Hva er lineært og kulelyn? Typer lyn: lineær, intracloud, bakken

Federal Agency for Education

Statens utdanningsinstitusjon for høyere profesjonsutdanning

PETROZAVODSK STATSUNSITET

Lineært lyn.

Dens fødsel og bruksmetoder.

Petrozavodsk 2009

Liste over utøvere:

Egorova Elena,

1. årgang, gr.21102

Lebedev Pavel,

1. år, gruppe 21112

Shelegina Irina,

1. årgang, gr.21102

Lyn. Generell informasjon………………………………….4

Historie. Teorier om opprinnelse…………………………………5

Dannelse av lyn……………………………………………………………….6

Lyn. Generell informasjon

Lyn er en gnistutladning av statisk elektrisitet samlet i tordenskyer.

Lengden på lineært lyn er flere kilometer, men kan nå 20 km eller mer.

Formen på lynet ligner vanligvis på de forgrenede røttene til et tre som har vokst på himmelen.

Hovedlynkanalen har flere grener 2-3 km lange.

Diameteren på lynkanalen varierer fra 10 til 45 cm.

Varigheten av lynet er tideler av et sekund.

Gjennomsnittshastigheten på lynet er 150 km/s.

Strømstyrken inne i lynkanalen når 200 000 A.

Plasmatemperaturen i lyn overstiger 10 000 °C.

Den elektriske feltstyrken inne i en tordensky varierer fra 100 til 300 volt/cm, men før en lynutladning i individuelle små volumer kan den nå opp til 1600 volt/cm.

Den gjennomsnittlige ladningen til en tordensky er 30-50 coulombs. Hver lynutladning bærer fra 1 til 10 coulombs elektrisitet.

Sammen med de vanligste lineære lynene, er rakett-, perle- og balllyn noen ganger funnet. Rakettlyn observeres svært sjelden. Den varer i 1-1,5 sekunder og er en utladning som langsomt utvikler seg mellom skyene. Perlelyn er også en svært sjelden type lyn. Den har en total varighet på 0,5 sekunder og vises for øyet mot bakgrunnen av skyer i form av lysende rosenkranser med en diameter på ca. 7 cm Ball lyn i de fleste tilfeller er en sfærisk formasjon med en diameter på 10-20 cm jordoverflaten, og opptil 10 m i skyhøyde.

På jorden observeres i gjennomsnitt rundt 100 utladninger av lineært lyn hvert sekund. Den gjennomsnittlige kraften som brukes på hele jordens skala for dannelse av tordenvær er 1018 erg/sek. Det vil si at energien som frigjøres når nedbør faller fra en tordensky overskrider dens elektriske energi betydelig.

2. Historie om studiet av lynets natur og de første "teoriene" for å forklare dette naturfenomenet

Lyn og torden ble opprinnelig oppfattet av mennesker som et uttrykk for gudenes vilje og,

spesielt som en manifestasjon av Guds vrede. Samtidig, nysgjerrig menneske

sinnet har i lang tid prøvd å forstå naturen til lyn og torden, å forstå dem

naturlige årsaker. I gamle tider grunnet Aristoteles på dette. Ovenfor

Lucretius tenkte på lynets natur. Det er veldig naivt å forestille seg ham

forsøker å forklare torden som en konsekvens av at «skyene kolliderer der under

vindens angrep."

I mange århundrer, inkludert middelalderen, ble det antatt at lynet var en ild

damp fanget i vanndampen av skyer. Utvidende, bryter den gjennom dem på det meste

svakt punkt og suser raskt ned til jordoverflaten. I 1929 foreslo J. Simpson en teori som forklarer elektrifisering ved fragmentering av regndråper av luftstrømmer. Som et resultat av fragmentering lades de fallende større dråpene positivt, og de mindre som er igjen i den øvre delen av skyen lades negativt. I Charles Wilsons teori om fri ionisering antas det at elektrifisering skjer som et resultat av selektiv akkumulering av ioner av dråper i atmosfæren forskjellige størrelser. Det er mulig at elektrifiseringen av tordenskyer utføres av den kombinerte virkningen av alle disse mekanismene, og den viktigste er fallet av tilstrekkelig store partikler, elektrifisert ved friksjon med den atmosfæriske luften.

I 1752 beviste Benjamin Franklin eksperimentelt at lyn er

sterk elektrisk utladning. Forskeren utførte det berømte eksperimentet med en luft

en drage som ble skutt opp i luften da et tordenvær nærmet seg.

Erfaring: En skjerpet ledning ble festet til slangens tverrstykke,

knyttet til enden av tauet var en nøkkel og et silkebånd, som han holdt med hånden.

Så snart tordenskyen var over dragen, ble den skjerpede ledningen

trekke ut en elektrisk ladning fra den, og dragen, sammen med strengen, blir elektrifisert.

Etter at regnet våter dragen sammen med strengen, og gjør dem dermed

fri til å lede en elektrisk ladning, kan observeres som en elektrisk

ladningen vil "tømmes" når fingeren nærmer seg.

Samtidig med Franklins forskning på lynets elektriske natur

var engasjert i M.V. Lomonosov og G.V.Rikhman. Takket være deres forskning ble lynets elektriske natur bevist på midten av 1700-tallet. Fra den tiden ble det klart at lyn er en kraftig elektrisk utladning som oppstår når skyer er tilstrekkelig elektrifisert.

3. Lynformasjon

Oftest oppstår lyn i cumulonimbusskyer, da kalles de tordenvær; Noen ganger dannes lyn i nimbostratus-skyer, så vel som under vulkanutbrudd, tornadoer og støvstormer.

Vanligvis observert lineære glidelåser, som er relatert til elektrodeløse utladninger, siden de begynner (og slutter) i ansamlinger av ladede partikler. Dette bestemmer noen av deres fortsatt uforklarlige egenskaper som skiller lyn fra utladninger mellom elektrodene. Lynet oppstår altså ikke kortere enn flere hundre meter; de oppstår i elektriske felt som er mye svakere enn feltene under interelektrodeutladninger; Samlingen av ladninger båret av lynet skjer i tusendeler av et sekund fra myriader av små partikler, godt isolert fra hverandre, lokalisert i et volum på flere km3. Den mest studerte prosessen med lynutvikling i tordenskyer, mens lyn kan passere i selve skyene - intraskylyn, eller kan slå ned i bakken - bakkelyn.

For at lyn skal oppstå, er det nødvendig at det i et relativt lite (men ikke mindre enn et visst kritisk) volum av skyen dannes et elektrisk felt med en styrke som er tilstrekkelig til å initiere en elektrisk utladning (~ 1 MV/m), og i en betydelig del av skyen er det et felt med en gjennomsnittlig styrke tilstrekkelig til å opprettholde det påbegynte utslippet (~ 0,1-0,2 MV/m). Ved lyn omdannes den elektriske energien til skyen til varme og lys.

Lynutladninger kan oppstå mellom tilstøtende elektrifiserte skyer eller mellom en elektrifisert sky og bakken. Forut for utslippet oppstår det en betydelig forskjell i elektrisk potensial mellom naboskyer eller mellom en sky og bakken på grunn av separasjon og akkumulering av atmosfærisk elektrisitet som et resultat av naturlige prosesser som regn, snøfall, etc. Den resulterende potensialforskjellen kan nå en milliard volt, og den påfølgende utladningen av lagret elektrisk energi gjennom atmosfæren kan skape kortsiktige strømmer på 3 til 200 kA.

