A két leghíresebb villámtípus - a lineáris és a golyós - mellett számos kevéssé ismert és kevéssé tanulmányozott - gyöngyös, sprite, áram- és kéksugár, ülőkisülés, Szent Elmo tüze. Mindegyik ilyen típusú villámnak megvannak a maga sajátosságai. jellemzőkés veszélyt jelent az emberekre és az épületekre.
Golyóvillám
A gömbvillám egy 12-25 centiméter átlagos átmérőjű világító gömbhöz hasonlít, amely tetszőleges irányban képes a levegőben mozogni. A gömbvillámok átlagos élettartamát 3-5 másodpercre becsülik, azonban bizonyítékok vannak arra, hogy a gömbvillám élettartama akár 30 másodperc is lehet. A gömbvillámhoz szokatlan jelenség társul - a kis tömegű fémtárgyak a kisülés közvetlen közelében súlytalanná válnak. Szemtanúk például többször megjegyezték, hogy amikor gömbvillámmal találkoztak, gyűrűk csúsztak ki a kezükből.
A gömbvillámot a tudomány még nem vizsgálta kellőképpen. Jelenleg intenzív kísérletek folynak speciális laboratóriumokban mesterséges gömbvillám előállítására.
jelenlegi fúvókák
A jelenlegi fúvókák nem feltétlenül zivatar idején jelennek meg – tiszta időben, erős széllel is megjelenhetnek, nehezen látható kék villanások formájában.
Szent Elmo tüze
St. Elmo tüzei lenyűgöznek szépségükkel. Leggyakrabban a tornyok és a hajóárbocok tornyai körül sajátos izzás formájában figyelhetők meg. A régi időkben ezt a jelenséget isteni jelként értelmezték. A legenda szerint a Szent Elmo-templom plébánosai egykor szokatlan fényt láttak az egyik torony keresztje körül. Így ez a fajta váladék kapta a modern nevét. Ezt azonban korábban is megfigyelték. Már az ókori görög szövegekben is találunk bizonyítékot „Castor és Pollux tüzére”, amelyeket jó előjelnek tartottak.
A jelenség fizikai jelentése meglehetősen prózai. Az izzás száraz és erősen villamosított légkörben jelentkezik, amikor az elektromágneses tér intenzitása eléri a több tíz vagy százezer voltot méterenként. A ragyogás akkor jelentkezik, ha dielektromos részecskék vannak a levegőben - hó, homok, por. Dörzsölődnek egymáshoz, ezáltal fokozzák a feszültséget. elektromos mező. Ennek eredményeként jellegzetes izzás jelenik meg a levegőben.
Sprite
Az 1990-es évek közepén nyitották meg új típusú villámkisülés. 60 km-es tengerszint feletti magasságban rögzítették rövid optikai villanások formájában. Sprite-nek hívták őket. A sprite színe és alakja nagyon eltérő lehet. A tudósok még mindig keveset tudnak erről a jelenségről. Csak annyit tudni, hogy előfordulásuk az ionoszféra és a zivatarfelhők között futó kisülésekkel függ össze. A sprite-ok tanulmányozásának nehézsége az, hogy olyan magasságban jelennek meg, ahol nehéz rögzíteni őket mind szondák és rakéták, mind műholdak segítségével.
Úgy gondolják, hogy a sprite csak erős zivatarok felett fordul elő, és a föld és a felhők közötti szupererős kisülések váltják ki őket.
elfek
A tündék hatalmas kúp alakú villanások, halvány izzással. Átmérőjük elérheti a 400 kilométert. Az elfek közvetlenül a zivatarfelhő felett jelennek meg, és akár 100 kilométeres magasságot is elérhetnek. A kisütés időtartama legfeljebb 5 milliszekundum.
Fúvókák
ezek csövek és kúp alakú kisülések, amelyek magassága elérheti a 70 kilométert, a fúvókák fennállásának időtartama megközelítőleg megegyezik a tündékével.
Elem – egyszerűen elvarázsol érthetetlenségében. És ősidők óta a villámlás inspirálta a költőket, hogy híres remekműveket alkossanak. Emlékezzen legalább Tyutchev következő soraira:
"Imádom a május eleji vihart,
Amikor tavasz, az első mennydörgés,
Mintha hancúrozna és játszana,
Dübörög a kék égen."
