Il fulmine è una potente scarica elettrica. Si verifica quando c'è una forte elettrificazione delle nuvole o della terra. Pertanto, le scariche di fulmini possono verificarsi all'interno di una nuvola, o tra nuvole elettrificate vicine o tra una nuvola elettrificata e il suolo. Una scarica di fulmini è preceduta dal verificarsi di una differenza di potenziale elettrico tra nuvole vicine o tra una nuvola e il suolo.
L'elettrizzazione, cioè la formazione di forze attrattive di natura elettrica, è ben nota a tutti dall'esperienza quotidiana.
Cosa fa elettrizzare le nuvole? Dopotutto, non si sfregano l'uno contro l'altro, come accade quando si forma una carica elettrostatica sui capelli e sul pettine.
Una nuvola temporalesca è un'enorme quantità di vapore, parte del quale viene condensata sotto forma di minuscole goccioline o banchi di ghiaccio. La parte superiore di una nuvola temporalesca può trovarsi a un'altezza di 6-7 km e la parte inferiore è sospesa dal suolo a un'altezza di 0,5-1 km. Al di sopra dei 3-4 km, le nubi sono costituite da banchi di ghiaccio di diverse dimensioni, poiché la temperatura è sempre sotto lo zero. Questi banchi di ghiaccio sono in costante movimento causati dalle correnti ascensionali. aria calda dalla superficie riscaldata della terra. Piccoli pezzi di ghiaccio sono più facili di quelli grandi da essere portati via dalle correnti d'aria ascendenti. Pertanto, piccoli banchi di ghiaccio "agili", spostandosi nella parte superiore della nuvola, si scontrano continuamente con quelli grandi. Ciascuna di queste collisioni porta all'elettrificazione. In questo caso, i pezzi di ghiaccio grandi vengono caricati negativamente e i pezzi piccoli vengono caricati positivamente. Nel corso del tempo, piccoli pezzi di ghiaccio caricati positivamente si trovano nella parte superiore della nuvola e quelli grandi caricati negativamente nella parte inferiore. In altre parole, la parte superiore di una nuvola temporalesca è caricata positivamente, mentre la parte inferiore è caricata negativamente.
Il campo elettrico della nuvola ha un'intensità enorme - circa un milione di V/m. Quando grandi regioni di carica opposta si avvicinano abbastanza l'una all'altra, alcuni elettroni e ioni, che scorrono tra di loro, creano un canale plasma luminoso attraverso il quale il resto delle particelle cariche corre dietro di loro. Ecco come si verificano i fulmini.
Durante questa scarica, viene rilasciata un'enorme energia - fino a un miliardo di J. La temperatura del canale raggiunge i 10.000 K, che dà origine alla luce brillante che osserviamo durante una scarica di fulmini. Le nuvole vengono costantemente scaricate attraverso questi canali e vediamo le manifestazioni esterne di questi fenomeni atmosferici sotto forma di fulmini.
Il mezzo incandescente si espande in modo esplosivo e provoca un'onda d'urto, percepita come tuono.
Noi stessi possiamo simulare un fulmine, anche se in miniatura. L'esperimento dovrebbe essere eseguito in una stanza buia, altrimenti non sarà visibile nulla. Ne servono due oblunghi palloncini. Gonfiamoli e leghiamoli. Quindi, facendo attenzione che non si tocchino, strofinateli contemporaneamente con un panno di lana. L'aria che li riempie è elettrizzata. Se le palline vengono unite, lasciando uno spazio minimo tra di loro, le scintille inizieranno a saltare dall'una all'altra attraverso un sottile strato d'aria, creando lampi di luce. Allo stesso tempo, sentiremo un debole crepitio: una copia in miniatura del tuono durante un temporale.
Tutti coloro che hanno visto un fulmine hanno notato che non è una linea retta brillantemente luminosa, ma una linea spezzata. Pertanto, il processo di formazione di un canale conduttivo per una scarica di fulmini è chiamato "step leader". Ciascuno di questi "passi" è il luogo in cui gli elettroni hanno accelerato fino a velocità prossime alla luce, si sono fermati a causa delle collisioni con le molecole d'aria e hanno cambiato la direzione del movimento.
Pertanto, il fulmine è una rottura di un condensatore, in cui il dielettrico è l'aria e le piastre sono nuvole e terra. La capacità di un tale condensatore è piccola - circa 0,15 microfarad, ma la riserva di energia è enorme, poiché la tensione raggiunge un miliardo di volt.
Un fulmine di solito è costituito da più scariche, ciascuna delle quali dura solo poche decine di milionesimi di secondo.