4. Hovedfaser av den første og påfølgende

lynkomponenter

Forholdet mellom lyn og gnistutslipp ble bevist av arbeidet til Benjamin Franklin for to og et halvt århundre siden. Når man uttaler en lignende setning i dag, er det mer riktig å nevne disse to formene for elektrisk utladning i omvendt rekkefølge, fordi de viktigste strukturelle elementene i gnisten først ble observert i lyn og først da ble oppdaget i laboratoriet. Årsaken til en slik uvanlig hendelsesforløp er enkel: en lynutladning har en betydelig lengre lengde, dens utvikling tar lengre tid, og derfor krever ikke optisk registrering av lyn utstyr med spesielt høy romlig og tidsmessig oppløsning. De første og fortsatt imponerende tidssveipene av lynutladninger ble gjort ved hjelp av enkle kameraer med mekanisk gjensidig bevegelse av linsen og filmen (Beuys-kameraer) tilbake på 30-tallet. De gjorde det mulig å identifisere to hovedfaser av prosessen: ledelse Og hjem etapper.

I løpet av leder scenen, i sky-bakken gapet eller mellom skyene, vokser en ledende plasmakanal - lederen. Den er født i området med et sterkt elektrisk felt, absolutt tilstrekkelig til å ionisere luften ved elektronpåvirkning, men lederen må legge hoveddelen av banen der den ytre feltstyrken (fra ladningen av tordenskyer) ikke overstiger flere hundre volt per centimeter. Imidlertid øker lengden på lederkanalen, noe som betyr at intens ionisering skjer ved hodet, og gjør nøytral luft til et sterkt ledende plasma. Dette er mulig fordi lederen selv bærer sitt eget sterke felt. Den er skapt av en romladning konsentrert i området av kanalhodet og beveger seg med den. Funksjonen til en leder som galvanisk forbinder lederhodet med lynstartpunktet utføres av plasmakanalen til lederen. Lederen vokser i ganske lang tid, opp til 0,01 s - en evighet på skalaen av flyktige fenomener med en pulserende elektrisk utladning. Hele denne tiden må plasmaet i kanalen opprettholde høy ledningsevne. Dette er umulig uten å varme opp gassen til temperaturer som nærmer seg en lysbue (over 5000-6000 K). Spørsmålet om balansen av energi i kanalen, som kreves for

å varme det opp og kompensere for tap er noe av det viktigste innen lederteori.

Lederen er et nødvendig element i ethvert lyn. I et multikomponentutbrudd begynner ikke bare det første, men også alle påfølgende komponenter med lederprosessen. Avhengig av lynets polaritet, utviklingsretningen og antallet av komponenten (den første eller noen av de påfølgende), kan ledermekanismen endres, men essensen av fenomenet forblir den samme. Den består i dannelsen av en svært ledende plasmakanal på grunn av en lokal økning i det elektriske feltet i umiddelbar nærhet av lederhodet.

Hovedstadiet av lynet(returslag) begynner fra det øyeblikket lederen kommer i kontakt med jordoverflaten eller en jordet gjenstand. Oftest er dette ikke direkte kontakt. Fra toppen av objektet kan en egen lederkanal, kalt tellelederen, komme opp og bevege seg mot lynlederen. Møtet deres markerer begynnelsen på hovedscenen. Mens han beveget seg i sky-bakken gapet, hadde hodet til lynlederen et høyt potensial, sammenlignbart med potensialet til et tordenvær

skyer ved lynets startpunkt (de er forskjellige i spenningsfallet over kanalen). Etter kontakt aksepterer lederhodet jordpotensialet, og ladningen strømmer ned i bakken. Over tid skjer det samme med andre.

deler av kanalen med høyt potensial. Denne "lossingen" skjer ved å forplante en nøytraliseringsbølge av lederladningen langs kanalen fra bakken til skyen. Bølgehastigheten nærmer seg lysets hastighet, opp til 108 m/s. Mellom bølgefronten og bakken flyter kanalen

en sterk strøm som fører ladning til bakken fra "avlastingsseksjonene" av kanalen. Strømamplituden avhenger av den innledende potensielle fordelingen langs kanalen. I gjennomsnitt er den nær 30 kA, og for det meste

kraftig lyn når 200-250 kA. Overføringen av en så sterk strøm er ledsaget av en intens frigjøring av energi. På grunn av dette varmes gassen i kanalen raskt opp og utvides; det oppstår en sjokkbølge. Lyden av torden er en av dens manifestasjoner. Energisk sett er hovedscenen den mektigste. Det er også preget av den raskeste endringen i strøm. Brattheten til økningen kan overstige 1011 A/s - derav den ekstremt kraftige elektromagnetiske strålingen som følger med en lynutladning. Dette er grunnen til at en fungerende radio eller TV reagerer intenst på et tordenvær.

betydelig interferens, og dette skjer ved avstander på titalls kilometer.

Gjeldende pulser fra hovedscenen følger ikke bare den første, men også alle påfølgende komponenter av nedadgående lyn. Dette betyr at lederen for hver påfølgende komponent lader den som beveger seg mot bakken

kanal, og under hovedstadiet blir en del av denne ladningen nøytralisert og omfordelt. Lange bulder av torden er resultatet av superposisjonen av lydbølger eksitert av strømpulser fra hele settet

påfølgende komponenter. For stigende lyn er bildet noe annerledes. Leder for den første komponenten

starter fra et punkt med null potensial. Etter hvert som kanalen vokser, endres potensialet til hodet gradvis inntil lederprosessen bremser ned et sted i dypet av tordenskyen. Dette er ikke ledsaget av noen raske endringer i ladningen, og derfor har den første komponenten av det stigende lynet den viktigste

ingen scene. Det observeres bare i påfølgende komponenter, som starter fra skyen og beveger seg mot bakken, ikke forskjellig fra påfølgende komponenter av nedadgående lyn.

Fra et vitenskapelig synspunkt er hovedstadiet av intercloud-lyn av stor interesse. At det eksisterer, indikeres av tordenskrald, ikke mindre høye enn når det strømmer ut i bakken. Det er tydelig at lederen for intercloud-lyn starter et sted innenfor volumet til en ladet region av en tordensky (tordenværcelle) og beveger seg i retning av en annen, med motsatt fortegn. Ladede områder i skyen kan ikke forestilles i form av noen slags ledende kropper, lik platene til en høyspentkondensator, fordi ladningene der er fordelt over hele volumet med en radius på hundrevis av meter og er plassert på små dråper vann og iskrystaller (hydrometeorer) som ikke er i kontakt med hverandre. Forekomsten av hovedscenen, i sin fysiske essens, involverer nødvendigvis lynlederens kontakt med en sterkt ledende kropp med stor elektrisk kapasitet, sammenlignbar med eller større enn lederens kapasitet. Det må antas at under en intercloud-lynutladning, spilles rollen til et slikt legeme av en annen plasmakanal som samtidig dukket opp og deretter kommer i kontakt med den første.

Ved målinger nær jordoverflaten avtar hovedtrinns strømpuls med halvparten av sin amplitudeverdi i gjennomsnitt på omtrent 10 -4 s. Spredningen av denne parameteren er veldig stor - avvik fra gjennomsnittet i hver retning når nesten en størrelsesorden. Positive lynstrømpulser er som regel lengre enn negative, og pulser av de første komponentene varer lenger enn de påfølgende.

Etter hovedstadiet kan en svakt varierende strøm i størrelsesorden 100 A flyte gjennom lynkanalen i hundredeler og noen ganger tiendedeler av et sekund I dette siste stadiet av kontinuerlig strøm beholder lynkanalen sin ledende tilstand, og temperaturen er holdes på buenivå. Et kontinuerlig strømtrinn kan følge hver lynkomponent, inkludert den første komponenten i et pågående lyn som ikke har en hovedscene. Noen ganger på bakgrunn av kontinuerlig strøm

strømutbrudd observeres med en varighet på ca. 10 -3 s og en amplitude på opptil 1 kA. De er ledsaget av en økning i lysstyrken til kanalen.