A fizikusoknak azonban megvan a maguk romantikája - számok, képletek, számítások. A villámlás jelenségét is tényekre bontották. És éppen emiatt a következő villámtípusokat emelhetjük ki ma.
Lineáris villám (felhő-föld)
Az ilyen villámok kisülése a felhők között történik. Sőt, előfordulhat mind a felhő és a talaj között, mind a felhők belsejében. Hossza általában nem haladja meg a 3 métert, azonban 20 méteres jelenségeket is megfigyeltek.
Ez a típus a leggyakoribb, és szaggatott vonal alakú, amelyből több ág is van. Színe gyakran fehér, de vannak sárga, sőt kék változatai is.
Villám föld-felhő
Az ilyen villámok kialakulásának oka az elektrosztatikus kisülés felhalmozódása a Föld legmagasabb objektumának tetején. Így válik „étvágygerjesztő” csalivá a felhő és a feltöltött tárgy közötti légrésen áttörő villámok számára.
Más szóval, minél magasabb a tárgy, annál valószínűbb, hogy villámcsapdá válik, ezért soha ne bújj el a rossz időjárás elől magas fák alá.
villámló felhő-felhő
Az ilyen jelenségek a felhők közötti villámok (lényegében elektromos töltések) „cseréje” eredményeként jelentkeznek. Ezt elég könnyű megmagyarázni, mivel a felhő teteje pozitív, míg az alja negatív töltésű. Ennek eredményeként a közeli felhők időnként „lelövik” ezeket a töltéseket.
De itt érdemes elmondani, hogy elég gyakran látni villámot, amely áttör egy felhőn, de amikor egyik felhőből a másikba jön, akkor ritkábban lehet észrevenni.
Vízszintes cipzárak
Amint azt sejteni lehetett, az ilyen villám nem éri a földet, hanem az égbolt teljes felületére terjed. Talán ez az egyik leglátványosabb jelenség. De ugyanakkor éppen az ilyen kisülés a legerősebb, és nagy veszélyt jelent az élőkre.
Szalagos cipzár
Ilyen természeti jelenség több villámcsapásból áll, amelyek pontosan párhuzamosan futnak egymással. Megjelenésük oka a szélerő hatásában rejlik, amely minden egyes villámban kiterjesztheti a plazmacsatornákat, aminek következtében ilyen differenciált lehetőségek jelennek meg.
Gyöngyös villám
Ez a villámlás legritkább változata. És előfordulásának okait a tudósok nem ismerik. És a helyzet az, hogy szaggatott vonal jelöli, nem folytonos vonal. Feltételezhető, hogy egyes szakaszai a föld felé vezető úton lehűlnek. És ennek eredményeként a közönséges villám gyöngyössé válik. De te magad is egyetérthetsz azzal, hogy a magyarázat legalábbis furcsának tűnik.
Golyóvillám
Ez a jelenség legendás, különösen az, hogy elégethetik vagy megsemmisíthetik az ékszereket. Természetesen veszélyesek az emberre, de a történetek többsége csak kitalált horrortörténet.
sprite villám
Figyelemre méltó, hogy ezek a villámok a felhők felett alakulnak ki, körülbelül 100 km magasságban. Sajnos keveset tudunk róluk. És bár a repülés megjelenésével és fejlődésével váltak ismertté, erről a lenyűgöző jelenségről készült fényképek csak most váltak elérhetővé.
Vulkanikus
Ezek az utolsó típusú villámok, amelyeket figyelembe veszünk. Vulkánkitörések során fordulnak elő. A tudósok ezt a jelenséget azzal szokták magyarázni, hogy a keletkező porkupola a légkör több rétegén egyszerre áttör, és mivel kolosszális töltést hordoz magában, természetesen zavarokat okoz.
A leírt jelenségek mindegyike nagyon látványos és elbűvölő. De ugyanakkor szépségük halálos az ember számára. Ezért csak gyönyörködhetünk a természet felfoghatatlan erejében, és megpróbálhatjuk lefegyverezni magunkat a tomboló elemektől.
Hányféle villám létezik a valóságban? Kiderült, hogy több mint tíz faj létezik, és ezek közül a legérdekesebbeket adjuk meg ebben a cikkben. Természetesen nemcsak csupasz tények vannak itt, hanem valódi fényképek is a valódi villámokról.
Tehát a villámok típusait sorrendben kell figyelembe venni, a leggyakoribb lineáris villámtól a legritkább villámlásig. Mindegyik villámtípushoz tartozik egy vagy több fénykép, amelyek segítenek megérteni, mi is az ilyen villám.