I fulmini si verificano più spesso nei cumulonembi. Succede anche il fulmine eruzioni vulcaniche, tornado e tempeste di sabbia.
Esistono diversi tipi di fulmini in base alla forma e alla direzione della scarica. Gli scarichi possono verificarsi:
Il fulmine lineare è solitamente accompagnato da un forte suono rotolante chiamato tuono. Il tuono si verifica per il seguente motivo. Abbiamo visto che la corrente nel canale del fulmine si forma in un periodo di tempo molto breve. Allo stesso tempo, l'aria nel canale si riscalda molto rapidamente e fortemente e dal riscaldamento si espande. L'espansione è così veloce che sembra un'esplosione. Questa esplosione dà uno scuotimento dell'aria, che è accompagnato da forti suoni. Dopo l'improvvisa interruzione della corrente, la temperatura nel canale del fulmine scende rapidamente mentre il calore si disperde nell'atmosfera. Il canale si raffredda rapidamente e l'aria al suo interno viene quindi fortemente compressa. Ciò provoca anche uno scuotimento dell'aria, che forma nuovamente il suono. È chiaro che ripetuti fulmini possono causare ruggiti e rumori prolungati. A sua volta, il suono viene riflesso dalle nuvole, dalla terra, dalle case e da altri oggetti e, creando molteplici echi, allunga il tuono. Ecco perché il tuono rotola.
Come ogni suono, il tuono si propaga nell'aria a una velocità relativamente bassa, circa 330 metri al secondo. Questa velocità è solo una volta e mezza più velocità aerei moderni. Se un osservatore vede per la prima volta un fulmine e solo dopo un po' sente un tuono, allora può determinare la distanza che lo separa dal fulmine. Lascia che trascorrano, ad esempio, 5 secondi tra un fulmine e un tuono. Poiché in ogni secondo il suono percorre 330 metri, in cinque secondi il tuono percorre una distanza cinque volte maggiore, ovvero 1650 metri. Ciò significa che il fulmine ha colpito a meno di due chilometri dall'osservatore.
Con tempo calmo, si sente un tuono in 70-90 secondi, passando per 25-30 chilometri. I temporali che passano a una distanza inferiore a tre chilometri dall'osservatore sono considerati vicini e i temporali che passano a una distanza maggiore sono considerati distanti.
Oltre ai lineari, ci sono, anche se molto meno spesso, fulmini di altro tipo. Di questi, considereremo uno dei più interessanti - bolide.
A volte ci sono scariche di fulmini, che sono palle di fuoco. Come si forma il fulmine globulare non è stato ancora studiato, ma le osservazioni disponibili su questo vista interessante scariche di fulmini ci permettono di trarre alcune conclusioni. Ecco uno dei più descrizioni interessanti fulmine globulare.
Ecco cosa riporta il famoso scienziato francese Flammarion: “Il 7 giugno 1886, alle sette e mezza di sera, durante un temporale scoppiato sulla città francese di Grey, il cielo si illuminò improvvisamente di un ampio lampo rosso, e con uno schiocco terribile, una palla di fuoco cadde dal cielo, apparentemente attraverso, in 30-40 centimetri. Sprigionando scintille, colpì l'estremità del colmo del tetto, staccò un pezzo lungo più di mezzo metro dalla sua trave principale, lo spezzò in piccoli pezzi, ricoprì il sottotetto di detriti e fece cadere l'intonaco dal soffitto del piano superiore . Quindi questa palla saltò sul tetto dell'ingresso, vi fece un buco, cadde in strada e, dopo averla rotolata per una certa distanza, gradualmente scomparve. palla di fuoco
Non ha prodotto e non ha danneggiato nessuno, nonostante ci fosse molta gente per strada.
Sulla fig. 13 mostra un fulmine globulare catturato da una macchina fotografica, e in fig. 14 mostra l'immagine di un artista che dipinse un fulmine globulare caduto nel cortile.
Molto spesso, il fulmine globulare ha la forma di un'anguria o di una pera. Dura per un tempo relativamente lungo - da una piccola frazione di Fig. 13. Fulmine globulare. secondi a diversi minuti.
La durata più comune dei fulmini globulari va da 3 a 5 secondi. Il fulmine globulare appare più spesso alla fine di un temporale sotto forma di sfere luminose rosse con un diametro compreso tra 10 e 20 centimetri. In più casi rari lei ha e grandi tempi - 22
Le misure. Ad esempio, è stato fotografato un fulmine con un diametro di circa 10 metri.
La palla a volte può essere di un bianco abbagliante e avere un contorno molto nitido. In genere, il fulmine globulare emette un fischio, un ronzio o un sibilo.
I fulmini globulari possono scomparire silenziosamente, ma possono emettere un debole crepitio o persino un suono assordante.
Esplosione. Scomparendo, lascia spesso una foschia dall'odore acuto. Vicino al suolo o in spazi chiusi, i fulmini globulari si muovono alla velocità di una persona che corre, circa due metri al secondo. Può rimanere a riposo per un po 'e una palla così "sistemata" sibila e lancia scintille fino a quando non scompare. A volte sembra che il fulmine globulare sia guidato dal vento, ma di solito il suo movimento non dipende dal vento.
Le palle di fuoco sono attratte da spazi chiusi, attraverso i quali entrano finestre aperte o porte, e talvolta anche attraverso piccole fessure. Le trombe sono un buon modo per loro; quindi le palle di fuoco provengono spesso dalle stufe nelle cucine. Dopo aver girato intorno alla stanza, un fulmine globulare lascia la stanza, lasciando spesso lungo lo stesso percorso in cui è entrato.
A volte i fulmini si alzano e si abbassano due o tre volte a distanze da pochi centimetri a diversi
Kih metri. Contemporaneamente a queste salite e discese, la palla di fuoco a volte si muove in direzione orizzontale, quindi sembra che il fulmine globulare faccia dei salti.
Spesso i fulmini globulari "si depositano" sui conduttori, preferendo i punti più alti, o rotolano lungo i conduttori, ad esempio lungo i tubi di scarico. Muoversi attraverso i corpi delle persone, a volte sotto i vestiti, provoca fulmini globulari gravi ustioni e anche la morte. Ci sono molte descrizioni di casi di lesioni mortali a persone e animali causati da fulmini globulari. I fulmini globulari possono causare danni molto gravi agli edifici.
Finito spiegazione scientifica non ci sono ancora fulmini globulari. Gli scienziati hanno studiato ostinatamente il fulmine globulare, ma finora non è stato possibile spiegare tutte le sue varie manifestazioni. C'è ancora molto da fare in questo settore. lavoro scientifico. Naturalmente, non c'è nulla di misterioso, di "soprannaturale" nei fulmini globulari. Questa è una scarica elettrica, la cui origine è la stessa. come un fulmine lineare. Indubbiamente, nel prossimo futuro, gli scienziati saranno in grado di spiegare tutti i dettagli del fulmine globulare così come sono stati in grado di spiegare tutti i dettagli del fulmine lineare,
Cos'è il tuono? Il tuono è il suono che accompagna il fulmine durante un temporale. Sembra abbastanza semplice, ma perché i fulmini suonano in quel modo? Tutto il suono è composto da vibrazioni che creano onde sonore nell'aria. Il fulmine è un'enorme scarica di elettricità che spara nell'aria, provocando vibrazioni. Molti si sono chiesti più di una volta da dove vengono i fulmini e i tuoni e perché il tuono precede i fulmini. Ci sono ragioni abbastanza comprensibili per questo fenomeno.
L'elettricità passa attraverso l'aria e pone le particelle d'aria in uno stato di vibrazione. Fulmine accompagnato da incredibile alta temperatura, quindi anche l'aria intorno è molto calda. L'aria calda si espande, aumentando la forza e il numero di vibrazioni. Cos'è il tuono? Queste sono le vibrazioni sonore che si verificano durante le scariche dei fulmini.
Vediamo i fulmini prima di sentire i tuoni perché la luce viaggia più veloce del suono. C'è un vecchio mito secondo cui contando i secondi tra un lampo e un tuono, puoi scoprire la distanza dal luogo in cui infuria la tempesta. Tuttavia, da un punto di vista matematico, questa ipotesi non ha giustificazione scientifica, poiché la velocità del suono è di circa 330 metri al secondo.
Pertanto, il tuono impiega 3 secondi per percorrere un chilometro. Pertanto, sarebbe più corretto contare il numero di secondi tra il lampo e il suono del tuono, quindi dividere questo numero per cinque, questa sarà la distanza dal temporale.
Questo misterioso fenomeno è un fulmine
Il calore dell'elettricità del fulmine aumenta la temperatura dell'aria circostante a 27.000°C. Poiché i fulmini si muovono a una velocità incredibile, l'aria riscaldata semplicemente non ha il tempo di espandersi. L'aria riscaldata è compressa Pressione atmosferica allo stesso tempo, aumenta molte volte e diventa da 10 a 100 volte più del normale. L'aria compressa fuoriesce dal canale del fulmine, formando un'onda d'urto di particelle compresse in ogni direzione. Come un'esplosione, le onde di aria compressa che si propagano rapidamente creano un'esplosione di rumore forte e rimbombante.
Sulla base del fatto che l'elettricità segue il percorso più breve, la quantità predominante di fulmini è prossima alla verticale. Tuttavia, i fulmini possono anche espandersi, di conseguenza cambia anche la colorazione del suono del rombo del tuono. Le onde d'urto provenienti da diverse forcelle di fulmini rimbalzano l'una sull'altra, mentre le nuvole basse e le colline vicine contribuiscono a creare un continuo ringhio di tuoni. Perché il tuono rimbomba? Il tuono è causato dalla rapida espansione dell'aria che circonda il percorso del fulmine.
Il fulmine è una corrente elettrica. All'interno di una nuvola temporalesca in alto nel cielo, numerosi piccoli pezzi di ghiaccio (gocce di pioggia ghiacciate) si scontrano tra loro mentre si muovono nell'aria. Tutte queste collisioni creano una carica elettrica. Dopo un po', l'intera nuvola si riempie di cariche elettriche. Le cariche positive, i protoni, si formano nella parte superiore della nuvola e le cariche negative, gli elettroni, si formano nella parte inferiore della nuvola. E come sai, gli opposti si attraggono. La carica elettrica principale è concentrata attorno a tutto ciò che sporge dalla superficie. Possono essere montagne, persone o alberi solitari. La carica sale da questi punti e alla fine si combina con la carica che scende dalle nuvole.
Cos'è il tuono? Questo è il suono che fa il fulmine, che è essenzialmente un flusso di elettroni che scorre tra o all'interno di una nuvola, o tra una nuvola e il suolo. L'aria attorno a questi flussi è riscaldata a tal punto da diventare tre volte più calda della superficie del Sole. In poche parole, il fulmine è un lampo luminoso di elettricità.
Uno spettacolo così sorprendente e allo stesso tempo spaventoso di tuoni e fulmini è una combinazione di vibrazioni dinamiche di molecole d'aria e la loro interruzione da parte di forze elettriche. Questo magnifico spettacolo ricorda ancora una volta a tutti la potente forza della natura. Se si sente il rombo del tuono, presto lampeggeranno i fulmini, è meglio non essere per strada in questo momento.
I fulmini sono piuttosto pericolosi un fenomeno naturale ed è meglio starle lontano. Se sei al chiuso durante un temporale, dovresti evitare l'acqua. È un ottimo conduttore di elettricità, quindi non dovresti fare la doccia, lavarti le mani, lavare i piatti o fare il bucato. Non utilizzare il telefono, poiché i fulmini possono colpire le linee telefoniche esterne. Non includere apparecchiature elettriche, computer e elettrodomestici durante la tempesta. Sapendo cosa sono tuoni e fulmini, è importante comportarsi correttamente se improvvisamente un temporale ti ha colto di sorpresa. Stai lontano da porte e finestre. Se qualcuno viene colpito da un fulmine, devi chiamare aiuto e chiamare un'ambulanza.
Un temporale è un fenomeno atmosferico, anche se non così raro come, ad esempio, Aurora boreale oi fuochi di Sant'Elmo, ma non meno luminosi e imponenti per la sua indomita forza e la sua potenza primordiale. Non per niente tutti i poeti romantici e gli scrittori di prosa amano descriverlo così tanto nelle loro opere, e i rivoluzionari di professione vedono un temporale come un simbolo di disordini popolari e gravi sconvolgimenti sociali. Da un punto di vista scientifico, un temporale è una pioggia battente, accompagnata da un aumento burrascoso di vento, fulmini e tuoni. Ma se probabilmente capisci già tutto con pioggia e vento, allora vale la pena dire qualcosa in più sugli altri componenti di un temporale.
Il fulmine è una potente scarica elettrica nell'atmosfera, che può verificarsi sia tra individui nubi cumuliformi, e tra le nuvole di pioggia e la terra. Il fulmine è una specie di arco elettrico gigante, la cui lunghezza è in media di 2,5 - 3 chilometri. L'incredibile potenza del fulmine è dimostrata dal fatto che la corrente nella scarica raggiunge decine di migliaia di ampere e la tensione raggiunge diversi milioni di volt. Considerando che un tale fantastico potere viene rilasciato in pochi millisecondi, un fulmine può essere definito una sorta di esplosione elettrica di incredibile forza. È chiaro che una tale detonazione provoca inevitabilmente la comparsa di un'onda d'urto, che poi degenera in un'onda sonora e si attenua mentre si propaga nell'aria. Così diventa ovvio cosa sia il tuono.
Il tuono è una vibrazione sonora che si verifica nell'atmosfera sotto l'influenza di un'onda d'urto causata da una potente scarica elettrica. Tenendo conto del fatto che l'aria nel canale del fulmine si riscalda istantaneamente fino a una temperatura di circa 20 mila gradi, che supera la temperatura della superficie del Sole, una tale scarica è inevitabilmente accompagnata da un ruggito assordante, come qualsiasi altro molto potente esplosione. Ma dopotutto, i fulmini durano meno di un secondo e sentiamo tuoni in lunghi rintocchi. Perché succede, perché rimbomba il tuono? Gli scienziati che studiano fenomeni atmosferici, c'è una risposta a questa domanda.
I tuoni si verificano nell'atmosfera a causa del fatto che i fulmini, come abbiamo detto, hanno un effetto molto grande lunghezza e perciò il suono delle sue varie sezioni non raggiunge contemporaneamente il nostro orecchio, sebbene in un momento vediamo lo stesso lampo di luce nella sua interezza. Inoltre, il verificarsi dei tuoni è facilitato dal riflesso delle onde sonore dalle nuvole e dalla superficie della terra, nonché dalla loro rifrazione e dispersione.
Di norma, si osserva dopo un fulmine. Tali fenomeni hanno causato una terribile sensazione di paura nei nostri antenati, li consideravano una manifestazione dell'ira degli dei. Durante il periodo degli antichi slavi, il paganesimo era diffuso. Hanno adorato divinità diverse, incluso Perun - il dio del tuono, del fulmine e del tuono. Era il principale nell'antico pantheon slavo. E, come ogni grande persona, è stata dedicata una vacanza personale. Il giorno di Perun è stato celebrato il 21 luglio. Dio era venerato perché donava la pioggia vivificante per la natura. In questo giorno gli antenati lo lodavano, poi consacravano le armi, facevano un sacrificio, celebravano una cerimonia di commemorazione dei soldati caduti in battaglia. La giornata si è conclusa con un pasto abbondante e giochi.
Questi tempi sono sprofondati nell'oblio, ma i tuoni e i fulmini sono rimasti. Diamo un'occhiata ai libri di riferimento specializzati o ai libri di testo di storia naturale. Lì possiamo leggere cos'è il tuono: è il suono dell'aria oscillante attorno al fulmine, che si riscalda e si espande rapidamente. Probabilmente, hai ripetutamente prestato attenzione al fatto che a volte vediamo prima una scarica elettrica e solo allora sentiamo un ruggito. Questo accade perché le onde luminose viaggiano ad una velocità di circa 300.000 km/s, mentre le onde sonore viaggiano molto più lentamente, circa 335 m/s. Ma non sempre tuoni e fulmini sono uniti durante un temporale. Succede che si è verificato un lampo, ma non si sentono suoni. Questo può accadere se la tempesta è abbastanza lontana. Succede che il tuono rimbomba, ma il fulmine non è visibile: sarà difficile vederlo in una giornata limpida e quando si forma all'interno di una nuvola.
Se vuoi sapere quanto è lontano un temporale, è facile farlo. Tutto quello che devi fare è calcolare quanti secondi passano tra il lampo di scarica elettrica e il suono del tuono, dividere per tre, e saprai a quanti chilometri da te c'è un temporale. Se esegui diversi calcoli di questo tipo, puoi scoprire se il cloud si sta avvicinando o si sta allontanando da te. Nel caso in cui non si senta il tuono, si può sostenere che il fronte temporalesco è a più di venti chilometri da te.
Per capire come si forma il fulmine, dovresti ricordare curriculum scolastico- una sezione sull'elettricità. È noto che tutti gli oggetti sono caricati positivamente o negativamente. Durante un temporale, le goccioline in una nuvola si condensano e raccolgono particelle cariche positivamente. La nuvola si carica negativamente rispetto alla Terra. Nel caso in cui la carica nella nuvola di pioggia sia troppo grande, si verifica una scarica di fulmini. Puoi osservare lo stesso fenomeno quando si verifica qualcosa di simile tra le nuvole.
Ora scopriamo cos'è il tuono? Durante una scarica elettrica, l'aria si espande molto rapidamente, quindi si contrae, mentre si verifica un rapido movimento correnti d'aria. Quando c'è un contatto tra loro, si sente un suono di tuono. Il volume di queste bucce può raggiungere i 120 decibel.
Dopo aver letto questo articolo, lo scoprirai da solo e sarai in grado di spiegare ai piccoli perché cosa sono tuoni e fulmini, come si formano e perché c'è un ruggito.
