Из за чего появляется молния и гром. Что такое молния? Что такое гром

Гроза – атмосферное явление пусть не такое уж и редкое, как, к примеру, северное сияние или огни святого Эльма, но от этого не менее яркое и впечатляющее своей неукротимой силой и первозданной мощью. Недаром ее так любят описывать в своих произведениях все поэты и прозаики романтического толка, а профессиональные революционеры видят в грозе символ народных волнений и серьезных социальных потрясений. С научной же точки зрения гроза это ливневый дождь, сопровождаемый шквалистым усилением ветра, молниями и раскатами грома. Но, если с ливнем и ветром вам, наверное, и так все понятно, то об остальных составляющих грозы стоит рассказать немного подробнее.

Что такое гром и молния

Молниями называют мощные электрические разряды в атмосфере, которые могут возникать как между отдельными кучевыми облаками, так и между дождевыми облаками и землей. Молния – это своего рода гигантская электрическая дуга, длина которой в среднем составляет 2,5 – 3 километра. О невероятной силе молний говорит тот факт, что ток в разряде достигает десятков тысяч ампер, а напряжение – нескольких миллионов вольт. С учетом того, что такая фантастическая мощность высвобождается в течении нескольких миллисекунд, разряд молнии вполне можно назвать своего рода электрическим взрывом невероятной силы. Понятно, что подобная детонация неизбежно вызывает появление ударной волны, которая затем вырождается в звуковую, и затухает по мере распространения в воздушной среде. Таким образом становиться очевидным, что такое гром.

Гром - это звуковые колебания, возникающие в атмосфере под влиянием ударной волны, вызванной мощным электрическим разрядом. С учетом того, что воздух в канале молнии мгновенно разогревается до температуры около 20 тысяч градусов, что превышает температуру поверхности Солнца, такой разряд неизбежно сопровождается оглушительным грохотом, как и любой другой очень мощный взрыв. Но ведь молния длиться меньше секунды, а гром мы слышим длинными раскатами. Отчего же так происходит, почему гремит гром? У ученых, изучающих атмосферные явления, есть ответ и на этот вопрос.

Почему мы слышим раскаты грома

Раскаты грома возникают в атмосфере из-за того, что молния, как мы уже говорили, имеет весьма большую длину и поэтому звук от различных ее участков доходит до нашего уха не одновременно, хотя саму световую вспышку мы видим целиком в один момент. Кроме того, возникновению громовых раскатов способствует отражение звуковых волн от облаков и поверхности земли, а также их рефракция и рассеивание.

Гром – это звук молнии, которая пронизывает воздух. Когда первая стрела молнии стремится к земле, она несет в себе электрический заряд. Навстречу ей из земли вырывается искровой заряд. При их соединении к облаку начинает подниматься ток, набирающий силу до 20 000 ампер. А температура канала, по которой направляется ток, может стать выше 250000 С.От такой большой температуры молекулы воздуха разлетаются, а сам он расширяется со сверхзвуковой скоростью и образует ударные волны. Оглушительный грохот, порождаемый такими волнами, и называется гром ом. Из-за того что скорость света значительно превышает скорость звука, молния видна сразу, а гром слышится гораздо позднее.Раскаты гром а происходят вследствие того, что звук исходит от разных участков молнии, имеющей значительную длину. Кроме того, сам разряд происходит не в одно мгновение, а продолжается определенное время. Звук, возникающий при этом, может отражаться эхом от окружающих предметов: гор, зданий и облаков. Поэтому люди слышат не один звук, а несколько догоняющих друг друга отзвуков, гром кость которых может превышать 100 децибел.Чтобы приблизительно вычислить, на каком расстоянии ударила молния, нужно заметить количество секунд, которое прошло между вспышкой и ударом гром а. А затем поделить полученную цифру на три. Сопоставив подобные вычисления, можно также сделать вывод о том, приближается ли гроза или, наоборот, удаляется. Обычно, гром овые раскаты можно услышать на расстоянии от 15 до 20 километров от вспышки молнии.

Сколько ни разъясняет наука суть атмосферного электричества, все равно люди вздрагивают при разрядах молнии и невольно сжимаются в ожидании раската грома. Очевидно, в большинстве людей говорит память далеких предков, пытавшихся отыскать хоть какую-то защиту от небесного огня.

Ничего сверхъестественного в атмосферном электричестве, разумеется, нет, но от этого молнии и следующие за ними раскаты грома не выглядят менее внушительно и грозно. Так что же на самом деле представляет собой молния?

Как известно из школьного курса физики, все предметы имеют вполне определенный электрический заряд. Столкновение между собой заряженных частиц приводит к созданию больших областей положительных и отрицательных зарядов. Когда такие области оказываются достаточно близко друг от друга, происходит пробой и в создавшийся канал устремляются заряженные частицы. Этот пробой люди и воспринимают как разряд молнии.

Если с молнией более-менее понятно, то почему вслед за ней приходит ужасающий грохот, напоминающий артиллерийскую канонаду? Ведь та же физика убеждает людей, что электрический ток нельзя увидеть, услышать или как-то иначе обнаружить, за исключением специальных приборов.

Как оказывается, все дело - в воздухе, вернее, в его свойствах. Дело в том, что, будучи, по сути, изолятором, в момент пробоя он разогревается до температуры порядка 30 000оС. Причем скорость разогрева и соответственно расширения воздушной среды расширяется взрывообразно, что приводит к возникновению ударной волны, которую человеческий слух и воспринимает как грохот или гром.

Следовательно, молния и гром неразрывны, поскольку гром является результатом молнии. Разговоры о том, что якобы бывает молния без грома и наоборот – беспочвенны.

С другой стороны, существует достаточно много необъяснимого связанного с молниями и их проявлениями. Достаточно известны и относительно хорошо изучены такие виды молний как линейная, шнуровая, жгутовая, ленточная. В свою очередь, они бывают едиными и разветвленными. Самая таинственная и пока до конца неисследованная молния – шаровая. С ней связано наибольшее количество странностей и загадок как подтвержденных документально, так и недоказанных.

Неоднократно отмечалось многими очевидцами, что молния мерцает. Дело в том, что молния состоит из множества последовательных разрядов длительностью всего несколько десятков миллионных долей секунды. Это и создает эффект мерцания.

Разряды молний бывают как между отдельными грозовыми облаками, между тучей и землей, а иногда разряд по неясным причинам уходит вертикально в небо.

Что касается молний исходящих из туч в землю, то известно два их типа положительные и отрицательные. Причем, по мнению ученых, именно положительные разряды как более мощные приводят к пожарам.

Что такое гром? Гром - это звук, сопровождающий разряд молнии во время грозы. Звучит достаточно просто, но почему молния звучит именно таким образом? Любой звук состоит из вибраций, которые создают звуковые волны в воздухе. Молния - это огромный разряд электричества, который выстреливает в воздухе, вызывая вибрации. Многие не раз задавались вопросом о том, откуда появляется молния и гром и почему гром предшествует молнии. Этому явлению есть вполне объяснимые причины.

Каким образом гремит гром?

Электричество проходит через воздух и приводит частицы воздуха в состояние вибрации. Молния сопровождается невероятно высокой температурой, поэтому воздух вокруг нее также очень сильно нагревается. Горячий воздух расширяется, увеличивая при этом силу и количество вибраций. Что такое гром? Это и есть звуковые вибрации, возникающие при разрядах молнии.

Почему гром гремит не одновременно с молнией?

Мы видим молнию прежде, чем слышим гром, потому что свет распространяется быстрее, чем звук. Есть старый миф о том, что считая секунды между вспышкой молнии и громом, можно узнать расстояние до того места, где бушует буря. Однако, с математической точки зрения, это предположение не имеет под собой научного обоснования, так как скорость звука равна примерно 330 метров в секунду.

Таким образом, чтобы гром прошел один километр, ему потребуется 3 секунды. Поэтому более правильным будет посчитать количество секунд между вспышкой молнии и шумом грома, а затем разделить это число на пять, это и будет расстояние до грозы.

Это загадочное явление - молния

Тепло от электричества молнии повышает температуру окружающего воздуха до 27,000°С. Поскольку молния двигается с невероятной скоростью, нагретый воздух просто не успевает расширяться. Нагретый воздух сжимается, его атмосферное давление при этом увеличивается в разы и становиться от 10 до 100 раз больше нормального. Сжатый воздух вырывается наружу от канала молнии, формируя ударную волну сжатых частиц в каждом направлении. Подобно взрыву быстро распространяющиеся волны сжатого воздуха создают громкий, гулкий всплеск шума.

Исходя из того, что электричество следует кратчайшим путем, преобладающее количество молний близки к вертикальным. Однако молния может также разветвляться, вследствие чего меняется и звуковая окраска громового грохота. Ударные волны от разных вилок молнии отскакивают друг от друга, а низко висящие облака и близлежащие холмы помогают создавать непрерывное ворчание грома. Почему гремит гром? Гром вызывается быстрым расширением воздуха, окружающего путь молнии.

Что вызывает молнии?

Молния представляет собой электрический ток. Внутри грозового облака высоко в небе многочисленные небольшие кусочки льда (замерзшие капли дождя) сталкиваются друг с другом, двигаясь в воздухе. Все эти столкновения создают электрический заряд. Через некоторое время целая туча наполняется электрическими зарядами. Положительные заряды, протоны, формируются в верхней части облака, а отрицательные заряды, электроны, образуются в нижней части облака. А как известно, противоположности притягиваются. Основной электрический заряд концентрируется вокруг всего, что выпирает над поверхностью. Это могут быть горы, люди или одинокие деревья. Заряд идет вверх от этих точек и в конечном итоге соединяется с зарядом идущих вниз от облаков.

Что вызывает гром?

Что такое гром? Это звук, который вызывает молния, являющаяся, по сути, потоком электронов, протекающих между или внутри облака, или между облаком и землей. Воздух вокруг этих потоков нагревается до такой степени, что становится в три раза горячее, чем поверхность Солнца. Проще говоря, молнией называется яркая вспышка электроэнергии.

Такое потрясающее и одновременно устрашающее зрелище грома и молнии является сочетанием динамических вибраций молекул воздуха и их нарушения посредством электрических сил. Это великолепное шоу в который раз напоминает всем о могущественной силе природы. Если был слышен грохот грома, скоро блеснет и молния, на улице в это время лучше не находиться.

Гром: забавные факты

• Судить о том, насколько близко молния, можно, сосчитав секунды между вспышкой и раскатом грома. На каждую секунду приходится около 300 метров.
• Во время большой грозы увидеть молнию и услышать гром - это обычное явление, большой редкостью является гром во время выпадения снега.
• Молния не всегда сопровождается громом. В апреле 1885 года пять молний ударили в памятник Вашингтону во время грозы, грома так никто и не услышал.

Осторожно, молния!

Молния - это довольно опасное природное явление, и лучше от нее держаться подальше. Находясь в помещении во время грозы, нужно избегать воды. Это отличный проводник электричества, поэтому не стоит принимать душ, мыть руки, посуду или стирать. Не стоит пользоваться телефоном, так как молния может ударить по внешним телефонным линиям. Не включать электрическое оборудование, компьютеры и бытовую технику во время шторма. Зная, что такое гром и молния, важно правильно вести себя, если вдруг гроза застала врасплох. Стоит держаться подальше от окон и дверей. Если кого-то ударила молния, нужно позвать на помощь и вызвать скорую.

Самым захватывающим явлением природы на земле без преувеличения можно назвать грозу. Она одновременно и прекрасна, когда пронизывает небо своими лучами и страшна, когда слышны перекаты грома. Давайте выясним, что же происходит в небе во время грозы.

Все, кто учился в школе, из уроков физики наверняка помнят, что облака собирают в себе заряд электричества. Образованию грозовых облаков способствует высокая температура (в тропических широтах, например).

Облако постепенно увеличивается, поднимаясь в высшие слои атмосферы где температура уже отрицательная, таким образом, начинается образование тяжелых кристаллов льда. Цвет облака становится темным, приобретая «свинцовый» оттенок.

При столкновении с частицами воздуха кристаллы льда и капли воды электризуются внутри облака. В последствии чего, капли воды и льдинки падая, переносят на нижнюю часть тучи отрицательный заряд. В это время происходит притяжение верхней части тучи - положительно заряженной и нижней части тучи - которая заряжена отрицательно.

Между верхней и нижней частями тучи возникает очень большое напряжение в сотни миллионов Вольт. Появляется огромная искра между землей и облаком протяженностью в несколько километров - это молния.

Образовавшаяся вспышка нагревает воздух, из-за чего он «разрывается» и этот взрыв называется громом. Он гремит раскатами, отзываясь эхом. Объяснить это явление можно тем, что скорость света гораздо выше скорости звука, из-за этого молния видна сразу, а гром мы слышим спустя несколько секунд.

Такие сложнейшие атмосферные явления приводят к образованию молний и грозовых облаков.

Почему гремит гром вроде бы и все знают, но вот объяснить данный факт как-то сложно. Конечно, мы не древние люди и в гнев богов, по крайней мере, в данном его проявлении уже не верим. Все в природе, в том числе и гром, имеет свою естественную причину.

Немного истории

Безусловно, грозовые облака выглядят внушительно и даже в некотором роде грозно. А когда их разрезает ослепительный блеск молнии и слышится массивный раскат грома, воочию становится видимой вся сила природных явлений. В такие моменты человек особенно остро ощущает свою ничтожность. Но это было по большей части от того, что люди не знали причин происходящего. Они придумали божество, которое в такой способ показывало человечеству свой гнев. О пантеоне богов какой цивилизации бы не шла речь, но везде был свой громовержец и он всеми верховодил, был сильнейшим из богов. Сейчас ни в одной из мировых религий нет указания на то, что данной природное явление имеет под собой сверхествеетсвенную основу. Люди изучили и объяснили все, чего боялись веками.

Почему в природе бывает гром?

Итак, гром среди ясного неба – это не более, чем метафорическая фраза. Такого на самом деле нет, это нонсенс. Следовательно, он неразрывно связан с грозой и соответствующим типом облаков. Выделяют несколько различных типов облаков – это перламутровые, перистые, перисто-кучевые и кучевые. Они все различаются между собой внешне и по особенностям строения. Именно грозовое облако, как правило, возникает в процессе столкновения различных масс воздуха. В таком виде облака, особенно в верхней части его, образуется большое количество мельчайших ледяных кристалликов. Благодаря такому процессу вся верхняя часть облака начинает покрываться специфической белой пеленой, да и само облако медленно, постепенно приобретает все более темный, словно свинцовый окрас.

Ну вот, так сказать, почва для молнии и неизменно сопровождающего ее грома уже готова. Капельки воды точечно касаются иголочек льда и частиц воздуха, в результате всего этого они быстро электризуются. Когда же вода вместе со льдинками становится довольно тяжелой, чтобы преодолевать сопротивление из воздуха, она начинает падать вниз, тем самым перенося свой отрицательный заряд из верхней уже в нижнюю часть грозового облака. Так идет дождь. Происходит параллельное скопление отрицательны зарядов внизу и положительных в верхней части грозовой тучи . Немного вспомнив некоторые школьные уроки по физике, можно без особого труда догадаться, что происходит затем: верхушка и низ облака начинают с возрастающей силой притягиваться друг к дружке. Так возникает напряжение, порой просто колоссальной мощности в десятки или даже сотни миллионов вольт, собственно, оно и порождает искру – то, что мы называем молния. Она тут же устремляется к земле. Но при этом она сильно разогревает вокруг себя воздух, все же ее температура бывает и 25 000 °C, и тем самым создает давление. Как только она прошла, воздух опять сжимается. Но это сжатие сопровождается как бы треском. Это и есть гром. Мы слышим его волнами, так сказать, раскатами, ведь из курса физики в школе помним, что звуковая волна не единожды отражается от поверхности, как облаков, так и земли. Между светом и звуком немного времени имеется. Это просто скорость звука.

Линейная молния обычно сопровождается сильным раскатистым звуком, который называется громом. Гром возникает по следующей причине. Мы видели, что ток в канале молнии образуется в течение очень короткого промежутка времени. При этом в канале воздух очень быстро и сильно нагревается, а от нагревания он расши­ряется. Расширение протекает так быстро, что оно напо­минает взрыв. Этот взрыв даёт сотрясение воздуха, которое сопровождается сильными звуками. После вне­запного прекращения тока температура в канале молнии быстро падает, так как тепло уходит в атмосферу. Канал быстро охлаждается, и воздух в нём поэтому резко сжи­мается. Это также вызывает сотрясение воздуха, которое снова образует звук. Понятно, что многократные разряды молнии могут вызвать продолжительный грохот и шум. В свою очередь, звук отражается от туч, земли, домов и других предметов и, создавая многократные эхо, удли­няет гром. Поэтому и происходят раскаты грома.

Как всякий звук, гром распространяется в воздухе с сравнительно небольшой скоростью - приблизительно 330 метров в секунду. Эта скорость лишь в полтора раза больше скорости современного самолёта. Если наблюда­тель видит сначала молнию и только через некоторое время слышит гром, то он может определить расстояние, которое отделяет его от молнии. Пусть, например, между молнией и громом прошло 5 секунд. Так как за каждую секунду звук пробегает 330 метров, то за пять секунд гром прошёл расстояние в пять раз большее, а именно 1650 метров. Значит, молния ударила меньше чем в двух километрах от наблюдателя.

В тихую погоду гром доносится через 70-90 секунд, проходя 25-30 километров. Грозы, которые проходят от наблюдателя на расстоянии меньшем, чем три километра, считаются близкими, а грозы, проходящие на большем расстоянии - дальними.

Кроме линейной, бывают, правда гораздо реже, молнии других видов. Из них мы рассмотрим одну, наиболее ин­тересную - шаровую молнию.

Иногда наблюдаются грозовые разряды, представляю­щие собой огненные шары. Как образуются шаровые мол­нии- пока ещё не изучено, но имеющиеся наблюдения над этим интересным видом грозового разряда позво­ляют сделать некоторые выводы. Приведём здесь одно из наиболее интересных описаний шаровой молнии.

Вот что сообщает знаменитый французский учёный Фламмарион: «7-го июня 1886 года в половине восьмого вечера, во время грозы, разразившейся над французским городом Грей, небо вдруг осветилось широкой красной молнией, и при страшном треске с неба упал огненный шар, поперечником, повидимому, в 30-40 сантиметров. Рассыпая искры, он ударился о конец конька крыши, отбил от её главной балки кусок более чем в полметра длиной, расщепил его на мелкие кусочки, засыпал чердак обломками и обрушил штукатурку с потолка верхнего этажа. Затем этот шар перескочил на крышу подъезда, пробил в ней дыру, упал на улицу и, прокатившись по ней на некоторое расстояние, постепенно исчез. Пожара шар

Не произвёл и никому не по­вредил, несмотря на то, что на улице было много народа».

На рис. 13 изображена ша­ровая молния, заснятая фото­графическим аппаратом, а на рис. 14 изображена картина художника, нарисовавшего ша­ровую молнию, которая упала во двор.

Чаще всего шаровая мол­ния имеет форму арбуза или груши. Длится она сравнитель­но долго - от небольшой доли Рис. 13. Шаровая молния. секунды до нескольких минут.

Наиболее обычное время дли­тельности шаровой молнии - от 3 до 5 секунд. Шаровая молния чаще всего появляется в конце грозы в виде крас­ных светящихся шаров поперечником от 10 до 20 санти­метров. В более редких случаях она имеет и большие раз - 22

Меры. Была, например, сфотографирована молния попереч­ником около 10 метров.

Шар может быть иногда ослепительно белым и иметь очень резкий контур. Обычно шаровая молния издаёт свистящий, жужжащий или шипящий звук.

Шаровая молния может исчезать тихо, но может из­давать при этом слабый треск или даже оглушающий

Взрыв. Исчезая, она часто оставляет остро пахнущую дымку. Вблизи земли или в закрытых помещениях шаро­вая молния движется со скоростью бегущего человека - приблизительно два метра в секунду. Она может оста­ваться в покое в течение некоторого времени, и такой «осевший» шар шипит и выбрасывает искры до тех пор, пока не исчезнет. Иногда кажется, что шаровую молнию гонит ветер, но обычно её движение от ветра не зависит.

Шаровые молнии притягиваются к закрытым помеще­ниям, в которые они проникают через открытые окна или двери, а иногда даже через небольшие щели. Трубы представляют для них хороший путь; поэтому шаровые молнии часто появляются из печей в кухнях. Покружив­шись по комнате, шаровая молния оставляет помещение, уходя часто по тому самому пути, по которому она вошла.

Иногда молния два-три раза поднимается и опускает­ся на расстояния от нескольких сантиметров до несколь­

Ких метров. Одновременно с этими подъёмами и спусками огненный шар передвигается иногда и в горизонтальном направлении, и тогда кажется, что шаровая молния де­лает скачки.

Часто шаровые молнии «оседают» на проводниках, предпочитая наиболее высокие точки, или катятся вдоль проводников, например - по водосточным трубам. Дви­гаясь по телам людей, иногда под одеждами, шаровые молнии вызывают сильные ожоги и даже смерть. Име­ются многие описания случаев смертельного пораже­ния людей и животных шаровой молнией. Шаровые молнии могут причинить очень сильные разрушения зданий.

Законченного научного объяснения шаровой молнии ещё нет. Учёные упорно изучали шаровую молнию, од­нако до сих пор все разнообразные её проявления объ­яснить не удалось. В этой области предстоит ещё боль­шая научная работа. Конечно, ничего таинственного, «сверхъестественного» и в шаровой молнии нет. Это - электрический разряд, происхождение которого такое же. как и у линейной молнии. Несомненно, в недалёком бу­дущем учёные смогут объяснить все подробности шаро­вой молнии так же хорошо, как они сумели объяснить все подробности линейной молнии,

II. Образование молнии и грома