L fagyvillám (felhő-föld)
Hogyan lehet ilyen villámokat szerezni? Igen, ez nagyon egyszerű – mindössze pár száz köbkilométer levegőre van szükség, a villám kialakulásához elegendő magasságra és egy erős hőmotorra – nos, például a Földre. Kész? Most vegye ki a levegőt, és kezdje el felmelegíteni. Amikor emelkedni kezd, minden emelkedési méternél a felmelegített levegő lehűl, fokozatosan egyre hidegebbé válik. A víz egyre nagyobb cseppekké kondenzálódik, és zivatarfelhőket képez. Emlékszel azokra a sötét felhőkre a horizont felett, amelyek láttán elhallgatnak a madarak, és abbahagyják a fák susogását? Tehát ezek azok a zivatarfelhők, amelyek villámlást és mennydörgést okoznak.
A tudósok úgy vélik, hogy a villámlás a felhőben lévő elektronok eloszlása következtében jön létre, általában pozitív töltésűek a felhő tetejéről, és negatív töltésűek. Az eredmény egy nagyon erős kondenzátor, amely időről időre kisüthet a közönséges levegő hirtelen plazmává történő átalakulása következtében (ez a zivatarfelhőkhöz közeli légköri rétegek egyre erősebb ionizációjának köszönhető). A plazma sajátos csatornákat képez, amelyek a földhöz kapcsolva kiváló elektromos vezetőként szolgálnak. A felhők folyamatosan kisülnek ezeken a csatornákon keresztül, és ezeknek a légköri jelenségeknek a külső megnyilvánulásait villámlás formájában látjuk.
A töltés (villám) áthaladási helyén egyébként a levegő hőmérséklete eléri a 30 000 fokot, a villám terjedési sebessége pedig 200 000 kilométer per óra. Általában néhány villám elég volt ahhoz, hogy egy kisvárost több hónapig árammal töltsön el.
És vannak ilyen villámok. A Föld legmagasabb objektumának tetején felhalmozódó elektrosztatikus töltés eredményeként jönnek létre, ami nagyon "vonzóvá" teszi a villámlás számára. Az ilyen villámok a töltött tárgy teteje és a zivatarfelhő alja közötti légrés „átszúrása” eredményeként jönnek létre.
Minél magasabb a tárgy, annál valószínűbb, hogy villámcsapás éri. Tehát az igazat mondják - nem szabad elbújni az eső elől a magas fák alatt.
Igen, az egyes felhők villámlással „cserélődhetnek”, elektromos töltésekkel ütközhetnek egymásba. Egyszerű – mivel a felhő felső része pozitívan, az alsó része pedig negatívan töltődik, a közeli zivatarfelhők elektromos töltéssel lőhetik egymást.
Meglehetősen gyakori, hogy a villám áttör egy felhőn, és sokkal ritkább, hogy a villám átjusson egyik felhőből a másikba.
Ez a villám nem ér földet, vízszintesen terjed az égen. Néha az ilyen villámlás átterjedhet a tiszta égbolton, egyetlen zivatarfelhőből is. Az ilyen villámlás nagyon erős és nagyon veszélyes.
Ez a villám úgy néz ki, mint több egymással párhuzamosan futó villám. Kialakulásukban nincs semmi rejtély - ha erős szél fúj, az kitágíthatja a plazmacsatornákat, amiről fentebb írtunk, és ennek eredményeként ilyen differenciált villám alakul ki.
Ez egy nagyon-nagyon ritka villám, létezik, igen, de hogy hogyan keletkezik, az még csak sejtheti. A tudósok azt sugallják, hogy a pontozott villámok a villámpálya egyes szakaszainak gyors lehűlése következtében jönnek létre, ami a közönséges villámokat pontozott villámokká változtatja. Amint látja, ezt a magyarázatot egyértelműen javítani és kiegészíteni kell.
Eddig csak arról beszéltünk, hogy mi történik a felhők alatt, vagy azok szintjén. De kiderül, hogy bizonyos típusú villámok magasabbak, mint a felhők. A sugárhajtású repülőgépek megjelenése óta ismerték őket, de ezeket a villámokat csak 1994-ben fényképezték és filmezték le. Leginkább úgy néznek ki, mint a medúza, igaz? Az ilyen villámok kialakulásának magassága körülbelül 100 kilométer. Egyelőre nem nagyon világos, hogy mik ezek.
