Yıldırım, genellikle fırtına sırasında gözlemlenen, atmosferdeki dev bir elektrik boşalmasıdır. Parlak bir ışık parıltısı gibi görünür ve ona gök gürültüsü eşlik eder. Yıldırım deşarjındaki akım gücü 10-300 bin ampere ulaşır, voltaj on milyonlarca ila milyarlarca volt arasında değişir. Deşarj gücü - 1 ila 1000 GW arası. Ve tüm bunlarla birlikte yıldırım, en keşfedilmemiş doğa olaylarından biridir.
İşin garibi, ondan fazla var çeşitli türler Bazıları çok orijinal olan fermuarlar dış görünüş ve son derece nadir. Bu koleksiyonda hemen hemen hepsini görebilirsiniz.

Doğrusal yıldırım bulutu-zemin

Bilim insanları yıldırımın buluttaki elektronların dağılımı sonucu oluştuğuna, genellikle bulutun üst kısmının pozitif yüklü, dış kısmının ise negatif yüklü olduğuna inanıyor. Sonuç, sıradan havanın aniden plazmaya dönüşmesinin bir sonucu olarak zaman zaman boşaltılabilen çok güçlü bir kapasitördür (bu, fırtına bulutlarına yakın atmosferik katmanların giderek daha güçlü iyonlaşması nedeniyle oluşur). Bu arada yükün (yıldırımın) geçtiği yerdeki hava sıcaklığı 30 bin dereceye ulaşıyor, yıldırımın yayılma hızı ise saatte 200 bin kilometre.

Yerden buluta yıldırım

Yeryüzündeki en yüksek nesnenin tepesinde elektrostatik yükün birikmesi sonucu oluşurlar ve bu da onu yıldırımlara karşı oldukça “çekici” kılar. Bu yıldırım “delme” sonucu oluşur hava boşluğu Yüklü bir nesnenin tepesi ile fırtına bulutunun tabanı arasında.

Yıldırım bulutu-bulut

Bulutun üst kısmı pozitif yüklü ve alt kısmı negatif yüklü olduğundan, yakındaki fırtına bulutları birbirlerine elektrik yükleri fırlatabilir.

Yatay fermuar

Yatay fermuar. Bu yıldırım yere düşmez, etrafa yayılır. yatay düzlem gökyüzü boyunca. Bazen bu tür şimşekler, tek bir fırtına bulutundan gelerek açık bir gökyüzüne yayılabilir. Bu tür yıldırımlar çok güçlü ve çok tehlikelidir.

Bant fermuarı

Şerit yıldırım, bulutlardan yere, birbirine göre küçük aralıklarla veya bunlar olmadan paralel olarak kaydırılan birkaç özdeş zikzak deşarjdır.

Boncuklu (noktalı fermuar)

Fırtına sırasında, parlak noktalar zinciri biçiminde nadir görülen bir elektrik boşalması biçimi. Boncuklu yıldırımın ömrü 1-2 saniyedir. Boncuklu yıldırımın yörüngesinin çoğu zaman dalga benzeri bir karaktere sahip olması dikkat çekicidir. Doğrusal yıldırımın aksine, boncuklu yıldırımın izi dallanmaz; ayırt edici özellik bu türden.

Perde fermuarı

Perde aydınlatması, alçak, sessiz bir uğultu eşliğinde geniş, dikey bir ışık şeridine benziyor.

Hacimsel fermuar

Hacimsel şimşek, alçak, yarı saydam bulutlarda "her yerden" güçlü bir çatırtı sesiyle gelen beyaz veya kırmızımsı bir parıltıdır. Fırtınanın ana aşamasından önce daha sık görülür.

Elfler

Elfler, doğrudan bir fırtına bulutunun tepesinden görünen, yaklaşık 400 km çapında, devasa ama hafif parlak flaş konileridir. Elflerin boyu 100 km'ye ulaşabilir, yanıp sönme süresi 5 ms'ye kadardır (ortalama 3 ms)

Jetler

Jetler tüp konileridir mavi renkli. Jetlerin yüksekliği 40-70 km'ye ulaşabilir (iyonosferin alt sınırı jetler elflerden nispeten daha uzun yaşar);

Spritelar

Spritelar, bir buluttan yukarıya doğru çarpan bir tür yıldırımdır. Bu fenomen ilk kez 1989'da tesadüfen kaydedildi. Şu anda spriteların fiziksel doğası hakkında çok az şey biliniyor.

