njegovim djelovanjem, odgovor streamer, povezivanje sa vođom. Ova karakteristika munje se koristi za stvaranje gromobrana.

U završnoj fazi slijedi kanal ioniziran od strane vođe nazad(odozdo prema vrhu), ili glavni, munjevito pražnjenje, karakteriziran strujama od desetina do stotina hiljada ampera, svjetlina, znatno premašuje svjetlinu lidera, i velika brzina napredovanja, u početku dostižući ~ 100.000 kilometara u sekundi, a na kraju se smanjuju na ~ 10.000 kilometara u sekundi. Temperatura kanala tokom glavnog pražnjenja može preći 2000-3000 °C. Dužina kanala munje može biti od 1 do 10 km, prečnik je nekoliko centimetara. Nakon prolaska strujnog impulsa, ionizacija kanala i njegov sjaj slabe. U završnoj fazi, struja groma može trajati stotinke pa čak i desetinke sekunde, dostižući stotine i hiljade ampera. Takve munje se nazivaju dugotrajne, najčešće uzrokuju požare. Ali zemlja nije naelektrisana, pa je opšte prihvaćeno da pražnjenje munje dolazi iz oblaka prema zemlji (od vrha do dna).

Glavno pražnjenje često ispušta samo dio oblaka. Naboji koji se nalaze na velikim visinama mogu dovesti do novog vođe (u obliku strelice) koji se neprekidno kreće brzinom od hiljada kilometara u sekundi. Svjetlina njegovog sjaja je bliska svjetlini stepenastog vođe. Kada pometeni vođa dosegne površinu zemlje, slijedi drugi glavni udarac, sličan prvom. Munja obično uključuje nekoliko ponovljenih pražnjenja, ali njihov broj može doseći i nekoliko desetina. Trajanje višestruke munje može premašiti 1 sekundu. Pomjeranje kanala višestruke munje vjetrom stvara takozvanu trakastu munju - svjetleću traku.

Intracloud lightning

Unutaroblačna munja iznad Toulousea, Francuska. 2006

Intracloud lightning obično uključuje samo vodeće faze; njihova dužina varira od 1 do 150 km. Udio munje unutar oblaka raste sa pomakom prema ekvatoru, mijenjajući se od 0,5 u umjerenim geografskim širinama do 0,9 u ekvatorijalnoj traci. Prolazak munje je praćen promjenama električnih i magnetskih polja i radio emisijom, tzv. atmosferom.

Let iz Kolkate za Mumbai.

Vjerojatnost udara groma u prizemni objekt raste kako se povećava njegova visina i s povećanjem električne provodljivosti tla na površini ili na određenoj dubini (na ovim faktorima se zasniva djelovanje gromobrana). Ako u oblaku postoji električno polje koje je dovoljno da održi pražnjenje, ali nije dovoljno da do njega dođe, dugi metalni kabel ili avion može igrati ulogu inicijatora munje – posebno ako je jako električno nabijen. Tako se munje ponekad "provociraju" u nimbostratusima i snažnim kumulusnim oblacima.

Munje u gornjim slojevima atmosfere

1989. otkriven je posebna vrsta munje - vilenjaci, munje u gornjoj atmosferi. Godine 1995. otkrivena je još jedna vrsta munja u gornjim slojevima atmosfere - mlaznice.

vilenjaci

Jets

Jets su plave cijevi. Visina mlazova može doseći 40-70 km (donja granica jonosfere), a mlazovi žive relativno duže od vilenjaka.

Sprites

Sprites teško ih je razlikovati, ali se pojavljuju u gotovo svakoj oluji s grmljavinom na nadmorskoj visini od 55 do 130 kilometara (visina formiranja "običnih" munja nije veća od 16 kilometara). Ovo je vrsta munje koja izbija iz oblaka. Prvi put ovaj fenomen je slučajno zabilježen 1989. godine. Vrlo malo se zna o fizičkoj prirodi duhova.

Interakcija munje sa površinom zemlje i objekata koji se nalaze na njoj

Globalna učestalost udara groma (skala pokazuje broj udara godišnje po kvadratnom kilometru)

Prema ranim procjenama, učestalost udara groma na Zemlju je 100 puta u sekundi. Prema savremenim podacima sa satelita koji mogu da detektuju munje na mestima gde nema posmatranja sa zemlje, ova frekvencija je u proseku 44 ± 5 puta u sekundi, što odgovara oko 1,4 milijarde udara groma godišnje. 75% ovih munja udara između oblaka ili unutar oblaka, a 25% udara u tlo.

