Космос - «мир, вселенная и мироздание» (др. греческий), первоначальное значение - «порядок, гармония, красота».
Впервые термин Космос для обозначения Вселенной был применён Пифагором...









Интересные сайты:




Гроза

Грозой называется процесс развития в атмосфере мощных электрических разрядов (молний), обычно сопровождаемых громом и связанных в большинстве случаев с укрупнением облаков и с выпадением сильных ливневых осадков. Прохождение грозы над местностью, как правило, сопровождается довольно значительными изменениями метеорологических параметров приземного слоя воздуха (падение температуры и повышение влажности воздуха, резкое изменение атмосферного давления, силы и направления ветра).

Гроза

Развитие науки привело к первым теориям, пытавшимся объяснить сущность грозы. Так, греческие ученые Анаксимен и Анаксагор рассматривали явление грозы как результат сгущения воздуха в облаках. Сократ видел основную причину возникновения гроз в столкновении облаков, Демокрит — в их соединении. Эти представления были обобщены и развиты далее Аристотелем, считавшим, что молния и гром образуются благодаря воспламенению горючих испарений и завихрению их между облаками. В эпоху средневековья представления о сущности грозового процесса не получили существенного развития.

Попытки ученых объяснить грозу как процесс электрического разряда относятся к началу XVIII века. Первую теорию грозы, в основных чертах соответствующую природе явления, дал на основании ряда экспериментальных исследований М. В. Ломоносов. Согласно его представлениям, электризация облаков происходит за счет «трения мерзлых паров о воздух», при этом под «мерзлыми парами» Ломоносов имел в виду лед, а «воздух» понимался им как смесь воздуха, водяного пара и мельчайших водяных капелек. Ломоносов особо подчеркивал, что разделение электрических зарядов и образование сильного электрического поля происходит только при интенсивных вертикальных восходящих и нисходящих течениях.

Но и в настоящее время не решен окончательно вопрос, за счет чего получают заряд капельки воды и кристаллики льда в грозовых облаках. Одна группа ученых считает, что капельки и кристаллы льда захватывают заряд из воздуха, другая — что они заряжаются за счет обмена зарядом при контакте между собой. В результате экспериментальных исследований установлено, что от нижней кромки грозового облака и до слоя с температурой 0°С простирается водная часть облака. В области с температурой от 0°С до — 15°С сосуществуют вода и лед, и при температуре ниже — 15 С облако обычно состоит только из ледяных кристаллов.

Капельная часть облака в основном имеет отрицательный заряд, ледяная — положительный. В средних широтах центр отрицательного заряда грозового облака располагается на высоте около 3 километров, а центр положительного — примерно на высоте 6 километров. Напряженность электрического поля внутри грозового облака составляет 100-300 вольт/сантиметр, но перед разрядом молнии в отдельных небольших объемах она может доходить до 1600 вольт/ сантиметр...

Молния представляет собой многократный разряд. Иногда она может состоять из 20 отдельных разрядов, чаще же из 5-6. Паузы между отдельными разрядами составляют от 2-3 до 0,5 секунды. Средняя длительность полного разряда измеряется десятыми долями секунды, отклонения от среднего значения в обе стороны возможны на порядок. Длительность отдельных разрядов составляет 100-200 микросекунд, иногда доходит до 1000 микросекунд. Наиболее интенсивным и ветвящимся является первый разряд. Средний заряд грозового облака составляет 30-50 кулонов, однако в отмечался заряд и в 164 кулона, который переносился к земле в виде непрерыного и значительной силы тока. В каждом разряде молнии переносится от 1 до 10 кулонов электричества. Диаметр канала молнии составляет 10-45 см. Максимальный ток в канале может достигать величины в 340000 ампер, однако в большинстве случаев наблюдаются токи, в сотни раз меньшие.

Большинство молний приносит к Земле отрицательный заряд, но иногда встречаются разряды и противоположной полярности. В первом случае грозы значительно богаче молниями, чем во втором. Отношение количества молний отрицательной полярности к молниям положительной полярности для зон умеренного климата составляет примерно 4: 1, для тропиков — 17:1.

В зонах умеренного климата разряды молний направляются по преимуществу к Земле, в тропиках же большинство разрядов происходит между облаками или внутри облака. Средняя длина молнии 2-3 километра, но изредка между облаками могут проскакивать молнии длиной несколько более 20 километров. Разность потенциалов между грозовым облаком и Землей в верхнем пределе достигает 1 миллиарда вольт.