Top Yıldırım

Şimşek topu - havada yüzen, benzersiz derecede nadir bulunan parlak bir plazma topu doğal bir fenomen. Birleşik fiziksel teori Bu olgunun ortaya çıkışı ve seyri bugüne kadar sunulmamıştır.
Bazıları yıldırım topunun var olmadığını iddia ediyor. Diğerleri YouTube'da yıldırım topu videoları yayınlıyor ve bunların hepsinin gerçek olduğunu kanıtlıyor. Genel olarak bilim adamları, yıldırım topunun varlığına henüz kesin olarak ikna olmuş değiller.

Ancak dedem, güçlü bir sürücünün altında yıldırım topuyla sigara yakmaya karar verdiğinde köylü arkadaşının gözleri önünde öldüğünü iddia etti...

Havasını alıp yavaş yavaş ısıtmaya başlayalım. Yükselmeye başladığında, her metre yükselişte ısınan hava soğur ve giderek daha soğuk hale gelir. Su, giderek daha büyük damlacıklar halinde yoğunlaşarak şimşek ve gök gürültüsü üreten fırtına bulutları oluşturur.

Yerden buluta yıldırım

Yeryüzündeki en yüksek nesnenin tepesinde elektrostatik yükün birikmesi sonucu oluşurlar ve bu da onu yıldırımlara karşı oldukça “çekici” kılar. Bu tür yıldırım, yüklü bir nesnenin tepesi ile fırtına bulutunun tabanı arasındaki hava boşluğunun "yarılması" sonucu oluşur.

Nesne ne kadar yüksekteyse yıldırım çarpması olasılığı da o kadar yüksektir. Bu yüzden uzun ağaçların altında yağmurdan saklanmayın.

Yıldırım bulutu-bulut

Üst kısmı Bulutlar pozitif yüklüdür ve alttaki negatif yüklüdür; yakındaki fırtına bulutları birbirlerine elektrik yükleri fırlatabilir.

Oldukça yaygın bir olay, bir bulutu delen yıldırımdır ve çok daha nadir görülen bir olay ise, bir buluttan diğerine giden yıldırımdır.

Yatay fermuar

Bu yıldırım yere düşmez, gökyüzüne yatay olarak yayılır. Bazen böyle bir şimşek, tek bir fırtına bulutundan gelerek açık bir gökyüzüne yayılabilir. . Bu tür yıldırımlar çok güçlü ve çok tehlikelidir.

Bant fermuarı

Bu şimşek birbirine paralel uzanan birkaç şimşek gibi görünüyor.

Sprite yıldırım

Şu ana kadar sadece bulutların altında veya onların seviyesinde olup bitenlerden bahsettik. Ancak bulutların üzerinde bazı yıldırım türlerinin meydana geldiği ortaya çıktı. Jet uçaklarının ortaya çıkışından beri biliniyorlardı, ancak bu yıldırım çarpmaları yalnızca 1994 yılında fotoğraflandı ve filme alındı. En önemlisi denizanasına benziyorlar. Bu tür yıldırımların oluşma yüksekliği yaklaşık 100 kilometredir. Onlar ne.

Volkanik yıldırım

Bunlar volkanik bir patlama sırasında ortaya çıkan çok güzel yıldırımlardır. Muhtemelen, atmosferin birkaç katmanına aynı anda nüfuz eden gaz tozu yüklü bir kubbe, kendisi de oldukça önemli bir yük taşıdığı için rahatsızlıklara neden olur.
Top Yıldırım

Top yıldırımın özellikleri şaşırtıcıdır. İlk olarak, fırtınalı havalarda, fırtına sırasında ortaya çıkar ve sıklıkla doğrusal yıldırım eşlik eder. Tipik olarak, boyutları birkaç santimetreden bir metreye kadar değişen bir top, gıcırdayarak, çatırdayarak ve gürültüyle yatay olarak hareket eder; herhangi bir açıklığa sıkışarak odalara "bakmayı" sever. Fark edilir bir ısı üretmeden saniyeler veya birkaç dakika yaşar, ancak kükreme ile patlayabilir ve nesneleri eritebilir. Yıldırımın hareketi tahmin edilemez: Bir traktörü kolayca devirir, bir arabaya çarptığında patlar ve bir motosikletin üzerinden geçmesine izin verir, motosikletçinin kaskında küçük bir delik açıp göğsünden çıkar.