Najjače munje uzrokuju rađanje fulgurita.

Udarni talas od groma

Pražnjenje groma je električna eksplozija i u nekim je aspektima slično detonaciji. Izaziva pojavu udarnog vala, opasnog u neposrednoj blizini. Udarni val od dovoljno snažnog pražnjenja groma na udaljenosti do nekoliko metara može uzrokovati uništenje, lomiti drveće, ozlijediti i potresti ljude čak i bez direktne štete. strujni udar. Na primjer, pri brzini porasta struje od 30 hiljada ampera za 0,1 milisekundu i prečniku kanala od 10 cm, mogu se uočiti sljedeći pritisci udarnih valova:

na udaljenosti od centra od 5 cm (granica kanala svjetleće munje) - 0,93 MPa,
na udaljenosti od 0,5 m - 0,025 MPa (uništenje lomljivih građevinskih konstrukcija i ozljede ljudi),
na udaljenosti od 5 m - 0,002 MPa (razbijanje stakla i privremeno omamljivanje osobe).

Na većim udaljenostima udarni val se degenerira u zvučni val - grmljavinu.

ljudi i munje

Munja je ozbiljna prijetnja ljudskom životu. Poraz čovjeka ili životinje gromom se često dešava na otvorenim prostorima, jer električna struja putuje najkraćim putem "grmljavinski oblak-zemlja". Grom često udara u drveće i transformatorske instalacije na pruzi, uzrokujući njihovo paljenje. Nemoguće je biti pogođen običnom linearnom munjom unutar zgrade, međutim, postoji mišljenje da takozvana loptasta munja može prodrijeti kroz pukotine i otvorene prozore. Obična munja je opasna za televizijske i radio antene koje se nalaze na krovovima visokih zgrada, kao i za mrežnu opremu.

U tijelu žrtava primjećuju se iste patološke promjene kao i kod strujnog udara. Žrtva gubi svijest, pada, mogu se javiti konvulzije, disanje i rad srca često prestaju. Na tijelu se obično mogu naći "trenutne oznake", tačke ulaska i izlaska struje. U slučaju smrtnog ishoda, uzrok prestanka osnovnih vitalnih funkcija je nagli prestanak disanja i rada srca, od direktnog djelovanja groma na respiratorne i vazomotorne centre duguljaste moždine. Na koži često ostaju takozvani znaci munje, drvolike svijetloružičaste ili crvene pruge koje nestaju kada se pritisne prstima (postoje 1-2 dana nakon smrti). Oni su rezultat širenja kapilara u zoni munjevitog kontakta sa tijelom.

Munja putuje u stablu stazom najmanjeg električnog otpora, uz oslobađanje velike količine toplote, pretvarajući vodu u paru, koja cepa deblo drveta ili češće otkida delove kore sa njega, pokazujući put od munje. U narednim sezonama, drveće obično regenerira oštećeno tkivo i može zatvoriti cijelu ranu, ostavljajući samo vertikalni ožiljak. Ako je šteta preozbiljna, vjetar i štetočine će na kraju ubiti drvo. Drveće je prirodni gromobran i poznato je da pruža zaštitu od groma za obližnje zgrade. Zasađeno u blizini zgrade, visoka stabla hvataju munje, a visoka biomasa korijenskog sistema pomaže u uzemljivanju udara groma.

Iz tog razloga, ne možete se sakriti od kiše ispod drveća tokom grmljavine, posebno ispod visokih ili pojedinačnih stabala na otvorenim površinama.

Od drveća pogođenog gromom prave se muzički instrumenti koji im pripisuju jedinstvena svojstva.

Rasvjetne i elektro instalacije

Udari groma su velika opasnost za električnu i elektronsku opremu. Direktnim udarom groma u žice dolazi do prenapona u liniji, što uzrokuje uništavanje izolacije električne opreme, a velike struje uzrokuju toplinsko oštećenje vodiča. Za zaštitu od udara groma, električne trafostanice i distributivne mreže opremljene su raznim vrstama zaštitne opreme kao što su odvodnici, nelinearni prigušivači prenapona, dugotrajni odvodniki varnica. Gromobran i žice za uzemljenje koriste se za zaštitu od direktnog udara groma. Za elektronske uređaje opasan je i elektromagnetski impuls koji stvara grom.