5. Lineære glidelåser

Det vanlige lineære lynet, som hver person møter mange ganger, ser ut som en forgreningslinje. Strømstyrken i den lineære lynkanalen er i gjennomsnitt 60 - 170 kA lyn med en strøm på 290 kA er registrert. Gjennomsnittlig lyn bærer energi på 250 kW/time (900 MJ). energi realiseres hovedsakelig i form av lys, varme og lydenergier.

Utslippet utvikler seg på noen få tusendeler av et sekund; med slik høye strømmer luften i sonen til lynkanalen varmes nesten øyeblikkelig opp til en temperatur på 30 000-33 000 ° C. Som et resultat stiger trykket kraftig, luften utvider seg - en sjokkbølge vises, ledsaget av en lydpuls - torden.

Før og under tordenvær, noen ganger mørke tid på toppen av høye spisse gjenstander (topp av trær, master, topper av skarpe steiner i fjellet, kors av kirker, lynavledere, noen ganger i fjellet på folks hoder, løftede hender eller dyr) kan en glød observeres, kalt " St. Elmos lys”. Dette navnet ble gitt i eldgamle tider av sjømenn som observerte gløden på toppen av mastene på seilskip. Gløden oppstår på grunn av at på høye, spisse gjenstander er den elektriske feltstyrken som skapes av skyens statiske elektriske ladning spesielt høy; som et resultat begynner ionisering av luften, en glødeutslipp oppstår og rødlige glødetunger vises, til tider forkortes og forlenges igjen. Du bør ikke prøve å slukke disse brannene, fordi det er ingen forbrenning. ved høy elektrisk feltstyrke kan det oppstå en haug med lysende filamenter - en koronautladning, som er ledsaget av susing. Lineært lyn kan også av og til forekomme i fravær av tordenskyer. Det er ingen tilfeldighet at ordtaket "bolt fra klar himmel" oppsto.

Lineært lyn

6. Fysiske prosesser under lynutladning.

Lyn starter ikke bare fra en sky til bakken, eller fra et jordet objekt til en sky, men også fra kropper isolert fra bakken (fly, raketter, etc.). Forsøk på å klargjøre mekanismene til de listede prosessene er til liten hjelp fra eksperimentelle data relatert til lynet i seg selv. Det er nesten ingen observasjoner som kan kaste lys over den fysiske essensen av fenomener. Derfor må vi bygge spekulative ordninger, aktivt trekke på resultatene av eksperimentet og teorien om en lang laboratoriegnist. Lyn er veldig interessant for sin fysiske begynnelse, men det er viktigst å vurdere i detalj hovedstadiet av lynet

G Hovedstadiet, eller prosessen med lynkanalutladning, begynner fra det øyeblikket gapet mellom skyen og bakken blokkeres av den nedadgående lederen. Ved å berøre bakken eller et jordet objekt, må lederkanalen (for å være spesifikk, la den være en negativ leder) få sitt nullpotensial, siden jordens kapasitet er "uendelig". Kanalen til den stigende lederen, som er en fortsettelse av dens "tvilling", den synkende, får også null potensial. Jording av en lederkanal som har et høyt potensial er ledsaget av en sterk endring i ladningen fordelt langs den. Før starten av hovedstadiet ble ladningen τ 0 = C 0 fordelt langs kanalen. Her og fremover er potensialet brakt til bakken, det «initielle» for hovedscenen, betegnet av Ui. Vi fortsetter å anta at den er konstant langs lengden av begge lederne, og ignorerer spenningsfallet langs kanalen, som er av liten betydning for våre formål. La oss anta at under hovedstadiet, så vel som i lederen, kan kanalen karakteriseres av en lineær kapasitet Co, som ikke endres verken langs dens lengde eller i tid. Når hele kanalen får nullpotensial (U = 0), blir ladningen per lengdeenhet lik τ 1 = -CoUо(x). Den delen av kanalen som tilhører den negative synkende lederen mister ikke bare sin negative ladning, men får en positiv ladning (Uо 0). Den lader ikke bare ut, men lader også. Kanalen til den konjugerte positivt stigende lederen høyt oppe i skyen blir enda mer positivt ladet (se figur). Endring i lineær ladning under hovedstadiet ∆τ = τ-τ o = -C o U i. Når U i (x) = const, er ladningsendringen den samme langs hele kanalens lengde. Det er som om en lang leder (lang linje), tidligere ladet til spenning Ui, er fullstendig utladet.

Målinger nær bakken viser at den nedadgående lederkanalen avgir en veldig høy strøm. Ved negativt lyn varer hovedtrinns strømpuls med en amplitude IM ~ 10-100 kA 50-100 μs på et nivå på 0,5. I omtrent samme tid løper en kort lys del, hodet til hovedkanalen, oppover kanalen, godt synlig på fotografiske skanninger. Få fart på det v r≈(1-0,5)s er bare flere ganger mindre enn lysets hastighet. Det er naturlig å tolke dette som at en utladningsbølge forplanter seg langs kanalen, dvs. bølger av potensiell reduksjon og utseende av sterk strøm. I området av bølgefronten, hvor potensialet synker kraftig i verdi fra U i og en sterk strøm dannes, på grunn av den intense frigjøringsenergien, varmes den tidligere lederkanalen opp til en høy temperatur (ifølge målinger - opptil 30 -35 kK). Det er derfor bølgefronten lyser så sterkt. Bak den utvider kanalen seg, kjøles ned og, mister energi til stråling, lyser den svakere. Hovedtrinnsprosessen har mye til felles med utladningen av en vanlig lang linje dannet av en metallleder.

Linjeutladningen har også en bølgekarakter, og denne prosessen fungerte som en prototype i dannelsen av ideer om lynets hovedstadium. Lynkanalen utlades mye raskere enn den ladet under veksten med ledernes hastighet v l 10 -3 -10 -2)v r. Men endringer i potensial og ladning per lengdeenhet under lading og utlading er av samme størrelsesorden: τ o =∆t. I henhold til hastigheten utlades kanalen v t /v l ~ 10 2 --10 3 ganger med en sterkere strøm i M ~ ∆tv r enn lederen en i L ~ t 0 V L ~ 100 A. Den lineære motstanden til kanalen R 0 avtar omtrent like mye ved overgang fra lederstadiet til hovedstadiet. Årsaken til reduksjonen i motstand er oppvarmingen av kanalen når en sterk strøm passerer, noe som øker konduktiviteten til plasmaet. Følgelig er motstandene til kanalen og streamersonen, som den samme strømmen flyter gjennom, sammenlignbare. Dette betyr at per lengdeenhet av lederkanalen spres energi av samme størrelsesorden og det uttrykkes gjennom parametrene til lederen

Dette gir Det viser seg også at gjennomsnittet elektrisk felt i lederkanalen og bak utladningsbølgen i en allerede transformert kanal av samme størrelsesorden. Dette er i samsvar med en lignende konklusjon som kan gjøres ved direkte å vurdere de stabile tilstandene i kanalene til lederen og hovedstadiene til lynet. Situasjonen der er lik den i en stasjonær bue. Men i høystrømsbuer avhenger faktisk feltet i kanalen svakt av strømmen. Av ovenstående følger det at hvis i lederen og , så i stabil tilstand bak hovedscenens bølgefront skal det være , og den totale ohmske motstanden til hele lynkanalen som er flere kilometer lang er omtrent 102 Ohm. Dette kan sammenlignes med den karakteristiske impedansen til en perfekt ledende lang ledning i luft Z, mens for en lederkanal av samme lengde er den totale motstanden 2 størrelsesordener større enn Z. Forholdet mellom den ohmske motstanden til seksjonen av ledningen passert av bølgen og den karakteristiske impedansen karakteriserer graden av dempning av bølgen når den forplanter seg langs linjen. Hvis motstanden til kanalen ikke endret seg, forblir på nivået til lederen, ville utladningsbølgen til lynkanalen falme og spre seg ut uten å passere selv en liten brøkdel av kanalen. Strømmen gjennom punktet der kanalen nærmer seg bakken ville også dø ut for raskt. Erfaring tyder på det motsatte: det synlige lysende hodet har en skarp front, og en stor strøm nær bakken registreres under hele oppgangen. Transformasjonen av lederkanalen under passasjen av bølgen, som fører til en kraftig reduksjon i dens lineære motstand, bestemmer hele løpet av prosessen med lynets hovedstadium.