Yıldırımdan korunma

Atmosferdeki elektriğin deşarjı patlamalara, yangınlara ve binaların ve yapıların tahrip olmasına ve ayrıca insanların yaralanmasına neden olabilir ve bu da özel bir yıldırımdan korunma sisteminin geliştirilmesi ihtiyacını doğurur.

Yıldırımdan korunma – karmaşık koruyucu aletlerİnsanların güvenliğini, binaların ve yapıların, ekipman ve malzemelerin yıldırımdan korunmasını sağlamak için tasarlanmıştır.

Yıldırım, binaları ve yapıları, elektrostatik ve elektromanyetik indüksiyon olgusu yoluyla, doğrudan hasara ve yıkıma neden olan doğrudan darbelerle ve ikincil darbelerle etkileyebilir. Binalar ve yapılar SN 305-33 uyarınca yıldırımdan korunmaya tabidir. Koruma seçimi, binanın veya yapının amacına, söz konusu alandaki yıldırım faaliyetinin yoğunluğuna ve yıllık beklenen yıldırım çarpması sayısına bağlıdır.

Çözüm

Önlemek için önleyici tedbirlere negatif etki elektromanyetik radyasyon kaynakları, her şeyden önce bunların uyumluluğunun sağlanmasını içerir teknik özellikler düzenleme gereksinimleri ve çalışma kurallarına sıkı sıkıya bağlılık. Ek olarak, insanlara yönelik elektromanyetik tehlike derecesinin daha etkili bir şekilde değerlendirilmesi için, elektromanyetik alanların standartlaştırılmış parametrelerinin gerçek değerlerini incelemek için özel çalışmaların yapılması tavsiye edilebilir gibi görünmektedir. çeşitli modeller teknik araçlar (cep telefonu ve radyotelefonlar, çağrı cihazları, mikrodalga fırınlar vb.) gerçek kullanım koşullarında.

Dolayısıyla, yukarıdakiler çeşitli uygulamaların tanıtıldığını göstermektedir.

bilim ve teknolojinin üretim ve üretim dışı alanlardaki başarıları

İnsan faaliyet alanlarında bir artış eşlik ediyor

konut ortamında elektromanyetik tehlike ve hazırlık gerektirir

güvenilir koruma modern şehirlerin nüfusu olumsuz

elektromanyetik radyasyona maruz kalma

Edebiyat:

1) Can Güvenliği: Üniversiteler için ders kitabı

S.V. Belov, V.A. Devisilov

2) Can Güvenliği: Üniversiteler için ders kitabı

Zanko N.G., Malayan K.R.

3) İnsan yapımı nitelikteki tehlikeli durumlar ve bunlardan korunma. Üniversiteler için ders kitabı
Mastryukov B.S.

4) Çevresel riskler: hesaplama, yönetim, sigorta: öğretici
Bashkin V.N.

Yıldırım türleri

a) Şimşeklerin çoğu bulut ile dünya yüzeyi arasında meydana gelir, ancak bulutların arasında da yıldırım meydana gelir. Tüm bu yıldırımlara genellikle doğrusal denir. Tek bir doğrusal yıldırımın uzunluğu kilometre cinsinden ölçülebilir.

• b) Bir diğer yıldırım türü ise şerit yıldırımdır. Bu durumda, aşağıdaki resim, sanki birbirine göre kaydırılmış, neredeyse aynı birkaç doğrusal yıldırım ortaya çıkmış gibi görünür.
• c) Bazı durumlarda bir şimşek çakmasının onlarca metre uzunluğunda ayrı ışıklı alanlara dağıldığı fark edildi. Bu olaya boncuk yıldırımı denir. Malan'a (1961) göre, bu tür yıldırımlar, uzun süreli bir boşalma temelinde açıklanır; bundan sonra, kanalın, ucu kendisine dönük olarak onu izleyen gözlemcinin yönünde büküldüğü yerde parıltı daha parlak görünür. Ve Youman (1962), bu olgunun, birkaç mikrosaniyelik bir periyot ile boşaltma kolonunun yarıçapında periyodik bir değişiklikten oluşan "ping etkisi"nin bir örneği olarak değerlendirilmesi gerektiğine inanmıştır.
• d) En gizemli doğa olayı olan yıldırım topu.