Itt vannak fotók, sőt videók az egyedi sprite villámról. Nagyon szép.
Vannak, akik azt állítják, hogy a gömbvillám nem létezik. Mások tűzgolyókról készült videókat tesznek közzé a YouTube-on, és bebizonyítják, hogy mindez valóságos. Általánosságban elmondható, hogy a tudósok még nincsenek szilárdan meggyőződve a gömbvillám létezéséről, és valóságuk leghíresebb bizonyítéka egy japán diák által készített fotó.
Ez elvileg nem villámlás, hanem egyszerűen egy izzó kisülés jelensége különböző éles tárgyak végén. St. Elmo tüzeit az ókorban ismerték, most részletesen leírják és filmre is örökítik.
Ezek nagyon szép villámok, amelyek egy vulkánkitörés során jelennek meg. Valószínűleg a töltött gáz-por kupola, amely egyszerre több légköri rétegbe is behatol, zavarokat okoz, hiszen maga is meglehetősen jelentős töltést hordoz. Nagyon jól néz ki az egész, de hátborzongató. A tudósok még nem tudják pontosan, miért alakul ki ilyen villám, és egyszerre több elmélet is létezik, amelyek közül az egyiket fentebb vázoljuk.
Íme néhány érdekes tény a villámról, amelyeket nem gyakran publikálnak:
* A tipikus villámlás körülbelül negyed másodpercig tart, és 3-4 kisülésből áll.
* Egy átlagos zivatar 40 km/h sebességgel halad.
* Jelenleg 1800 zivatar van a világon.
* Az amerikai Empire State Buildingbe évente átlagosan 23 alkalommal csap be villám.
* A villám átlagosan 5-10 ezer repülési óránként csap be a repülőgépbe.
* A villámcsapás valószínűsége 1:2 000 000. Mindannyiunknak ugyanannyi az esélye, hogy meghalunk az ágyból való kiesés következtében.
* Annak a valószínűsége, hogy életében legalább egyszer látunk gömbvillámot, 1 a 10 000-hez.
* Az embereket, akiket villámcsapott, Isten megjelöltnek tekintette. És ha meghaltak, állítólag egyenesen a mennybe kerültek. Az ókorban a villámlás áldozatait a halál helyén temették el.
Mi a teendő, ha közeledik a villám?
A házban
* Zárjon be minden ablakot és ajtót.
* Húzza ki az összes elektromos készüléket. Ne érintse meg őket, beleértve a telefonokat is, zivatar idején.
* Tartsa távol a fürdőkádtól, csapteleptől és mosdókagylótól, mivel a fémcsövek elektromos áramot vezethetnek.
* Ha berepült a szobába gömbvillám, próbáljon meg gyorsan kiszállni, és becsukja az ajtót a másik oldalon. Ha nem, legalább fagyassza le a helyén.
Az utcán
* Próbáljon bemenni a házba vagy az autóba. Ne érintse meg az autó fémrészeit. Az autót nem szabad fa alá parkolni: hirtelen villám csap bele, és a fa pont rád dől.
* Ha nincs menedék, menj ki a szabadba, és lehajolva bújj hozzá a földhöz. De nem lehet csak úgy lefeküdni!
* Az erdőben jobb, ha alacsony bokrok alá bújunk. SOHA ne álljon szabadon álló fa alá.
* Kerülje a tornyokat, kerítéseket, magas fákat, telefon- és elektromos vezetékeket, buszmegállókat.
* Maradjon távol a kerékpároktól, grillsütőktől és egyéb fémtárgyaktól.
* Tartsa távol a tótól, folyótól vagy más víztestektől.
* Távolítson el minden fémet magáról.
* Ne álljon a tömegben.
* Ha nyílt területen tartózkodik, és hirtelen úgy érzi, hogy feláll a haja, vagy furcsa zajt hall a tárgyakból (ez azt jelenti, hogy villámcsapás készül!), hajoljon előre térdre tett kézzel (de ne a földön) ). A lábak legyenek együtt, a sarkok egymáshoz nyomódjanak (ha a lábak nem érintkeznek, a váladék áthalad a testen).
* Ha egy zivatar elkapott egy csónakban, és már nincs ideje a partra úszni, hajoljon le a csónak aljára, csatlakoztassa a lábát, és takarja be a fejét és a fülét.
