Fyzika atmosféry. Jak a proč vznikají blesky?

Blesky se v zemské atmosféře vyskytují neustále, každou sekundu uhodí asi 700 blesků. Každý rok zemře asi 3000 lidí na úder blesku. Navzdory dlouhému a intenzivnímu studiu tohoto jevu nebyla fyzikální podstata blesku dodnes plně vysvětlena. A většina lidí má poněkud slabou představu o tom, co je blesk.

V tomto článku rozebereme poznatky a závěry fyziků a pokusíme se odpovědět, co je to blesk?

Navzdory skutečnosti, že proces vzniku blesku je předčasně složitý, pokusíme se vše vysvětlit jednoduchými slovy a složitý vědecký jazyk proměníme ve fyziku pro figuríny.

Blesk je jiskra elektrický výboj v atmosféře. Elektrický výboj je proces toku proudu v prostředí, který je spojen s výrazným zvýšením jeho elektrické vodivosti oproti normálnímu stavu.

V plynu existuje několik typů elektrických výbojů:

Jiskrové blesky vznikají při atmosférickém tlaku a jsou vždy doprovázeny charakteristickým praskavým zvukem jiskry. Jedná se o soubor mizejících a nahrazujících se navzájem vláknitých jiskrových kanálů. Tyto kanály se také nazývají streamery. Kanály jsou naplněny ionizovaným plynem, tedy plazmou. Blesk je obrovská jiskra a hrom je silný šok.

Ale není to tak jednoduché.

Povaha blesku. Pohled z fyziky

Systém cloud-země nebo cloud-cloud lze považovat za druh kondenzátoru.

Vzduch zde působí jako dielektrikum mezi mraky. Spodní část oblaku má záporný náboj. Když nastane požadovaný potenciální rozdíl mezi mrakem a zemí, nastanou podmínky, za kterých se tvoří blesky.

Krokový vůdce

Pokud pozorně sledujete blesky, můžete krátce předtím, než se blesk vytvoří, vidět malou skvrnu, která se pohybuje z mraku na zem.

Jedná se o takzvaný „step leader“.

Elektrony se začnou pohybovat směrem k zemi pod vlivem rozdílu potenciálů. Při pohybu se elektrony srážejí s molekulami vzduchu a ionizují je. Ionizovaný kanál je položen od mraku k zemi. Vzhledem k tomu, že vzduch je ionizován volnými elektrony, elektrická vodivost v zóně trajektorie vůdce se výrazně zvyšuje. Pro hlavní výboj si vedoucí razí cestu z mraku (z jednoho elektronu) do země (další elektron). Protože ionizace probíhá nerovnoměrně, může se vůdce větvit.

Selhat

Napětí na konci návazce se zvyšuje, jak se blíží k zemi.

V tomto okamžiku je z předmětů vyčnívajících nad povrch (stromy, střechy budov) nebo ze země vystřelen odezvový kanál (streamer), aby se setkal s vůdcem.

Na základě této vlastnosti byla vyvinuta ochrana před bleskem instalací hromosvodů.

Mnoho lidí se diví, proč blesk udeří do člověka nebo do stromu? Blesk udeří bez ohledu na to, kde.

Blesk vždy hledá krátkou cestu mezi mrakem a zemí.

To je důvod, proč byste během bouřky neměli být na otevřených prostranstvích nebo na vodní hladině. Když vodič dosáhne země (nebo bodu, který je výše), kanálem začne protékat proud.

Toto je nejjasnější okamžik, objeví se jasný záblesk, tento proces je doprovázen uvolněním proudu a uvolněním energie.

Bude zajímavé vědět, že záblesk, který vidíme při blesku, nejde z mraku na zem, ale naopak. Tvrzení, že blesk přichází z nebe na zem, není pravdivé; přesnější by bylo říci, že mezi nebem a zemí se tvoří blesky.

Blesky hromy. Proč?

Jestliže blesk často fascinuje a přitahuje pozornost, pak hrom, který jej vždy doprovází, naopak děsí. Hrom je způsoben rázovou vlnou, která vzniká rychlou expanzí ionizovaných kanálů.

Častá otázka studentů a ostatních zní: proč nejprve vidíme blesk a pak slyšíme hrom?

Dobré vědět: Pokud spočítáte sekundy mezi bleskem a hromem a vynásobíte je rychlostí zvuku, jak daleko od vás blesk udeřil?

Zajímavá fakta o blesku a typech blesků

Nejčastějším bleskem kupodivu nejsou blesky, které se vyskytují mezi nebem a zemí, ale blesky, které se vyskytují mezi mraky a nenesou bouřky.

Kromě pozemních a vnitrooblakových blesků existují také blesky, které se tvoří ve vyšších vrstvách atmosféry.

• pozemní blesk
• vnitromrakové blesky
• kulový blesk
• “elfové”
• trysky,
• Skřítci.

Poslední tři typy blesků nelze pozorovat nezávisle na sobě; k tomu jsou zapotřebí speciální zařízení.

Pár faktů o blesku.

Nejdelší úder blesku, jaký kdy byl na Zemi zaznamenán, byl 321 km v Oklahomě v roce 2007. Nejdelší úder blesku trval 7,74 sekundy a byl zaznamenán v Alpách.

Blesky se nenacházejí jen na naší planetě, ale také na Venuši, Saturnu, Uranu a Jupiteru. Blesk na Saturnu je milionkrát silnější než na Zemi. Teplota blesku může dosáhnout 30000 6 stupňů Celsia – což je XNUMXkrát více než teplota povrchu Slunce.

Kulový blesk – co to je?

Kulový blesk je samostatný typ blesku, jehož povaha zůstává dodnes záhadou.

Navenek je blesk neustále se pohybující objekt ve formě koule. Blesky se pohybují po nepředvídatelné dráze, mohou náhle samy zmizet nebo se mohou rozdělit na několik blesků.

O původu tohoto jevu se ve vědeckých kruzích stále diskutuje. Ve světě existuje mnoho hypotéz, které se snaží vysvětlit vznik kulového blesku. Některé hypotézy naznačují, že tyto blesky jsou halucinace. Kulový blesk nebyl nikdy v laboratorních podmínkách pozorován.

Vědci získávají veškeré poznatky pro analýzu a studium pouze z výpovědí očitých svědků.

Zjistit cenu práce a její načasování
splnění