Doğrusal yıldırımın fiziği

Doğrusal yıldırım birbirini hızla takip eden birkaç darbeden oluşur. Her darbe, bulut ile yer arasındaki hava boşluğunun bir kıvılcım deşarjı şeklinde meydana gelen bir dökümüdür. Önce ilk dürtüye bakalım. Gelişiminde iki aşama vardır: İlk önce bulut ile yer arasında bir deşarj kanalı oluşturulur ve ardından ana akım darbesi hızlı bir şekilde oluşturulan kanaldan geçer.

İlk aşama bir deşarj kanalının oluşmasıdır. Her şey bulutun dibinde oluşmasıyla başlar Elektrik alanıçok yüksek voltaj - 105...106 V/m.

Serbest elektronlar böyle bir alanda çok büyük ivmeler alırlar. Bulutun alt kısmı negatif yüklü olduğundan ve dünyanın yüzeyi pozitif yüklü olduğundan bu ivmeler aşağıya doğru yönlendirilir. İlk çarpışmadan diğerine giderken elektronlar önemli miktarda kinetik enerji kazanır. Bu nedenle atom veya moleküllerle çarpıştıklarında onları iyonlaştırırlar. Sonuç olarak, yeni (ikincil) elektronlar doğar, bunlar da bulut alanında hızlanır ve ardından çarpışmalarda yeni atomları ve molekülleri iyonize eder. Hızlı elektronlardan oluşan bütün çığlar ortaya çıkıyor, en altta bulutlar, plazma "iplikleri" - bir flama oluşturuyor.

Birbirleriyle birleşen flamalar, daha sonra ana akım darbesinin geçeceği bir plazma kanalına yol açar.

Bulutun “tabanı”ndan dünyanın yüzeyine doğru gelişen bu plazma kanalı, serbest elektronlar ve iyonlarla doludur ve bu nedenle iyi bir iletkenliğe sahiptir. elektrik. Ona lider veya daha doğrusu kademeli lider denir. Gerçek şu ki, kanal düzgün bir şekilde değil, atlamalar halinde - "adımlarla" oluşuyor.

Liderin hareketinde neden duraklamalar olduğu ve nispeten düzenli duraklamaların olduğu kesin olarak bilinmiyor. Kademeli liderlerin çeşitli teorileri vardır.

1938'de Schonland, liderin adım benzeri doğasına neden olan gecikme için iki olası açıklama öne sürdü. Bunlardan birine göre elektronlar önde gelen flama (pilot) kanalından aşağıya doğru hareket etmelidir. Bununla birlikte, bazı elektronlar atomlar ve pozitif yüklü iyonlar tarafından yakalanır, böylece akımın devam etmesi için yeterli bir potansiyel gradyan oluşmadan önce ilerleyen yeni elektronların varması biraz zaman alır. Başka bir bakış açısına göre, pozitif yüklü iyonların lider kanalın başlığı altında birikerek kanal boyunca yeterli bir potansiyel gradyanı oluşturması için zamana ihtiyaç vardır. Ancak liderin başının yakınında meydana gelen fiziksel süreçler oldukça anlaşılır. Bulutun altındaki alan gücü oldukça yüksektir - B/m'dir; liderin kafasının hemen önündeki alan alanında daha da büyüktür. Lider başının yakınındaki güçlü bir elektrik alanında, atomların ve hava moleküllerinin yoğun iyonlaşması meydana gelir. İlk olarak, liderden yayılan hızlı elektronlar tarafından atomların ve moleküllerin bombardımanına (darbe iyonizasyonu denir) ve ikinci olarak, lider tarafından yayılan ultraviyole radyasyonun fotonlarının atomlar ve moleküller tarafından emilmesine (fotoiyonizasyon) bağlı olarak oluşur. ). Liderin yolunda karşılaşılan atomların ve hava moleküllerinin yoğun iyonlaşması nedeniyle plazma kanalı büyür ve lider dünya yüzeyine doğru hareket eder.

Yol boyunca duraklar dikkate alındığında liderin bulut ile dünya yüzeyi arasında 1 km mesafede yere ulaşması 10...20 ms sürdü. Artık bulut, akımı mükemmel şekilde ileten bir plazma kanalıyla yere bağlanıyor. İyonize gaz kanalı, bulutla dünya arasında kısa devre yapıyormuş gibi görünüyordu. Bu, ilk dürtünün gelişiminin ilk aşamasını tamamlar.

İkinci aşama hızlı ve güçlü bir şekilde ilerliyor. Ana akım, liderin belirlediği yol boyunca akar. Akım darbesi yaklaşık 0,1 ms sürer. Akım gücü A mertebesindeki değerlere ulaşır. Önemli miktarda enerji açığa çıkar (J'ye kadar). Kanaldaki gaz sıcaklığına ulaşır. İşte bu anda, yıldırım düşmesi sırasında gözlemlediğimiz alışılmadık derecede parlak ışık doğar ve aniden ısınan gazın ani genleşmesi nedeniyle gök gürültüsü meydana gelir.

Plazma kanalının hem parıltısının hem de ısınmasının yerden buluta doğru gelişmesi önemlidir; Aşağı. Bu fenomeni açıklamak için kanalın tamamını şartlı olarak birkaç parçaya bölelim. Kanal oluştuğu anda (liderin başı yere ulaştığında), öncelikle en alt kısmındaki elektronlar aşağı atlar; bu nedenle öncelikle kanalın alt kısmı parlamaya ve ısınmaya başlar. Daha sonra bir sonraki (kanalın daha yüksek kısmı) elektronlar yere hücum eder; bu kısmın parlaması ve ısınması başlar. Ve böylece yavaş yavaş - aşağıdan yukarıya doğru - giderek daha fazla elektron yere doğru harekete dahil oluyor; Sonuç olarak kanalın parlaması ve ısınması aşağıdan yukarıya doğru yayılır. Ana akım darbesi geçtikten sonra 10 ile 50 ms arası süren bir duraklama olur. Bu süre zarfında kanal pratik olarak söner, sıcaklığı yaklaşık olarak düşer ve kanalın iyonizasyon derecesi önemli ölçüde azalır.

Eğer birbirini takip eden yıldırım çarpmaları arasında normalden daha fazla zaman geçerse, özellikle kanalın alt kısmında iyonizasyon derecesi o kadar düşük olabilir ki, havayı yeniden iyonize etmek için yeni bir pilot gerekli hale gelebilir. Bu, ilk değil, sonraki ana yıldırım çarpmalarından önce, liderlerin alt uçlarında basamak oluşumunun bireysel durumlarını açıklar.

Federal Eğitim Ajansı

Yüksek mesleki eğitimin devlet eğitim kurumu

PETROZAVODSK DEVLET ÜNİVERSİTESİ

Doğrusal yıldırım.

Doğuşu ve kullanım yöntemleri.

Petrozavodsk 2009

Sanatçıların listesi:

Egorova Elena,

1. yıl, gr.21102

Lebedev Pavel,

1. yıl, grup 21112

Shelegina Irina,

1. yıl, gr.21102

Yıldırım. Genel bilgiler…………………………………….4

Hikaye. Menşe teorileri……………………………5

Yıldırımın oluşumu……………………………………………………….6

Yıldırım. Genel bilgi

Yıldırım fırtına bulutlarında biriken statik elektriğin kıvılcım deşarjıdır.

Doğrusal yıldırımın uzunluğu birkaç kilometredir ancak 20 km veya daha fazlasına da ulaşabilir.

Şimşeğin şekli genellikle gökyüzünde büyüyen bir ağacın dallanmış köklerine benzer.

Ana yıldırım kanalının 2-3 km uzunluğunda birkaç kolu vardır.

Yıldırım kanalının çapı 10 ila 45 cm arasında değişmektedir.

Yıldırımın süresi saniyenin onda biri kadardır.

Yıldırımın ortalama hızı 150 km/s'dir.

Yıldırım kanalı içindeki mevcut güç 200.000 A'ya ulaşır.

Yıldırım sırasında plazma sıcaklığı 10.000°C'yi aşar.

Tansiyon Elektrik alanı Fırtınalı bir bulutun içinde bu değer 100 ila 300 volt/cm arasında değişir, ancak küçük hacimlerdeki yıldırım deşarjından önce bu değer 1600 volt/cm'ye kadar çıkabilir.

Bir fırtına bulutunun ortalama yükü 30-50 coulomb'dur. Her yıldırım deşarjı 1 ila 10 coulomb elektrik taşır.

En yaygın doğrusal yıldırımların yanı sıra bazen roket, boncuk ve top yıldırımlarına da rastlanır. Roket yıldırımları çok nadir görülmektedir. 1-1,5 saniye süren ve bulutların arasında yavaş yavaş gelişen bir akıntıdır. çok nadir türler Yıldırım aynı zamanda tespih şimşeklerini de içermelidir. Toplam süresi 0,5 saniyedir ve bulutların arka planında yaklaşık 7 cm çapında parlak tesbihler şeklinde göze görünür. Çoğu durumda yıldırım topu küresel bir oluşumdur. yeryüzü 10-20 cm ve 10 m'ye kadar bulut yüksekliklerinde.

Dünya üzerinde saniyede ortalama 100 civarında doğrusal yıldırım boşalması gözlemlenmekte olup, fırtınaların oluşması için tüm Dünya ölçeğinde harcanan ortalama güç 1018 erg/sn'dir. Yani gök gürültülü bir buluttan yağış düştüğünde açığa çıkan enerji, elektrik enerjisini önemli ölçüde aşıyor.

2. Yıldırımın doğasına ilişkin çalışmaların tarihi ve bu doğal olguyu açıklayan ilk “teoriler”

Şimşek ve gök gürültüsü başlangıçta insanlar tarafından tanrıların iradesinin bir ifadesi olarak algılanıyordu ve

özellikle bir tezahür olarak Tanrının gazabı. Aynı zamanda meraklı insan

zihin uzun zamandır şimşek ve gök gürültüsünün doğasını kavramaya, onları anlamaya çalışıyor

doğal nedenler. Antik çağda Aristoteles bunu düşünüyordu. Üstünde

Lucretius yıldırımın doğasını düşündü. Onu hayal etmek çok saflık

gök gürültüsünü "bulutların orada çarpışması" gerçeğinin bir sonucu olarak açıklamaya çalışır.

rüzgarların saldırısı."

Orta Çağ da dahil olmak üzere yüzyıllar boyunca yıldırımın ateşli bir ışık olduğuna inanılıyordu.

bulutların su buharında hapsolmuş buhar. Genişliyor, en fazla onları kırıyor

zayıf nokta ve hızla dünyanın yüzeyine doğru koşuyor. 1929'da J. Simpson, elektriklenmeyi yağmur damlalarının hava akımları tarafından parçalanmasıyla açıklayan bir teori önerdi. Parçalanma sonucunda düşen büyük damlalar pozitif, bulutun üst kısmında kalan küçük damlalar ise negatif olarak yüklenir. Charles Wilson'ın serbest iyonlaşma teorisinde, elektrifikasyonun, iyonların atmosferdeki damlacıklar tarafından seçici olarak birikmesi sonucu meydana geldiği varsayılmaktadır. farklı boyutlar. Gök gürültüsü bulutlarının elektrifikasyonunun, tüm bu mekanizmaların birleşik etkisiyle gerçekleştirilmesi mümkündür ve bunlardan en önemlisi, atmosferik hava ile sürtünmeyle elektriklenen yeterince büyük parçacıkların düşmesidir.

1752'de Benjamin Franklin deneysel olarak yıldırımın varlığını kanıtladı.

güçlü elektrik deşarjı. Bilim adamı ünlü deneyi hava ile gerçekleştirdi

fırtına yaklaşırken havaya fırlatılan bir uçurtma.

Deneyim: Yılanın çapraz parçasına keskinleştirilmiş bir tel bağlanmıştı.

ipin ucuna bir anahtar ve eliyle tuttuğu ipek bir kurdele bağlanmıştı.