A villámok fajtái
a) A legtöbb villámlás felhő és a Föld felszíne, azonban a felhők között villámok is előfordulnak. Ezeket a villámok mindegyikét lineárisnak nevezik. Egy egyedi lineáris villám hossza kilométerben mérhető.
- b) A villám egy másik fajtája a szalagvillám. Ebben az esetben a következő kép, mintha több, szinte egyforma lineáris villám lenne egymáshoz képest eltolva.
- c) Észrevették, hogy a villámcsapás esetenként több tíz méter hosszú, külön világító szakaszokra bomlik fel. Ezt a jelenséget gyöngyvillámnak nevezik. Malan (1961) szerint ezt a fajta villámlást egy elhúzódó kisüléssel magyarázzák, amely után a ragyogás erősebbnek tűnik azon a helyen, ahol a csatorna a megfigyelő irányába hajlik, és a végével maga felé figyeli. . És Yuman (1962) úgy vélte, hogy ezt a jelenséget a "ping-effektus" példájának kell tekinteni, amely a kisülési oszlop sugarának periodikus változásából áll, több mikroszekundumos periódussal.
- d) A gömbvillám, amely a legtitokzatosabb természeti jelenség.
Lineáris villámok fizikája
A lineáris villám olyan impulzusok sorozata, amelyek gyorsan követik egymást. Minden impulzus a felhő és a talaj közötti légrés felbomlása, amely szikrakisülés formájában jelentkezik. Nézzük először az első impulzust. Kialakulásának két szakasza van: először a felhő és a talaj között kisülési csatorna jön létre, majd a kialakult csatornán gyorsan áthalad egy főáram-impulzus.
Az első szakasz a kisülési csatorna kialakítása. Minden azzal kezdődik, hogy a felhő alsó részében nagyon nagy intenzitású elektromos mező képződik - 105 ... 106 V / m.
A szabad elektronok hatalmas gyorsulásokat kapnak ilyen térben. Ezek a gyorsulások lefelé irányulnak, mivel a felhő alsó része negatív töltésű, míg a Föld felszíne pozitív töltésű. Az első ütközéstől a következőig vezető úton az elektronok jelentős mértékűre tesznek szert kinetikus energia. Ezért atomokkal vagy molekulákkal ütközve ionizálják azokat. Ennek eredményeként új (másodlagos) elektronok születnek, amelyek viszont a felhőmezőben felgyorsulnak, majd ütközések során új atomokat és molekulákat ionizálnak. Gyors elektronok teljes lavinája keletkezik, felhőket képezve az "alul", plazma "szálakat" - egy streamert.
A streamerek egymással egyesülve egy plazmacsatornát hoznak létre, amelyen a fő áramimpulzus áthalad.
Ez a plazmacsatorna, amely a felhő "aljáról" a föld felszínére fejlődik, tele van szabad elektronokkal és ionokkal, ezért jól tudja vezetni az elektromos áramot. Vezetőnek, vagy inkább lépésvezetőnek hívják. Az a tény, hogy a csatorna nem simán alakul ki, hanem ugrásokban - „lépésekben”.
Hogy miért vannak szünetek a vezető mozgásában, sőt, viszonylag szabályosak, azt pontosan nem tudni. Számos elmélet létezik a lépésvezérekről.
1938-ban Schonlund két lehetséges magyarázatot terjesztett elő a vezető lépcsőzetes természetét okozó késedelemre. Az egyik szerint az elektronoknak lefelé kell mozogniuk a vezető streamer (pilóta) csatornáján. Az elektronok egy részét azonban befogják az atomok és a pozitív töltésű ionok, így némi időbe telik, amíg az új előrehaladó elektronok belépnek, mielőtt az áram folytatódásához elegendő potenciálgradiens jön létre. Egy másik nézőpont szerint időbe telik, amíg a pozitív töltésű ionok felhalmozódnak a vezetőcsatorna feje alatt, és így kellő potenciál gradienst hoznak létre rajta. De a vezető feje közelében végbemenő fizikai folyamatok teljesen érthetőek. A felhő alatti térerősség meglehetősen nagy - V/m; a közvetlenül a vezető feje előtti térben még nagyobb. A vezetőfej közelében lévő erős elektromos mezőben a levegő atomjai és molekulái intenzív ionizációt okoznak. Ez egyrészt az atomok és molekulák vezérből kibocsátott gyors elektronok általi bombázása (ún. ütközésionizáció), másrészt a vezető által kibocsátott ultraibolya sugárzás fotonjainak atomok és molekulák általi abszorpciója miatt következik be. fotoionizáció). A vezér útján talált levegő atomok és molekulák intenzív ionizációja miatt a plazmacsatorna megnő, a vezető a föld felszínére kerül.
Az útközbeni megállásokat figyelembe véve a vezetőnek 10…20 ms kellett ahhoz, hogy a felhő és a talajfelszín között 1 km távolságban elérje a talajt. Most a felhő egy plazmacsatornán keresztül kapcsolódik a talajhoz, amely tökéletesen vezeti az áramot. Az ionizált gáz csatornája mintegy rövidre zárta a felhőt a földdel. Ezzel befejeződik a kezdeti impulzus fejlődésének első szakasza.
A második szakasz gyors és erőteljes. A főáram végigszáguld a vezető által kijelölt úton. Az áramimpulzus körülbelül 0,1 ms-ig tart. Az áramerősség eléri az A nagyságrendű értékeket. Jelentős mennyiségű energia szabadul fel (akár J-ig). A gáz hőmérséklete a csatornában eléri. Ebben a pillanatban születik meg az a rendkívül erős fény, amelyet a villámkisülésben észlelünk, és mennydörgés hallatszik, amelyet a hirtelen felhevült gáz hirtelen kitágulása okoz.
Lényeges, hogy a plazmacsatorna izzása és felmelegedése is a talajtól a felhő felé haladva fejlődjön, azaz. felfelé. Ennek a jelenségnek a magyarázatára a teljes csatornát feltételesen több részre osztjuk. Amint a csatorna kialakul (a vezető feje a földre ért), először is a legalsó részén lévő elektronok ugranak le; ezért a csatorna alsó része először világít és melegszik fel. Ekkor a következő (a csatorna magasabb részéből) érkező elektronok a földre rohannak; elkezdődik az izzás, és ez a rész felmelegszik. És így fokozatosan - alulról felfelé - egyre több elektron vesz részt a föld felé irányuló mozgásban; ennek következtében a csatorna izzása és melegítése felfelé terjed. A főáram impulzusának letelte után 10-50 ms szünet következik be. Ezalatt a csatorna gyakorlatilag kialszik, hőmérséklete megközelítőleg csökken, a csatorna ionizációs foka jelentősen csökken.
Ha a szokásosnál több idő telik el az egymást követő villámcsapások között, az ionizáció mértéke olyan alacsony lehet, különösen a csatorna alsó részén, hogy új pilótára van szükség a levegő újraionizálásához. Ez megmagyarázza a vezetők alsó végén lévő lépcsők kialakulásának egyedi eseteit, amelyek nem az első, hanem az azt követő fő villámcsapásokat megelőzik.
Az ókori emberek nem mindig tekintették a zivatart és a villámlást, valamint a kísérő mennydörgést az istenek haragjának megnyilvánulásának. Például a helléneknél a mennydörgés és a villámlás a legfőbb hatalom jelképe volt, míg az etruszkok jeleknek: ha keletről villámot láttak, az azt jelentette, hogy minden rendben lesz, ha pedig nyugaton szikrázott, ill. északnyugat, fordítva.
Az etruszkok ötletét átvették a rómaiak, akik meg voltak győződve arról, hogy egy jobb oldali villámcsapás elegendő ok arra, hogy minden tervet egy nappal elhalasszon. A japánok érdekesen értelmezték a mennyei szikrákat. Két vadzsrát (villámot) tartottak Aizen-meo, az együttérzés istenének szimbólumának: az egyik szikra az istenség fején volt, a másikat a kezében tartotta, elnyomva vele az emberiség minden negatív vágyát.
A villám egy hatalmas elektromos kisülés, amelyet mindig villámlás és mennydörgés kísér (a légkörben jól látható egy fára emlékeztető fénylő kisülési csatorna). Ugyanakkor egy villámlás szinte soha nem egy, általában kettő, három követi, és gyakran elér több tíz szikrát.
Ezek a kisülések szinte mindig gomolyfelhőkben, esetenként nagy rétegfelhőkben képződnek: a felső határ gyakran eléri a hét kilométert a bolygó felszíne felett, míg az alsó rész szinte érintheti a talajt, nem marad ötszáz méternél magasabban. Villám keletkezhet egy felhőben és a közeli villamosított felhők között, valamint a felhő és a talaj között.
Egy zivatarfelhő áll össze egy nagy szám jégtáblák formájában lecsapódó gőz (három kilométert meghaladó magasságban szinte mindig jégkristályok, mivel itt a hőmérséklet nem emelkedik nulla fölé). Mielőtt a felhőből zivatar válna, jégkristályok kezdenek aktívan mozogni benne, miközben a felforrósodott felületről felszálló meleg levegőáramok segítik a mozgást.
A légtömegek kisebb jégdarabokat visznek felfelé, amelyek mozgás közben folyamatosan nagyobb kristályokkal ütköznek. Ennek eredményeként a kisebb kristályok pozitív töltésűek, a nagyobbak negatívan.
Miután a kis jégkristályok felül, a nagyok alul gyűlnek össze, a felhő felső része pozitív, az alsó része negatív töltésű. Így az elektromos térerősség a felhőben rendkívül magas értékeket ér el: egy millió voltot méterenként.
Amikor ezek az ellentétes töltésű régiók ütköznek egymással, az érintkezési pontokon az ionok és az elektronok egy csatornát képeznek, amelyen keresztül minden töltött elem lefelé rohan, és elektromos kisülés keletkezik - villámlás. Ekkor olyan erős energia szabadul fel, hogy ereje elegendő lenne egy 100 wattos izzó 90 napig tartó áramellátására.
A csatorna közel 30 000 Celsius-fokra, a Nap hőmérsékletének ötszörösére melegszik fel, erős fényt produkálva (a villanás jellemzően csak háromnegyed másodpercig tart). A csatorna kialakulása után a zivatarfelhő kisülni kezd: az első kisülést két, három, négy vagy több szikra követi.
A villámcsapás robbanáshoz hasonlít, és lökéshullám kialakulását idézi elő, ami rendkívül veszélyes minden élőlény számára, amely a csatorna közelében találja magát. A magától néhány méterre lévő legerősebb elektromos kisülés lökéshulláma közvetlen áramütés nélkül is képes fát törni, sérülést vagy agyrázkódást okozni:
- A csatornától legfeljebb 0,5 m távolságban a villámlás elpusztíthatja a gyenge szerkezeteket és megsérülhet az ember;
- 5 méteres távolságig az épületek érintetlenek maradnak, de kiüthetik az ablakokat és elkábíthatják az embert;
- Nagy távolságokon a lökéshullám nem jár negatív következményekkel, és hanghullámmá alakul, amelyet mennydörgésnek neveznek.
Mennydörgés gördül
Néhány másodperccel a villámcsapás rögzítése után a csatorna mentén megnövekedett nyomás miatt a légkör 30 ezer Celsius-fokra melegszik fel. Ennek eredményeként a levegő robbanásszerű rezgései keletkeznek, és mennydörgés lép fel. A mennydörgés és a villámlás szorosan összefügg egymással: a kisülés hossza gyakran körülbelül nyolc kilométer, így a különböző részeiről érkező hangok különböző időpontokban jutnak el, mennydörgéseket képezve.
Érdekes módon a mennydörgés és a villámlás között eltelt idő mérésével megtudhatja, milyen messze van a zivatar epicentruma a megfigyelőtől.
Ehhez meg kell szoroznia a villámlás és a mennydörgés közötti időt a hangsebességgel, amely 300 és 360 m / s között van (például ha az időintervallum két másodperc, akkor a zivatar epicentruma egy kicsit több mint 600 méterre a megfigyelőtől, és ha három, akkor kilométer távolságra). Ez segít meghatározni, hogy a vihar távolodik-e vagy közeledik.
Csodálatos tűzgolyó
Az egyik legkevésbé tanulmányozott, és ezért a természet legtitokzatosabb jelensége a gömbvillám - egy világító plazmagolyó, amely a levegőben mozog. Rejtélyes, mert a gömbvillám keletkezésének elve máig ismeretlen: annak ellenére, hogy van nagy szám hipotézisek, amelyek megmagyarázzák e csodálatos természeti jelenség megjelenésének okait, mindegyik ellen volt kifogás. A tudósok nem tudták kísérleti úton elérni a gömbvillám kialakulását.
A gömbvillám hosszú ideig képes létezni, és előre nem látható pályán mozogni. Például eléggé képes néhány másodpercig a levegőben lógni, majd oldalra rohanni.
