Тарасов Л.В. - Ветры и грозы в атмосфере Земли (1109048), страница 42
Текст из файла (страница 42)
1О» В/м. Почему же искровой разряд в природных условиях (молиия) возникает при напряженности поля, которая иа порядок меньше? Кстати сказать, поле с напряженностью 3 10» В/м в свободной атмосфере вообще ие наблюдалось. Ответ иа поставленный вопрос получен совсем недавно — в самом начале нынешнего столетия). Оказалось, что решающую роль в образовании линейных молний играют высокоэнергетические (с энергией порядка и больше 1Ом эВ) заряженные частицы космических лучей. Земная атмосфера непрерывно облучается космическими лучами. По достижении в грозовом облаке полей напряженностью 3 1О' В/м именно космические лучи осуществляют иоиизацию воздуха достаточную для того, чтобы появились лавины электронов в виде стримеров, порождающих ступенчатый лидер.
Гром Сегодня весьма наивными представляются попытки древиеримского поэта и философа Лукреция объяснить гром как следствие того, что «тучи сшибаются там под натиском ветров». Зная, что молния сопровождается громом, Лукреций допускал возиикиовеиие грома без молнии: 232 Глава 3. Электричество в атмосфере Часто гремят, наконец, и рушатся с грохотом громким Льдины и град, высоко в горах сокрушаясь огромных, Ибо, коль ветер сожмет и стеснит их, ломаются горы Сдавленных туч снеговых, перемешанных с градом холодным. Как уже отмечалось, гром возникает вследствие резкого расширения воздуха при быстром повышении температуры в канале разряда молнии.
Вспышку молнии мы видим как мгновенную вспышку и в тот же момент, когда происходит разряд — ведь свет распространяется со скоростью 3 1Ое м/с. А звук распространяется значительно медленнее. В воздухе его скорость равна 330 м/с. Поэтому мы слышим гром уже после того, как сверкнула молния. Чем дальше от иас молния, тем дольше пауза между вспышкой света и громом и, кроме того, тем слабее гром. Измеряя длительность таких пауз, можно приближенно оценить, как далеко от иас в данном случае гроза, насколько быстро оиа приближается к иам или удаляется от нас. Гром от очень далеких молний вообще ие доходит — звуковая энергия рассеивается в воздухе. Такие молнии называют зарницами. Почему мы слышим гром в течение нескольких секунд, тогда как разряд молнии с учетом последовательных импульсов длится всего лишь 0,2 с? Причин тому две.
Во-первых, молния имеет большую длину (оиа измеряется километрами); звук от разных ее участков доходит до иас в разные моменты времени. Во- вторых, происходит отражение звука от облаков — возникает эхо. Эти две причины и приводят к тому, что вслед за короткой вспышкой молнии слышатся более или менее долгие раскаты грома. Заметим, что отражением звука от облаков объясняется наблюдаемое нередко усиление громкости звука в конце громовых раскатов. 3.5. ШАРОВАЯ МОЛНИЯ Шаровая молния...
Так издавна называли светящиеся шаровидные образования, время от времени наблюдаемые во время грозы в воздухе, как правило вблизи поверхности. Шаровая молния решительно не похожа на линейную молнию ни по своему виду, ии по тому, как оиа себя ведет. Линейная молния кратковременна; шаровая живет десятки секунд, минуты. Линейная молнии сопровождается громом; шаровая совсем или почти бесшумна.
В поведении шаровой молнии много непредсказуемого: иеизвестио, куда З.Д Шарооаа моаних 233 именно направится светящийся шар в следующее мгновение, как он прекратит свое существование (тихо или же со взрывом). Визит «огненного шараа Это случилось 26 июля 1752 г. С утра в Санкт-Петербурге было душно, а к середине дня началась гроза. В это время в физической лаборатории Петербургской Академии наук профессор Георг Рихман приступил к эксперименту. Он давно дожидался грозы, чтобы понаблюдать, как она подействует на изобретенное им устройство для измерения атмосферного электрического поля.
Вместе с Рихманом в лаборатории находился его друг гравер Соколов. Люди, оказавшиеся на улице вблизи лаборатории, видели, как в металлический стержень на крыше попала молния. И тотчас они услыхали громкие крики. Кричал гравер — на нем горела одежда. Рис. 3.19 Что же произошло? Металлический стержень, выходивший на крышу, был соединен с измерительным устройством Рихмана. И вот, когда в стержень попала молния, от него вдруг отделился 234 Глава 3. Электричество в атмосфере голубой светящийся шар.