Farlige faktorer ved eksponering for lyn.

På grunn av det faktum at lyn er preget av store verdier av strømmer, spenninger og utladningstemperaturer, resulterer lynets innvirkning på en person som regel i svært alvorlige konsekvenser - vanligvis død. I gjennomsnitt dør rundt 3000 mennesker av lynnedslag i verden hvert år, og det er kjent tilfeller av flere personer som blir truffet samtidig.

En lynutladning følger banen med minst elektrisk motstand. Siden avstanden, og dermed den elektriske motstanden, er mindre mellom en høy gjenstand og en tordensky, har lynet en tendens til å treffe høye gjenstander, men ikke nødvendigvis. for eksempel, hvis du plasserer to master ved siden av hverandre - en av metall og en høyere av tre, vil lynet mest sannsynlig slå ned i metallmasten, selv om den er lavere, fordi den elektriske ledningsevnen til metall er høyere. lynet slår også ned i leire og våte områder mye oftere enn tørre og sandete, pga førstnevnte har større elektrisk ledningsevne.

For eksempel, i en skog, virker lyn også selektivt. Et tre deler seg når det blir truffet av lynet. mekanismen for dette er som følger: tresaft og fuktighet i utslippsområdet fordamper og utvider seg øyeblikkelig, noe som skaper enormt trykk,

som river veden. En lignende effekt, ledsaget av spredning av treflis, kan oppstå når lynet slår ned i en vegg. trekonstruksjon. derfor er det farlig å være under et høyt tre under et tordenvær.

Det er farlig å være på eller i nærheten av vann under tordenvær, fordi... vann og landområder nær vann har høy elektrisk ledningsevne. samtidig være inne under et tordenvær bygninger i armert betong, metallbygninger (for eksempel metallgarasjer) er trygge for mennesker.

I tillegg til å skade mennesker og dyr, forårsaker lineært lyn ganske ofte skogbranner, samt bolig- og industribygg, spesielt i landlige områder.

Under tordenvær er det mindre farlig å være i en by enn å være i åpne områder, siden stålkonstruksjoner og høye bygninger fungerer godt som lynavledere.

En helt eller delvis lukket elektrisk ledende overflate danner et såkalt "Faraday-kammer" hvor det ikke kan dannes et betydelig potensial som er farlig for mennesker. derfor er passasjerer inne i en bil med helmetallkarosseri, en trikk, en trolleybuss eller en togvogn trygge under et tordenvær til de går ut eller begynner å åpne vinduene.

Lyn kan treffe et fly, men siden moderne fly er laget av alt metall, er passasjerene ganske pålitelig beskyttet mot lyn.

Statistikk viser at hver 5.000-10.000 flytime er det ett lynnedslag på et fly, heldigvis fortsetter nesten alle skadede fly å fly. Blant de ulike årsakene til flyulykker, som is, regn, tåke, snø, storm, tornado, rekker lynet sist, men flyflyvninger under tordenvær er fortsatt forbudt.

Det verdensberømte Eiffeltårnet i Paris blir nesten alltid truffet av lynet under tordenvær, men dette utgjør ingen fare for folk på observasjonsdekket, fordi Tårnets åpne metallgitter danner et Faraday-kammer, som er utmerket beskyttelse mot elektrisk lyn.

Et tegn på at du er i et elektrisk felt kan være at håret ditt reiser seg og lager en lett knitrende lyd. Men dette er bare tørt hår.

Hvis du blir truffet av lynet, men likevel er i stand til å tenke, bør du oppsøke lege så snart som mulig. Leger tror at en person som overlever et lynnedslag, selv uten å få alvorlige brannskader på hodet og kroppen, senere kan få komplikasjoner i form av avvik i kardiovaskulær og nevralgisk aktivitet fra normen.

Lynet slår ned i Eiffeltårnet, fotografi fra 1902.

8. Hvor ofte slår lynet ned?

Lyn slår ned i bakkekonstruksjoner. Fra daglig erfaring vet vi at lynet oftest slår ned i høye strukturer, spesielt de som dominerer området rundt. På sletten faller de fleste slag på frittstående master, tårn, skorsteiner og så videre. I fjellområder lider lavblokker ofte hvis de står på isolerte høye åser eller på toppen av et fjell. På hverdagsnivå er forklaringen på dette enkel: det er lettere for en elektrisk utladning, som for eksempel lyn, å tilbakelegge en kortere avstand til et ruvende objekt. I snitt i Europa får altså en mast på 30 m høy 0,1 lynnedslag per år (ett nedslag per 10 år), mens det for et bortgjemt objekt på 100 meter er nesten 10 ganger flere. Ved nærmere ettersyn virker en så skarp avhengighet av antall påvirkninger av høyden ikke lenger triviell. Gjennomsnittlig høyde på startpunktet for nedadgående lyn er omtrent 3 km, og selv en høyde på 100 meter er bare 3 % av avstanden mellom skyen og bakken. Tilfeldige krumninger endrer den totale lengden av banen titalls ganger sterkere. Vi må anta at det siste bakkestadiet av lynutviklingen er preget av noen spesielle prosesser som ganske strengt forhåndsbestemmer den siste delen av banen. Disse prosessene fører til orienteringen til den nedstigende lederen, hans tiltrekning til høye objekter.

Fra erfaring fra vitenskapelige observasjoner av lyn, kan vi snakke om en tilnærmet kvadratisk avhengighet av antall nedslag N M fra høyden h konsentrerte gjenstander (de har h mye større enn alle andre størrelser); for utvidede, lengde Jeg, som for eksempel luftledning kraftoverføring, N M ~ h i. Dette antyder eksistensen av en tilsvarende lynsammentrekningsradius R eh~h. Alt lyn er forskjøvet horisontalt fra objektet med en avstand r R eh faller i det, resten går forbi. Et slikt primitivt orienteringsskjema fører generelt til riktig resultat. For vurderinger kan du bruke R eh~ 3t, og antall lynnedslag per enhet uforstyrret jordoverflate per tidsenhet n m er hentet fra meteorologiske observasjonsdata. Basert på dem er det konstruert spesielle kart over intensiteten av tordenværsaktivitet. I den europeiske tundraen n m R eh= 0,3 km og for henne

slag per år, hvis vi fokuserer på gjennomsnittstallet n m = 3,5 km -2 år -1 Vurderingen gir mening for flatt terreng og kun for objekter som ikke er for høye h