Az egyszerű kisüléssel ellentétben mindig van egy plazmagolyó: addig, amíg két vagy több villámlást nem rögzítettek egyszerre. A gömbvillámok mérete 10-20 cm A gömbvillámok jellemzői a fehér, narancssárga vagy kék tónusok, bár gyakran előfordulnak más színek is, a feketéig.
A tudósok még nem határozták meg a gömbvillám hőmérsékleti mutatóit: annak ellenére, hogy számításaik szerint száz és ezer Celsius-fok között kellene ingadoznia, a jelenséghez közel álló emberek nem érezték a gömbvillámból áradó meleget. .
A jelenség tanulmányozásának fő nehézsége az, hogy a tudósoknak ritkán sikerül kijavítaniuk a megjelenését, és a szemtanúk vallomásai gyakran megkérdőjelezik azt a tényt, hogy az általuk megfigyelt jelenség valóban gömbvillám volt. Először is, a vallomások eltérnek a megjelenés körülményeiről: alapvetően zivatar idején volt látható.
A jelek szerint szép napon is megjelenhet a gömbvillám: leereszkedhet a felhőkből, felbukkanhat a levegőben, vagy valamilyen tárgy (fa vagy oszlop) hatására jelenhet meg.
A gömbvillámok másik jellegzetessége, hogy behatol a zárt helyiségekbe is, még pilótafülkében is előfordult már (a tűzgolyó áthatol az ablakokon, leereszkedhet a szellőzőcsatornákon keresztül, és akár a konnektorból vagy a tévéből is kirepülhet). Többször dokumentáltak olyan helyzeteket is, amikor a plazmagolyót egy helyen rögzítették és folyamatosan ott jelent meg.
A gömbvillám megjelenése gyakran nem okoz gondot (csendben mozog a légáramlatokban, és elrepül vagy egy idő után eltűnik). De a szomorú következmények akkor is feltűntek, amikor felrobbant, azonnal elpárologtatta a közelben lévő folyadékot, megolvadt az üveg és a fém.
Lehetséges veszélyek
Mivel a gömbvillám megjelenése mindig váratlan, ha ezt az egyedülálló jelenséget látja a közelben, a legfontosabb, hogy ne essen pánikba, ne mozogjon élesen és ne szaladjon sehova: a tűzvillám nagyon érzékeny a levegő rezgéseire. Csendesen el kell hagyni a labda röppályáját, és meg kell próbálni a lehető legtávolabb maradni tőle. Ha valaki tartózkodik a szobában, lassan el kell sétálnia az ablaknyíláshoz, és ki kell nyitnia az ablakot: sok történet van, amikor egy veszélyes labda elhagyta a lakást.
A plazmagolyóba semmit nem lehet bedobni: eléggé felrobbanhat, és ez nem csak égési sérülésekkel vagy eszméletvesztéssel jár, hanem szívleállással is. Ha megtörtént, hogy az elektromos labda elkapta az embert, át kell vinni egy szellőztetett helyiségbe, melegebbre kell takarni, szívmasszázst kell végezni, mesterséges lélegeztetést kell végezni, és azonnal orvost kell hívni.
Mi a teendő zivatar esetén
Ha vihar kezdődik, és látja a villámlás közeledését, menedéket kell találnia, és el kell bújnia az időjárás elől: a villámcsapás gyakran végzetes, és ha az emberek túlélik, gyakran mozgássérültek maradnak.
Ha a közelben nincsenek épületek, és az ember abban az időben a mezőn tartózkodik, akkor figyelembe kell vennie, hogy jobb, ha egy barlangba bújik a zivatar elől. De tanácsos kerülni a magas fákat: a villám általában a legnagyobb növényt célozza meg, és ha a fák egyforma magasságúak, akkor beleesik valamibe, ami jobban vezeti az áramot.
A különálló épületek, építmények villámcsapás elleni védelmére általában magas árbocot szerelnek a közelükbe, melynek tetejére hegyes fémrúd van rögzítve, biztonságosan egy vastag dróthoz csatlakozik, a másik végén pedig egy fémtárgy van eltemetve a mélyben. talaj. A működési séma egyszerű: a zivatarfelhőből származó rúd mindig a felhővel ellentétes töltéssel töltődik fel, amely a vezetéken lefolyva a föld alatt semlegesíti a felhő töltését. Ezt az eszközt villámhárítónak hívják, és a városok és más emberi települések minden épületére felszerelik.