Он ударил стоявшего в полушаге от устройства Рихмана прямо в лоб. Раздался громкий треск, похожий на выстрел. Рихман упал — он был мгновенно убит. Раскалившаяся проволока от устройства задела гравера и зажгла на нем одежду. Сохранилось описание этого трагического происшествия. Его составил Михаил Васильевич Ломоносов, который сразу же посетил лабораторию и исследовал на месте последствия происшедшего.
Есть гравюра, сделанная очевидцем трагедии Соколовым (рис. 3.19). Все это позволяет сделать вывод, что Рихман был убит я«аравий молнией. В изданном в середине ХЧ111 в. учебнике физики можно прочитать следующее упоминание о шаровых молниях: «Что об огненных шарах, по воздуху носящихся и часто с великим громом разрывающихся, упоминается, то их не за иное что почитать должны, как за огненную материю, молнии подобную. Ибо не можно доказать, чтоб они были твердые шары, из собравшихся горючих паров в атмосфере родившиеся», Наблюдения шаровой молнии Шаровая молния — интереснейшее явление природы. К сожалению, единственный пока метод ее изучения — это систематизация и анализ случайных наблюдений. Впервые такая систематизация была предпринята в первой половине Х!Х в.
французским ученым и политическим деятелем Домиником Араго (1786 — 1853). Он собрал сведения о тридцати случаях наблюдения шаровой молнии. Опросы случайных наблюдателей шаровой молнии проводились с тех пор неоднократно. В декабре 1975 г. журнал «Наука и жизнь» обратился к читателям с анкетой, содержащей вопросы, касающиеся этого явления природы.
Журнал просил тех читателей, которые лично наблюдали шаровую молнию, прислать письма с описанием наблюдений. В течение года. было получено 1400 писем. Вот выдержки из нескольких писем. «Я видел с расстояния около 10 м, что шаровая молния светло- желтого цвета диаметром 30 — 40 см выскочила из земли в месте удара обычной молнии. Поднявшись на высоту 6 — 8 м, она начала двигаться горизонтально.
Она пульсировала, принимая форму то шара, то эллипсоида. Пройдя за минуту расстояние около 50 м, она наткнулась на сосну и взорвалась». З.д Шаровая моаяия 235 «Шаровую молнию я встретил вечером перед грозой, когда шел на охоту. Она была около 25 см в диаметре, белая, двигалась горизонтально, повторяя рельеф местности». «Я видел, как шаровая молния диаметром 1О см прошла через отверстие в окне диаметром 8 мм», «После сильного удара грома в открытую дверь влетела белоголубая шарообразная масса диаметром 40 см. И хотя она оказалась непосредственно у моих ног, тепла я не ощутил.
Затем она притянулась к батарее центрального отопления и исчезла с резким шипением, оплавив участок батареи, в котором оставила лунку глубиной около 2 мм», «В городе разразилась сильная гроза с ливнем. В открытую форточку окна влетела шаровая молния. Это был однородный желтый шар 10 см в диаметре. Шар медленно плыл в воздухе, как плавает тело внутри жидкости. Внутри шара стали образовываться тонкие красноватые нити. Затем он, не распадаясь на части и не падая, тихо исчез. Наблюдение заняло около 30 с». Художник изобразил зто наблюдение на рис. 3.20.
Рис. 3.20 Собирание наблюдений шаровой молнии — зто первый шаг в ее изучении. На сегодня задокументировано около десяти тысяч случаев наблюдения. Следующий шаг — систематизация и анализ собранного фактического материала. 236 Глава 3. Электричество в атмосфере Как выглядит шаровая молния? Ее форма весьма близка к шару, мо может оказаться эллипсоидом или грушей; поверхность молнии может колыхаться. Шаровая молния светится — ее яркость сравнивают с яркостью света 100-ваттиой лампочки. Чаще всего (примерио в 60% случаев) шаровая молиия имеет желтый, оранжевый или красный цвет; в 20% случаев — это белый шар, в 20 % — синий, голубой.
Иногда цвет изменяется во время наблюдения. Перед угасанием молнии внутри нее могут возникать темные области в виде пятен, каналов, нитей. Как правило, шаровая молния имеет достаточно четкую поверхность, отграиичивающую молнию от окружающей среды. Это типичная граница раздела двух разных Фаз. Наличие ее говорит о том, что вещество молнии находится в особом фазовом состоянии. Иногда на поверхности молнии начинают плясать язычки пламени, из иее выбрасываются снопы искр. Диаметр шаровых молний находится в диапазоне от сантиметра до нескольких десятков сантиметров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