Menneskelig nederlag

Radius for lynsammentrekning i en person er bare 5-6 m, sammentrekningsområdet er ikke mer enn 10 -4 km 2. Faktisk har lynet mange flere drepte, og et direkte nedslag har ingenting med det å gjøre. Menneskelig erfaring anbefaler ikke å være i skogen under et tordenvær, spesielt i åpne områder, i nærheten av høye trær. Og det er riktig. Et tre er omtrent 10 ganger høyere enn en person og blir truffet av lynet 100 ganger oftere. Å være under en trekrone har en merkbar sjanse for å havne i lynstrømmens spredningssone, noe som ikke er trygt. Etter at lynet treffer toppen av et tre, strømmer det Jeg M sprer seg langs en godt ledende stamme, og sprer seg deretter gjennom røttene ned i bakken. Rotsystem treet blir som et naturlig jordingsmiddel. Takket være strømmen oppstår et elektrisk felt i bakken, der p er jordresistiviteten, j er strømtettheten. La strømmen spre seg i bakken strengt symmetrisk. Da er ekvipotensialene halvkuler med et diametralt plan på jordoverflaten. Strømtetthet i en avstand r fra trestammen j(r) =,

potensialforskjellen mellom nære punkter er lik ∆ U=. Hvis for eksempel en person står i en avstand r ≈ 1 m fra midten av en trestamme med siden til treet, og avstanden mellom føttene er ∆r ≈ 0,3 m, så for en gjennomsnittlig intensitet lyn med strøm Jegm= 30 kA, spenningsfallet på jordoverflaten med p = er . Denne spenningen påføres skosålene, og etter deres uunngåelige veldig raske sammenbrudd - til menneskekroppen. Det er ingen tvil om at en person vil lide, og mest sannsynlig bli drept - stresset som virker på ham er for stort. Merk at den er proporsjonal med ∆r. Dette betyr at det å stå med bena spredt er mye farligere enn å stå på oppmerksomhet med føttene tett sammen, og å ligge langs en radius fra et tre er enda farligere, fordi i dette tilfellet er avstanden mellom de ytterste punktene i kontakt med bakken blir lik høyden din

person. Det er best å stå stille på ett ben, som en stork, men slike råd er lettere å gi enn å implementere. Store dyr blir forresten truffet av lynet oftere enn mennesker, også fordi de har større avstand mellom bena.

Hvis du har en dacha med en lynstang og en spesiell jordingsstang er bygget for den, sørg for at under et tordenvær er det ingen mennesker i nærheten av jordingsstangen og jordingsnedgangen til den. Situasjonen her er lik den som nettopp ble diskutert.

7. Atferdsregler ved tordenvær.

Vi ser et lyn nesten umiddelbart, fordi... lys beveger seg med en hastighet på 300 000 km/s. hastigheten på lydutbredelsen i luft er omtrent 344 m/s, dvs. På omtrent 3 sekunder reiser lyden 1 kilometer. Ved å dele tiden i sekunder mellom lynet og den første torden som fulgte, bestemmer vi avstanden i kilometer til tordenværet blir funnet.

Hvis disse tidsperiodene avtar, nærmer det seg et tordenvær, og det er nødvendig å iverksette tiltak for å beskytte mot lynskader. Lyn er farlig når blitsen umiddelbart etterfølges av et tordenklapp, d.v.s. en tordensky er over deg og faren for lynnedslag er mest sannsynlig. Handlingene dine før og under et tordenvær bør være som følger:

ikke gå ut av huset, lukk vinduer, dører og skorsteiner, pass på at det ikke er trekk som kan tiltrekke seg kulelyn.

Under et tordenvær, ikke tenn ovnen, fordi røyken som kommer ut av skorsteinen har høy elektrisk ledningsevne, og sannsynligheten for et lynnedslag i skorsteinen som stiger over taket øker;

koble radioer og TV-er fra nettverket, ikke bruk elektriske apparater og telefoner (spesielt viktig for landlige områder);

Mens du går, gjem deg i nærmeste bygning. Et tordenvær på et felt er spesielt farlig. Når du leter etter ly, gi preferanse til en metallstruktur store størrelser eller design med metall ramme, bolighus eller en annen bygning beskyttet av en lynavleder hvis det ikke er mulig å gjemme seg i en bygning, er det ikke nødvendig å gjemme seg i små skur, under ensomme trær;

ikke vær på bakker og åpne ubeskyttede steder, i nærheten av metall- eller nettinggjerder, store metallgjenstander, våte vegger, jording av en lynavleder;

i fravær av ly, ligg på bakken, og preferanse bør gis til tørr sandjord, langt fra reservoaret;

Hvis et tordenvær finner deg i skogen, må du søke ly i et lavtvoksende område. Du kan ikke søke ly under høye trær, spesielt furutrær, eik og poppel. Det er bedre å være i en avstand på 30 m fra et separat høyt tre. Vær oppmerksom på om det er noen delte trær i nærheten som tidligere ble skadet av tordenvær. Det er bedre å holde seg unna dette stedet i dette tilfellet. overfloden av trær truffet av lynet indikerer at jorda i dette området har høy elektrisk ledningsevne, og et lynnedslag i dette området av området er svært sannsynlig;

Under et tordenvær kan du ikke være på vannet eller i nærheten av vannet - bade eller fiske. det er nødvendig å bevege seg lenger bort fra kysten;

I fjellet, flytt bort fra fjellrygger, skarpe ruvende steiner og topper. Når et tordenvær nærmer seg i fjellet, må du gå så lavt som mulig. metallgjenstander- klatring i pitons, isøkser, panner, legg i en ryggsekk og senk på et tau 20-30 m ned skråningen;

Under et tordenvær, ikke delta i utendørssport, ikke løp, fordi det antas at svette og rask bevegelse "tiltrekker" lyn;

hvis du blir fanget i et tordenvær på en sykkel eller motorsykkel, slutt å kjøre og vent ut tordenværet i en avstand på omtrent 30 m fra dem;

8. Teknologi for å bruke lynenergi.

Kinesiske forskere har utviklet teknologi for å bruke lynenergi til vitenskapelige og industrielle formål,

"Den nye utviklingen gjør det mulig å fange lyn i luften og omdirigere det til samlere på bakken for forskning og bruk," sa Tse Xiushu, en ansatt ved Institute of Atmospheric Physics.

For å fange lyn vil det bli brukt raketter utstyrt med spesielle lynavledere, som vil bli skutt opp i sentrum av en tordensky. YL-1-raketten må skytes opp noen minutter før lynnedslaget.

"Sjekker har vist at lanseringsnøyaktigheten er 70 %," sa enhetens utviklere.

Lynenergi, samt den elektromagnetiske strålingen den produserer, vil bli brukt til genetisk modifisering av landbruksraser og produksjon av halvledere.

I tillegg vil den nye teknologien redusere de økonomiske skadene fra tordenvær betydelig, siden utslippene vil gå til trygge steder. Ifølge statistikk dør rundt tusen mennesker av lynnedslag i Kina hvert år. Økonomiske skader fra tordenvær i Kina når $143 millioner per år.

Forskere prøver også å finne en måte å bruke lyn til energi. Ifølge forskere produserer et enkelt lynnedslag milliarder av kilowatt elektrisitet. Rundt om i verden skjer 100 lynnedslag hvert sekund - dette er en enorm kilde til elektrisitet.