Площадь земной поверхности, на которой проявляются связанные с отдельной грозой электрические явления, простирается от 4 до 80 квадратных километров. Благодаря проводимости воздуха к земной поверхности на этой площади от облака поступает ток около 0,5 ампера, иногда до 2 ампер.

При прохождении гроз через верхушки растительного покрова, острые выступы скал и остроконечные детали сооружений в воздух стекает преимущественно положительный заряд. Потеря земной поверхностью положительного заряда превышает потерю отрицательного: для Англии в 1,36-2 раза, для Южной Африки — в 2,8 раза.

В высокогорных условиях вследствие разреженности воздуха разряд с острых верхушек значительно интенсивнее, чем в равнинной местности.

При сильных грозах почти всегда выпадает град, однако, он никогда не выпадает на всем пространстве, где наблюдается грозовая деятельность. Выпадение града обычно длится 2-4 минуты, в горных же условиях иногда наблюдается выпадение града в течение 50 минут. Чаше всего град выпадает в центре грозы.

Учитывая, что на Земле ежесекундно наблюдается в среднем около 100 разрядов линейной молнии, можно подсчитать среднюю мощность, которая затрачивается в масштабе всей Земли на образование гроз: она равняется 1018 эрг в секунду. В связи с этим следует отметить, что энергия конденсации, выделяющаяся в грозовом облаке средних размеров с площадью основания около 30 квадратных километров при дожде средней интенсивности, составляет около 1021 эрг. Таким образом, энергия, выделяющаяся при выпадении осадков из грозового облака, значительно превышает его электрическую энергию.

Наряду с наиболее распространенной линейной молнией иногда встречаются ракетообразная, четочная и шаровая молнии.

Ракетообразная молния наблюдается очень редко. Она длится 1 - 1,5 секунды и представляет собой медленно развивающийся между облаками разряд.

К весьма редким видам молнии следует отнести и четочную. Она длится в среднем около 0,5 секунды и выглядит на фоне облаков в виде светящихся четок диаметром около 7 сантиметров.

Весьма своеобразным видом молнии является шаровая, о которой рассказывается в отдельной главке.

При разряде молнии на всем протяжении ее извилистого пути происходит очень быстрое нагревание столба воздуха до нескольких десятков тысяч градусов. И основной канал молнии, и все его многочисленные разветвления становятся источниками ударных волн. Резкий фронт ударной волны по мере удаления от места разряда все более сглаживается, и на некотором расстоянии от источника Ударная волна превращается в акустическую (звуковую) волну небольшой амплитуды. В ходе этого превращения происходит постепенное уменьшение скорости распространения ударной волны вплоть до скорости звука в конечном итоге.

Наибольшая энергия грома приходится на инфразвуковые частоты в диапазоне 0,25-2 Гц и среди них чаще всего на частоту 0,5 Гц. В звуковом участке акустического спектра в диапазоне частот 125-250 Гц находится вторичный максимум, значительно уступающий по энергии инфразвуковому. Слышимая компонента грома представляет собой акустический эффект от последовательности разрядов, составляющих многократный разряд молнии.

Звуки, следующие после главного удара грома, создают впечатление удаляющегося от места наблюдения и постепенно затухающего рокочущего шума. Это — раскаты грома. Они наблюдаются в местности с любым рельефом и образуются ветвящимся и удаляющимся от места наблюдения разрядом молнии.

Длительность раскатов грома определяется особенностями развития молнии. В среднем раскаты длятся 24 секунды, крайние отклонения от среднего значения составляют 4 и 100 секунды.

Характер звучания грома является существенной особенностью уже начавшейся грозы. Народные приметы утверждают, что длительные раскаты грома являются признаком приближения протяженного массива грозовых облаков. Глухой, продолжительный и умножающийся со временем гром с медленными раскатами характерен для длительной грозы, в то время как короткие и резкие удары с возрастающими по времени промежутками между ними характеризуют кратковременную грозу.

Средняя дальность слышимости грома для летних гроз в Европе составляет 10-15 километров. Разница во времени между вспышками молнии и восприятием грома может достигать 90 секунд. Гром от близкого разряда молнии производит такое же действие на слух, как выстрел зенитного орудия в 3 метрах от наблюдателя.








Предыдущая     Статьи     Следущая











Друзья сайта: