Доклад "Опасные факторы грозовых разрядов"

Филиал МБОУ «Первомайская средняя общеобразовательная

школа» в с.Новоархангельское

                 

Грозовые разряды

Опасные факторы

грозовых разрядов

Выполнили:

ученики 7  жкласса

Печейкин Максим,

Брыксин Кирилл

 Редко кто из людей не ис­пытывает чувство трево­ги, трепета перед грозой,

и особенно во время сильной грозы.

  Гроза - опасное атмосфер­ное явление, связанное с разви­тием мощных кучево - дождевых облаков, сопровождающихся многократными электрическими разрядами между облаками и земной поверхностью, звуковы­ми явлениями, сильными осад­ками, нередко с градом.

  Название «гроза» связано с грозностью этого природного явления и большой опасностью. В древности люди, не понимая природы грозы, но видя гибель людей и возникающие при гро­зе пожары, связывали это явле­ние с гневом богов, божьей ка­рой за грехи.

  Гроза - это исключительно красивое природное явление, вызывающее у человека вос­хищение его мощью и красо­той. Для грозы характерен сильный ветер, часто интен­сивный дождь (снег), иногда с градом. Перед грозой (за час-два до грозы) атмосфер­ное давление быстро падает вплоть до внезапного усиле­ния ветра, а затем начинает повышаться. Как правило, после грозы улучшается погода, воздух прозрачен, свеж и чист, насыщен ионами, обра­зующимися при разрядах мол­нии. Многие писатели, поэты, художники выразили в своих произведениях чувства любви и восхищения грозой. Вспом­ните замечательного русского поэта Ф.И. Тютчева:

Люблю грозу в начале мая,

Когда весенний, первый гром,

 Как бы резвяся и играя,

Грохочет в небе голубом.

    Грозы бывают: местные, фронтальные, ночные, в горах.

Чаще всего случаются мест­ные (тепловые) грозы. Эти гро­зы бывают только в жаркое вре­мя при большой влажности ат­мосферного воздуха. Как правило, они бывают летом в полуденное или послеполуден­ное время ( 12-16 часов). Меха­низм образования электричес­ких зарядов в облаках следую­щий. Водяной пар в восходящем потоке теплого воздуха на вы­соте конденсируется, при этом выделяется много тепла (извес­тно, что если процесс испарения требует затрат энергии, то про­цесс конденсации сопровожда­ется выделением тепловой энер­гии; это объясняется различием во внутренней энергии веще­ства в жидком и газообразном состояниях) и восходящие потоки воздуха подогреваются. По сравнению с окружающим вос­ходящий воздух теплее, он уве­личивается в объеме, пока не превратится в грозовое облако. В больших по размеру грозовых облаках постоянно витают кри­сталлики льда и капельки воды, которые под воздействием вос­ходящего потока сталкиваются, дробятся или сливаются. В ре­зультате их трения между собой и о воздух и дробления образу­ются положительные и отрица­тельные заряды. Они разделя­ются и концентрируются в раз­личных частях облака. Как правило, в верхней части обла­ка накапливаются положитель­ные заряды, а в нижней (ближ­ней к земле) - отрицательные. В результате возникают отри­цательные разряды молнии, Реже может иметь место обрат­ная картина образования поло­жительных молний. Под дей­ствием зарядов возникает силь­ное электростатическое поле (напряженность электростати­ческого поля может достигать 100000 В/м), и разница потен­циалов между отдельными ча­стями облака, облаками или об­лаком и землей достигает гро­мадных величин. Напряжение между облаком и землей может достигнуть 80×106 - 100×106В.

При достижении критической напряженности электрического воздуха возникает лавинообраз­ная ионизация воздуха - искро­вой разряд молнии.

  Фронтальная гроза возникает, когда массы холодного воздуха проникают в район, где преобла­дает теплая погода. Холодный воздух вытесняет теплый, при этом последний поднимается на высоту 5--7 км. Теплые слои воз­духа вторгаются внутрь вихрей различной направленности, об­разуется шквал, сильное трение между слоями воздуха, что спо­собствует накоплению электри­ческих зарядов. Длина фрон­тальной грозы может достигать 100 км. В отличие от местных гроз после фронтальных обыч­но холодает. Фронтальная гроза возникает чаще летом, но в от­личие от местных гроз, возника­ющих только в жаркие летние дни, может быть и в другие вре­мена года, даже зимнее.

    Ночная гроза связана с охлаж­дением земли ночью и образова­нием вихревых потоков восходя­щего воздуха.

    Гроза в горах объясняется разницей величины солнечной радиации, воздействию которой подвергаются южные и северные склоны гор. Ночные и горные грозы непродолжительные. На Земле в год происходит 16 мил­лионов гроз.

Грозовая активность в раз­личных районах нашей планеты различна. Мировые очаги гроз:

остров Ява - 220, Экваториаль­ная Африка - 150, Южная Мек­сика - 142, Панама - 132, Цент­ральная Бразилия - 106 грозовых дней в году.

Грозовая активность в России:

Мурманск - 5, Архангельск – 10  Санкт-Петербург - 15, Москва - 20 грозовых дней в году. Как пра­вило, чем южнее (ДЛЯ северного полушария Земли) и севернее (ДЛЯ южного полушария Земли), тем выше грозовая активность. Грозы в Арктике и Антарктике очень редки.

Виды молний и причины их возникновения

  Сочетание молнии и грома называют грозой.