Bibliografi:

Stekolnikov I.K., Fysikk for lyn og lynbeskyttelse, M. - L., 1943;

Imyanitov I.M., Chubarina E.V., Shvarts Ya.M., Elektrisitet av skyer, Leningrad, 1971;

Renema.py, Lightning.URL: http:// www. renema. ru/ Info/ lyn_ priroda. shtml

Lynets historie. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Lyn

Imenitov I.M., Chubarina E.V., Shvarts Ya.M. Elektrisitet av skyene. L., 1971

Naturvitenskap og teknologi: Fysikk. URL: http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/MOLNIYA.html

Autonome lysende formasjoner i friluft. URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=9199806

Bazelyan E.M., Raiser Yu.P. Fysikk av lyn og lynbeskyttelse. M.: Fizmatlit, 2001.

"fysisk fenomen"

En gigantisk elektrisk gnistutladning i atmosfæren, vanligvis manifestert av et sterkt lysglimt og medfølgende torden. Lynets elektriske natur ble avslørt i forskningen til den amerikanske fysikeren B. Franklin, hvis idé ble utført for å utvinne elektrisitet fra en tordensky.

Oftest oppstår lyn i cumulonimbusskyer, da kalles de tordenvær; Noen ganger dannes lyn i nimbostratus-skyer, så vel som under vulkanutbrudd, tornadoer og støvstormer.

Utviklingsprosessen for bakkelyn består av flere stadier. I det første trinnet, i sonen der det elektriske feltet når en kritisk verdi, begynner slagionisering, skapt i utgangspunktet av frie elektroner, alltid tilstede i små mengder i luften, som under påvirkning av det elektriske feltet oppnår betydelige hastigheter mot bakken og, kolliderer med luftatomer, ioniserer deres. At. elektronskred oppstår og blir til tråder av elektriske utladninger - streamere, som er godt ledende kanaler, som, sammenslåing, gir opphav til en lys termisk ionisert kanal med høy ledningsevne - en trinnvis leder.

Lederens bevegelse mot jordoverflaten skjer i trinn på flere titalls meter med en hastighet på ~ 5 * 10000000 m/sek, hvoretter bevegelsen stopper i flere titalls mikrosekunder, og gløden svekkes kraftig; så, i neste etappe, går lederen igjen flere titalls meter En lys glød dekker alle trinnene som er passert. så følger en stopp og svekkelse av gløden igjen. Disse prosessene gjentas når lederen beveger seg til jordoverflaten med en gjennomsnittshastighet på 2*100 000 m/sek. Når lederen beveger seg mot bakken, øker feltintensiteten ved enden, og under dens handling blir en responsstreamer kastet ut fra objekter som stikker ut på jordoverflaten og kobles til lederen.

Former av lyn

Lineært lyn

En lineær lynutladning oppstår mellom skyer, inne i en sky, eller mellom en sky og bakken, og har vanligvis en lengde på rundt 2-3 km, men det er lyn opp til 20-30 km lange.

Det ser ut som en brutt linje, ofte med mange grener. Lynfarge - hvit, gul, blå eller rødlig

Oftest når diameteren på tråden til et slikt lyn et par titalls centimeter. Denne typen er den vanligste; vi ser ham oftest. Lineært lyn oppstår når den atmosfæriske elektriske feltspenningen er opptil 50 kV/m. Potensialforskjellen langs banen kan nå hundrevis av millioner volt. Strømstyrken til denne typen lyn er omtrent 10 tusen ampere. En tordensky som produserer lineært lyn hvert 20. sekund har en elektrisk energi på 20 millioner kW. Potensiell Elektrisk energi Energien som er lagret i en slik sky er lik energien til en megatonnbombe.

Dette er den vanligste formen for lyn.

Flat glidelås

Flatt lyn fremstår som et diffust lysglimt på overflaten av skyer. Tordenvær bare ledsaget av flatt lyn er klassifisert som svake, og de observeres vanligvis bare tidlig på våren eller sen høst.

Tape glidelås

Båndlyn er flere identiske sikksakk-utladninger fra skyer til bakken, parallelt forskjøvet i forhold til hverandre med små intervaller eller uten dem.

Beaded lyn

En sjelden form for elektrisk utladning under et tordenvær, i form av en kjede av lysende punkter.Levetiden til perlelyn er 1–2 sekunder. Det er bemerkelsesverdig at banen til beaded lyn ofte har en bølgelignende karakter. I motsetning til lineært lyn, forgrener ikke sporet av perlelynnet - dette er særpreg denne typen.

Rakettlyn

Rakettformet lyn er en sakte utviklende utladning som varer 1–1,5 sekunder. Rakettlyn observeres svært sjelden.

Ball lyn

Kulelyn er en lysende elektrisk ladning som varierer i farge og størrelse. Nær bakken ser den oftest ut som en ball med en diameter på omtrent 10 cm, sjeldnere har den formen av en ellipsoide, dråpe, skive, ring eller til og med en kjede av sammenkoblede baller. Varigheten av eksistensen av balllyn er fra flere sekunder til flere minutter, fargen på gløden er hvit, gul, lyseblå, rød eller oransje. Vanligvis beveger denne typen lyn seg sakte, nesten lydløst, kun akkompagnert av en lett knitrende, plystring, summende eller susende lyd. Kulelyn kan komme inn i lukkede rom gjennom sprekker, rør og vinduer.

En sjelden form for lyn ifølge statistikken er det 2-3 kulelyn per tusen vanlige lyn.

Naturen til kulelyn er ikke fullt ut forstått. Det er mange hypoteser om opprinnelsen til kulelyn, fra vitenskapelig til fantastisk.

Gardinglidelås

Gardinglidelås ser bred ut vertikal stripe lys, akkompagnert av en lav, stille summing.

Volumetrisk glidelås

Volumetrisk lyn er et hvitt eller rødlig blink i lave, gjennomskinnelige skyer, med en sterk knitrende lyd «overalt». Oftere observert før hovedfasen av et tordenvær.

Fjern lynet

Strip lyn - ligner sterkt en nordlys "lagt på siden" - horisontale striper av lys (3-4 striper) gruppert oppå hverandre.

Alver, jetfly og sprites

Alver (utslipp av lys og svært lavfrekvente forstyrrelser fra elektromagnetiske pulskilder) er enorme, men svakt lysende blitzkjegler med en diameter på rundt 400 km, som vises direkte fra toppen av en tordensky.

Jets er blå kjeglerør.

Sprites er et slags lyn som slår oppover fra en sky. Dette fenomenet ble først registrert i 1989 ved et uhell. Foreløpig er svært lite kjent om den fysiske naturen til sprites.

Jetfly og alver dannes fra toppen av skyene til den nedre kanten av ionosfæren (90 kilometer over jordens overflate). Varigheten av disse nordlyset er en brøkdel av et sekund. For å fotografere slike kortvarige fenomener trengs høyhastighets bildeinstrumenter. Først i 1994, da de flyr i et fly over et stort tordenvær, klarte forskere å filme dette fantastiske skuespillet.

Andre fenomener

Blinker

Blink er hvite eller blå stille lysglimt observert om natten i delvis overskyet eller klart vær. Blink oppstår vanligvis i andre halvdel av sommeren.

Lyn

Lynglimt er refleksjoner av fjerne høye tordenvær om natten de er synlige i en avstand på opptil 150 - 200 km. Lyden av torden kan ikke høres under lyn, himmelen er delvis overskyet.

Vulkanisk lyn

Det finnes to typer vulkansk lyn. Den ene oppstår ved krateret til en vulkan, og den andre, som vist på dette bildet av Puyehue-vulkanen i Chile, elektrifiserer vulkanens røyk. Vannet og frosne askepartiklene i røyken gnis mot hverandre, og forårsaker statisk utladning og vulkansk lyn.

Catatumbo lyn

Catatumbo-lyn er et fantastisk fenomen som bare observeres på ett sted på planeten vår - ved sammenløpet av Catatumbo-elven inn i Maracaibo-sjøen ( Sør Amerika). Det mest fantastiske med denne typen lyn er at utslippene varer i omtrent 10 timer og vises om natten 140–160 ganger i året. Catatumbo-lyn er godt synlig på ganske stor avstand - 400 kilometer. Lyn av denne typen ble ofte brukt som et kompass, og det er grunnen til at folk til og med kalte stedet der de ble observert - "Maracaibo fyrtårn".

De fleste sier at Catatumbo lyn er den største enkeltstående ozongeneratoren på jorden, fordi... vind fra Andesfjellene forårsaker tordenvær. Metan, som er rik på atmosfæren til disse våtmarkene, stiger til skyene og gir næring til lynnedslag.

I tillegg til de to mest kjente lyntypene - lineær og ball - er det mange lite kjente og lite studerte - perler, sprite, strøm- og blåstråler, fastsittende utladninger, St. Elmo-ild. Hver av disse lyntypene har sine egne unike egenskaper. kjennetegn og utgjør en fare for mennesker og bygninger.

Ball lyn

Ball lyn ligner glødende ball med en gjennomsnittlig diameter på 12 til 25 centimeter, i stand til å bevege seg gjennom luften i alle retninger. Gjennomsnittlig sikt Levetiden til kulelyn er estimert til 3-5 sekunder, men det er bevis på at levetiden til kulelyn kan nå 30 sekunder. Et uvanlig fenomen er forbundet med kulelyn - metallgjenstander med liten masse, i umiddelbar nærhet av utslippet, blir vektløse. For eksempel har øyenvitner gjentatte ganger bemerket at ringer gled fra hendene når de møtte balllyn.

Kulelyn er ennå ikke studert tilstrekkelig av vitenskapen. For tiden utføres intensive eksperimenter i spesialiserte laboratorier for å produsere kunstig kulelyn.

Nåværende jetfly

Strømstråler oppstår ikke nødvendigvis under tordenvær - de kan også vises i klart vær, når sterk vind i form av vanskelig å se blink av blå farge.

St. Elmo's Fire

St. Elmo's Fire er utrolig vakker. Oftest kan de observeres i form av en spesifikk glød rundt tårnene til tårnene og master på skip. I gamle dager ble dette fenomenet tolket som et guddommelig tegn. Ifølge legenden så sognebarn i St. Elmo-kirken en gang en uvanlig glød rundt korset på et av tårnene. Slik fikk denne typen utslipp sitt moderne navn. Det har imidlertid blitt observert før. Allerede i antikke greske tekster finner vi bevis på "brannene fra Castor og Pollux", som ble ansett som et godt tegn.

Den fysiske betydningen av fenomenet er ganske prosaisk. Gløden oppstår i en tørr og sterkt elektrifisert atmosfære, når spenning elektromagnetisk felt når et nivå på flere titalls eller hundretusener av volt per meter. Gløden oppstår når det er dielektriske partikler i luften - snø, sand, støv. De gni mot hverandre, og danner derved en økning i den elektriske feltstyrken. Som et resultat vises en karakteristisk glød i luften.

Sprites

På midten av 1990-tallet ble en ny type lynutladning oppdaget. Det ble registrert i en høyde av 60 km over havet i form av korte optiske blink. De ble kalt sprites. Fargen og formen på sprites kan variere sterkt. Forskere vet fortsatt lite om dette fenomenet. Det er bare kjent at deres forekomst er assosiert med utslipp som går mellom ionosfæren og tordenskyer. Vanskeligheten med å studere sprites er at de dukker opp i en høyde der det blir vanskelig å oppdage dem, både ved hjelp av sonder og raketter, og ved hjelp av satellitter.

Det antas at sprites bare vises over kraftige tordenvær og utløses av supersterke utslipp mellom bakken og skyene.

Alver

Alver er enorme kjegleformede fakler med en svak glød. Deres diameter kan nå 400 kilometer. Alver dukker opp rett over en tordensky og kan nå høyder på opptil 100 kilometer. Utladningens varighet er opptil 5 millisekunder.

Jets

Dette er utslipp formet som rør og kjegler som er opptil 70 kilometer høye, og varigheten av eksistensen til jetflyene er omtrent den samme som alvene.

Elementet - det trollbinder rett og slett i sin uforståelighet. Og fra uminnelige tider har lyn inspirert poeter til å lage kjente mesterverk. Bare husk disse linjene fra Tyutchev:

"Jeg elsker stormen i begynnelsen av mai,
Når våren, den første torden,
Som om du boltrer deg og leker,
Rumler på den blå himmelen."

Imidlertid har fysikere sin egen romantikk - tall, formler, beregninger. De brøt også ned fenomenet lyn til fakta. Og det er nettopp takket være dette vi kan fremheve i dag følgende typer lyn

Lineært lyn (sky-grunn)

Utslippet av slikt lyn skjer mellom skyene. Dessuten kan det oppstå både mellom skyen og bakken, og inne i skyene. Lengden overstiger vanligvis ikke 3 meter, men fenomener med en lengde på 20 meter er også observert.

Denne typen er den vanligste og har formen av en brutt linje, hvorfra det er flere grener. Fargen er ofte hvit, men det finnes også gule og til og med blå varianter.

Lyn fra jord til sky

Årsaken til dannelsen av slikt lyn er akkumuleringen av elektrostatisk utladning på toppen av det høyeste objektet på jorden. Dermed blir det et "appetitlig" agn for lyn som trenger inn luft mellomrom mellom en sky og et ladet objekt.

Med andre ord, jo høyere objektet er, desto mer sannsynlig er det å bli målet for lyn, så aldri gjemme deg for dårlig vær under høye trær.

Lynsky-sky

Slike fenomener oppstår som et resultat av "utveksling" av lyn (i hovedsak elektriske ladninger) mellom skyer. Dette er ganske enkelt å forklare, siden den øvre delen av skyen er positivt ladet, og den nedre delen er negativt ladet. Som et resultat kan skyer i nærheten noen ganger skyte disse ladningene mot hverandre.

Men her er det verdt å si at du ganske ofte kan se lyn bryte gjennom en sky, men når det kommer fra en sky til en annen kan du se det sjeldnere.

Horisontale glidelåser

Som du kanskje har gjettet, treffer ikke slike lyn bakken, men sprer seg over hele himmelens overflate. Kanskje er dette et av de mest spektakulære fenomenene. Men samtidig er det nettopp dette utslippet som er sterkest og utgjør den største trusselen mot levende ting.

Tape glidelås

Dette et naturfenomen består i forekomsten av flere lyn som går nøyaktig parallelt med hverandre. Årsaken til deres utseende ligger i vindens handling, som kan utvide plasmakanalene i hvert lyn, som et resultat av at differensierte alternativer vises.

Glidelås med perler

Dette er den sjeldneste versjonen av lyn. Og årsakene til dens forekomst er ikke kjent for forskere. Saken er at den er representert med en stiplet linje, ikke en heltrukket linje. Det er en antagelse om at noen deler av den avkjøles på vei til bakken. Og det er som et resultat av dette at vanlige lyn blir perler. Men du kan selv si deg enig i at forklaringen ser i det minste merkelig ut.

Ball lyn

Det er dette fenomenet som er gjenstand for legender, spesielt at de kan forbrenne eller ødelegge Smykker. Selvfølgelig er de farlige for mennesker, men de fleste av historiene er bare oppdiktede skrekkhistorier.

Sprite lyn

Det som er bemerkelsesverdig er at disse lynene dannes over skyene, i en høyde på omtrent 100 km. Akk, lite er kjent om dem nå. Og selv om de ble kjent med ankomsten og utviklingen av luftfart, har fotografier av dette fascinerende fenomenet blitt tilgjengelige først nå.

Vulkanisk

Dette er de siste lyntypene vi vil vurdere. De oppstår under vulkanutbrudd. Forskere er tilbøyelige til å forklare dette fenomenet med det faktum at den resulterende støvkuppelen trenger inn i flere lag av atmosfæren samtidig, og siden den bærer med seg en kolossal ladning, forårsaker den naturligvis forstyrrelser.

Alle de beskrevne fenomenene er veldig imponerende og i stand til å forhekse. Men samtidig er skjønnheten deres dødelig for mennesker. Derfor kan vi bare beundre den uforståelige kraften som naturen viser oss og prøve å avvæpne oss fra de rasende elementene.

Forskere over hele verden prøver å avdekke mysteriet med vulkanen Eyjafjallajokull på den islandske isbreen, som begynte å bryte ut forrige måned. Tallrike lyn som fulgte vulkanutbruddene interesserte verdens vitenskapelige samfunn i manifestasjonen av naturens fantastiske raseri.

Lyn er for det første ganske enkelt en elektrisk utladning. Elektrisitet akkumuleres inne i skyen og, med en tilstrekkelig stor forskjell i potensialet til de elektriske strømmene, frigjøres fra skyen i form av lyn, manifestert av et sterkt lysglimt og medfølgende torden. Strømmen i en lynutladning når 10-20 tusen ampere, så få mennesker klarer å overleve etter å ha blitt truffet av lynet.

Som du vet, oppstår lynet oftest i cumulonimbus-skyer, da kalles de tordenvær; Noen ganger dannes lyn i nimbostratus-skyer, så vel som under vulkanutbrudd, tornadoer og støvstormer.

Vanligvis observert er lineært lyn, som tilhører de såkalte elektrodeløse utladningene, siden de begynner (og slutter) i ansamlinger av ladede partikler. Dette bestemmer deres noen fortsatt uforklarlige egenskaper som skiller lyn fra utladninger mellom elektrodene. Lynet oppstår altså ikke kortere enn flere hundre meter; de oppstår i elektriske felt som er mye svakere enn feltene under interelektrodeutladninger; samlingen av ladninger båret av lynet skjer i tusendeler av et sekund fra milliarder av små partikler, godt isolert fra hverandre, plassert i et volum på flere km?. Den mest studerte prosessen med lynutvikling i tordenskyer, mens lyn kan passere i selve skyene - intraskylyn, eller kan slå ned i bakken - bakkelyn.

Den gjennomsnittlige lengden på lynet er 2,5 km, noen utslipp strekker seg opp til 20 km i atmosfæren.

La oss vurdere prinsippene for lynforekomst.

Bakkeutsikt over lynet

Utviklingsprosessen for bakkelyn består av flere stadier. I det første trinnet, i sonen der det elektriske feltet når en kritisk verdi, begynner slagionisering, skapt i utgangspunktet av frie elektroner, alltid tilstede i små mengder i luften, som under påvirkning av det elektriske feltet oppnår betydelige hastigheter mot bakken og kolliderer med molekylene som utgjør luften, ioniserer dem. I følge mer moderne konsepter initieres utladningen av høyenergiske kosmiske stråler, som utløser en prosess som kalles løpende elektronnedbrytning. På denne måten oppstår elektronskred som blir til tråder av elektriske utladninger - streamere, som er godt ledende kanaler, som sammensmelter gir opphav til en lys termisk ionisert kanal med høy ledningsevne - en trinnvis lynleder.

Lederens bevegelse mot jordoverflaten skjer i trinn på flere titalls meter med en hastighet på ~ 50 000 kilometer i sekundet, hvoretter bevegelsen stopper i flere titalls mikrosekunder, og gløden svekkes kraftig; så, i det påfølgende stadiet, avanserer lederen igjen flere titalls meter. En lys glød dekker alle trinnene som er gått; så følger en stopp og svekkelse av gløden igjen. Disse prosessene gjentas når lederen beveger seg til jordens overflate med en gjennomsnittshastighet på 200 000 meter per sekund

Når lederen beveger seg mot bakken, øker feltintensiteten ved enden, og under dens handling blir en responsstreamer kastet ut fra objekter som stikker ut på jordoverflaten og kobles til lederen. Denne funksjonen til lyn brukes til å lage en lynavleder.

I sluttfasen følger en omvendt (fra bunn til topp), eller hoved, lynutladning langs kanalen ionisert av lederen, preget av strømmer fra titalls til hundretusenvis av ampere, en lysstyrke som merkbart overstiger lysstyrken til lederen, og en høy fremdriftshastighet, som til å begynne med nådde ~ 100 000 kilometer i sekundet , og på slutten minkendes til ~ 10 000 kilometer per sekund. Kanaltemperaturen under hovedutslippet kan overstige 25 000 °C. Lengden på lynkanalen kan være fra 1 til 10 km, diameteren kan være flere centimeter. Etter passering av strømpulsen svekkes ioniseringen av kanalen og dens glød. I sluttfasen kan lynstrømmen vare hundredeler og til og med tiendedeler av et sekund, og nå hundrevis og tusenvis av ampere. Slike lyn kalles langvarig lyn og forårsaker oftest brann.

Hovedutslippet slipper ofte bare ut deler av skyen. Ladninger plassert i store høyder kan gi opphav til at en ny (feid) leder beveger seg kontinuerlig med hastigheter på tusenvis av kilometer i sekundet. Lysstyrken til gløden er nær lysstyrken til den trappetrinn. Når den feide lederen når jordens overflate, følger et andre hovedslag, likt det første. Vanligvis inkluderer lyn flere gjentatte utladninger, men antallet kan nå flere dusin. Varigheten av flere lyn kan overstige 1 sekund. Forskyvningen av kanalen til flere lyn av vinden skaper det såkalte båndlynet - en lysende stripe.

Intrasky lyn

Intraskylyn inkluderer vanligvis bare lederstadier; deres lengde varierer fra 1 til 150 km. Andelen av lyn i skyene øker når det beveger seg mot ekvator, og endres fra 0,5 i tempererte breddegrader til 0,9 i ekvatorsonen. Lynets passasje er ledsaget av endringer i elektriske og magnetiske felt og radioutslipp, de såkalte atmosfæriske. Sannsynligheten for at et jordobjekt blir truffet av lynet øker når høyden øker og med en økning i den elektriske ledningsevnen til jorda på overflaten eller på en viss dybde (virkningen til en lynavleder er basert på disse faktorene). Hvis det er et elektrisk felt i skyen som er tilstrekkelig til å opprettholde en utladning, men ikke tilstrekkelig til å få den til å skje, kan en lang metallkabel eller et fly fungere som lyninitiator - spesielt hvis det er høyt elektrisk ladet. Derfor blir lyn noen ganger "provosert" i nimbostratus og kraftige cumulusskyer.

islandsk lyn

Mange forskere tror at ispartikler gni mot hverandre under et tordenvær, som igjen skaper en statisk utladning. Når de samler seg, tåler ikke skymassen de elektriske strømmene og frigjøres til slutt fra de akkumulerte utslippene i form av lyn.

Elektriske utladninger som oppstår i askemassen som kommer fra vulkankrateret, dannes på grunn av reaksjonen mellom is, smeltet lava og steiner, i sin tur på grunn av effekten av friksjon, og danner et "skittent tordenvær" - en mørkfarget sky med mange lynutladninger.

Fotofakta som involverer lyn i et vulkanutbrudd.