Munje i avijacija

Atmosferski elektricitet općenito, a posebno munje, predstavljaju značajnu prijetnju avijaciji. Udar groma u letjelicu uzrokuje strujanje velike struje kroz njegove strukturne elemente, što može uzrokovati njihovo uništenje, požar u rezervoarima za gorivo, kvar opreme i smrt ljudi. Da bi se smanjio rizik, metalni elementi vanjske obloge aviona pažljivo su međusobno električni povezani, a nemetalni elementi su metalizirani. Tako je osiguran nizak električni otpor kućišta. Za odvod struje groma i druge atmosferske struje iz tijela, avioni su opremljeni odvodnicima.

Zbog činjenice da električni kapacitet aviona u vazduhu je malo, pražnjenje "oblak-vazdušna" ima znatno manju energiju u odnosu na pražnjenje "oblak-zemlja". Munja je najopasnija za nisko leteću letjelicu ili helikopter, jer u tom slučaju letjelica može igrati ulogu provodnika struje groma od oblaka do zemlje. Poznato je da avione na velikim visinama relativno često pogađa grom, a ipak su slučajevi nezgoda iz tog razloga rijetki. Istovremeno, ima dosta slučajeva udara groma u avione prilikom polijetanja i slijetanja, kao i na parkingu, što je završilo katastrofama ili uništenjem letjelice.

Munje i površinski brodovi

Grom takođe predstavlja veliku opasnost za površinske brodove s obzirom na to da su potonji uzdignuti iznad površine mora i imaju mnogo oštrih elemenata (jarboli, antene), koji su koncentratori jakosti električnog polja. U danima drvenih jedrilica s visokim otpornost trupa, udar groma je gotovo uvijek završio tragično za brod: brod je izgorio ili se srušio, ljudi su umrli od strujnog udara. Čelični brodovi sa zakovicama također su bili osjetljivi na munje. Visoka otpornost spojeva zakovica izazvala je značajno lokalno stvaranje topline, što je dovelo do pojave električnog luka, požara, uništenja zakovica i pojave curenja vode iz kućišta.

Zavareni trup modernih brodova ima nizak otpor i osigurava sigurno širenje struje groma. Izbočeni elementi nadgradnje modernih brodova pouzdano su električno povezani s trupom i osiguravaju sigurno širenje struje groma.

Ljudska aktivnost uzrokuje munje

U zemaljskoj nuklearnoj eksploziji, djelić sekunde prije dolaska na granicu vatrene hemisfere nekoliko stotina metara (~ 400-700 m u poređenju sa eksplozijom od 10,4 Mt) od centra, gama zračenje koje je dostigao centar proizvodi elektromagnetni impuls jačine od ~ 100-1000 kV/m, izazivajući pražnjenja munje, udarajući od zemlje prema gore prije dolaska granice vatrene hemisfere.

vidi takođe

Bilješke

Ermakov V.I., Stozhkov Yu.I. Fizika grmljavinskih oblaka // Institut za fiziku njima. P.N. Lebedev, RAS, M.2004: 37
Kosmički zraci krivi za munje Lenta.Ru, 09.02.2009
Crveni vilenjaci i plavi mlaznjaci
ELVES, prajmer: jonosfersko zagrevanje elektromagnetnim impulsima od groma
Fraktalni modeli plavih mlaznica, plavi starteri pokazuju sličnost, razlike u odnosu na crvene duhove
V.P. Paško, mr. Stanley, J.D. Matthews, SAD Inan i T.G. Wood (14. mart 2002.) "Električno pražnjenje od vrha grmljavinskog oblaka do donje jonosfere," Priroda, vol. 416, str. 152-154.
Pojavu NLO-a objasnili su duhovi. lenta.ru (24.02.2009). Arhivirano iz originala 23. avgusta 2011. Pristupljeno 16. januara 2010.
John E. Oliver Enciklopedija svjetske klimatologije. - National Oceanic and Atmospheric Administration, 2005. - ISBN 978-1-4020-3264-6
. Nacionalna uprava za okeane i atmosferu. arhivirano
. NASA Science. naučne vesti. (5. decembar 2001.). Arhivirano iz originala 23. avgusta 2011. Pristupljeno 15. aprila 2011.
K. BOGDANOV "MUNJA: VIŠE PITANJA NEGO ODGOVORA". "Nauka i život" br. 2, 2007
Zhivlyuk Yu.N., Mandelstam S.L. O temperaturi munje i jačini groma // ZhETF. 1961. Tom 40, br. 2. S. 483-487.
N. A. Kun "Legende i mitovi antičke Grčke" LLC "AST Publishing House" 2005-538, str. ISBN 5-17-005305-3 str. 35-36.

	munja u Vikirječniku
	Kategorija:Grom na Wikimedia Commons