Знаниями о природе молнии, ее опасности и способах защи­ты должен владеть каждый че­ловек.

   Молния - это искровой раз­ряд статического электриче­ства, аккумулированного в гро­зовых облаках. В отличие от за­рядов, образующихся на производстве и в быту, элект­рические заряды, накапливае­мые в облаках, несоизмеримо больше. Поэтому энергия ис­крового разряда (молнии) и возникающие при этом токи очень велики и представляют серьезную опасность для чело­века, животных, строений. Молния сопровождается звуко­вым импульсом - громом.

    На каждый квадратный кило­метр поверхности Земли прихо­дится 2-3 удара молнии в год. В землю чаще всего ударяют молнии из отрицательно заря­женных облаков.

   По виду молнии разделяются на линейные, жемчужные и ша­ровые. Жемчужные и шаровые молнии - довольно редкое яв­ление.

   Распространенная линей­ная молния, с которой много­кратно встречается любой че­ловек, имеет вид извилистой разветвляющейся линии. Вели-

чина силы тока в канале линей­ной молнии составляет в сред­нем 60-170x 1 03 ампер, зареги­стрирована молния с током 290х 1 03 ампер. Средняя мол­ния несет энергию 250 кВт/ч (900 МДж), имеются данные о мощности 2800 кВт/ч (10000 МДж). Энергия молнии в ос­новном реализуется в виде све­товой, тепловой и звуковой энергий.

  Разряд развивается за не­сколько тысячных долей секун­ды, при столь высоких токах воздух в зоне канала молнии практически мгновенно разог­ревается до температуры 33 000^ос. В результате резко по­вышается давление, воздух рас­ширяется, возникает ударная волна, сопровождающаяся зву­ковым импульсом - громом. Поскольку путь молнии очень извилист, звуковые волны воз­никают в различных точках и проходят различные расстоя­ния, появляются звуки различ­ной силы и высоты - громовые раскаты. Звуковые волны пре­терпевают неоднократные от­ражения от облаков, земли, что вызывает продолжительное громыхание. Гром не опасен для человека и оказывает на него лишь психологическое воздействие.

   Перед грозой и во время нее изредка в темное время на вер­шинах высоких, заостренных объектов ( макушках деревьев, мачтах кораблей, вершинах ос­трых скал в горах, крестах цер­квей, молниеотводах, иногда в горах на людях и животных ­голове, поднятой руке) можно наблюдать свечение, получив­шее название «Огни святого Эльма». Это название дано в древности моряками, наблю­давшими свечение на вершинах мачт парусников. Свечение «Огни Эльма» возникает из-за того, что на высоких заострен­ных предметах напряженность электрического поля, создавае­мого статическим электричес­ким зарядом облака, особенно высока. В результате начинает­ся ионизация воздуха, возника­ет тлеющий разряд и появляют­ся красноватые языки свечения, временами укорачивающиеся и опять удлиняющиеся. Не сле­дует пытаться тушить эти огни, так как горения нет. При высо­кой напряженности электричес­кого поля может появиться пу­чок светящихся нитей. - корон­ный разряд, который иногда сопровождается шипением. «Огни Эльма» могут появлять­ся и без наличия грозовых облаков - чаще в горах при снежных метелях и пыльных бурях. Альпинисты довольно часто встречаются с «Огнями Эльма».

Линейная молния также из­редка возникает и при отсут­ствии грозовых облаков. Не слу­чайно возникла поговорка -

    «Гром среди ясного неба».

  Жемчужная молння - очень редкое и красивое явление. По­является сразу после линейной молнии и исчезает постепенно. Преимущественно разряд жем­чужной молнии следует по пути линейной. Молния имеет вид светящихся шаров, расположен­ных на расстоянии 7-12 м друг от друга, напоминает жемчуг, нанизанный на нитку. Жемчуж­ная молния может сопровож­даться значительными звуковы­ми эффектами.

   Шаровая молния также до­вольно редка. На тысячу обыч­ных линейных молний прихо­дится 2-3 шаровых. Шаровая молния, как правило, появляет­ся во время грозы, чаще к ее концу, реже после грозы. Воз­никает также, но очень редко, при полном отсутствии грозо­вых явлений. Может иметь форму шара, эллипсоида, гру­ши, диска и даже цепи соеди­ненных шаров. Цвет молнии ­красный, желтый, оранжево-красный, окружена светящейся пеленой. Иногда молния осле­пительно белая с очень резки­ми очертаниями. Цвет определяется содержанием различных веществ в воздухе. Форма и цвет молнии могут меняться во время разряда. Природа ша­ровой молнии и причины ее возникновения неясны. Имеют­ся различные гипотезы о при­роде шаровой молнии. Напри­мер, академик Я.И. Френкель создал теорию, в соответствии с которой шаровая молния ­раскаленный газовый шар, воз­никающий в результате обыч­ной линейной молнии и состо­ящий из химически активных газов - преимущественно оки­си азота и одноатомного азота. Академик П.И. Капица счита­ет, что шаровая молния - это сгусток плазмы в относитель­но устойчивом состоянии. Име­ются и другие гипотезы, но ни одна из них не может объяснить всех эффектов, связанных с  ша­ровой молнией. Измерить пара­метры шаровой молнии и смо­делировать ее в лабораторных условиях не удалось. По всей видимости, многие наблюдае­мые неопознанные летающие объекты (НЛО) по своей при­роде аналогичны или близки шаровой молнии.