Fırtına bulutu uçurtmanın üzerinden geçer geçmez, keskinleştirilmiş tel

ondan bir elektrik yükü çıkarıldığında uçurtma ipiyle birlikte elektriklenir.

Yağmurdan sonra uçurtma iple birlikte ıslanır, böylece uçurtmalar

bir elektrik yükünü iletmekte serbesttir, elektrik olarak gözlemlenebilir

parmak yaklaştığında şarj “boşalacaktır”.

Franklin'in yıldırımın elektriksel doğasına ilişkin araştırması ile eş zamanlı olarak

M.V. ile nişanlandılar. Lomonosov ve G.V.Rikhman. Araştırmaları sayesinde yıldırımın elektriksel doğası 18. yüzyılın ortalarında kanıtlandı. O zamandan beri, yıldırımın, bulutlar yeterince elektriklendiğinde meydana gelen güçlü bir elektrik boşalması olduğu anlaşıldı.

3. Yıldırım Oluşumu

Çoğu zaman, kümülonimbus bulutlarında yıldırım meydana gelir, daha sonra bunlara gök gürültülü fırtına denir; Yıldırım bazen nimbostratus bulutlarında, ayrıca volkanik patlamalar, kasırgalar ve toz fırtınaları sırasında oluşur.

Yüklü parçacıkların birikmesiyle başladığı (ve bittiği) için genellikle elektrotsuz deşarjlara atıfta bulunan doğrusal yıldırım gözlemlenir. Bu, yıldırımı elektrotlar arasındaki deşarjlardan ayıran, hala açıklanamayan bazı özelliklerini belirler. Böylece yıldırım birkaç yüz metreden daha kısa sürede oluşmaz; elektrotlar arası deşarjlar sırasındaki alanlardan çok daha zayıf elektrik alanlarında ortaya çıkarlar; Yıldırım tarafından taşınan yüklerin toplanması, birkaç km3'lük bir hacimde yer alan, birbirinden iyi izole edilmiş sayısız küçük parçacıktan saniyenin binde biri kadar bir sürede gerçekleşir. Yıldırım bulutlarında en çok incelenen yıldırım gelişimi süreci, yıldırım bulutların içinden geçebilir - bulut içi yıldırım veya yere çarpabilir - yer yıldırımı.

Yıldırımın meydana gelebilmesi için, bulutun nispeten küçük (ancak belirli bir kritik değerden az olmayan) hacminde, bir elektrik boşalmasını başlatmaya yetecek kuvvette (~ 1 MV/m) bir elektrik alanının oluşması ve Bulutun önemli bir kısmında, başlatılan deşarjı sürdürmeye yetecek ortalama kuvvette (~ 0,1-0,2 MV/m) bir alan bulunmaktadır. Yıldırımda bulutun elektrik enerjisi ısı ve ışığa dönüşür.

Yıldırım deşarjları, bitişik elektrikli bulutlar arasında veya elektrikli bir bulut ile yer arasında meydana gelebilir. Deşarj, yağmur, kar yağışı vb. doğal süreçlerin bir sonucu olarak atmosferik elektriğin ayrılması ve birikmesi nedeniyle komşu bulutlar arasında veya bir bulut ile yer arasında elektriksel potansiyelde önemli bir farkın ortaya çıkmasından önce meydana gelir. Ortaya çıkan potansiyel farkı bir milyar volta ulaşabilir ve depolanan elektrik enerjisinin daha sonra atmosfere boşaltılması 3 ila 200 kA arasında kısa süreli akımlar yaratabilir.

4. Birinci ve sonraki aşamaların ana aşamaları

yıldırım bileşenleri

Yıldırım ve kıvılcım deşarjı arasındaki ilişki iki buçuk yüzyıl önce Benjamin Franklin'in çalışmasıyla kanıtlandı. Bugün buna benzer bir tabir söylerken elektrik boşalmasının bu iki biçimini tersten söylemek daha doğru olur. Çünkü kıvılcımın en önemli yapısal unsurları ilk olarak yıldırımda gözlemlenmiş ve ancak o zaman laboratuvarda keşfedilmiştir. Bu kadar standart olmayan olay dizisinin nedeni basittir: Yıldırım deşarjının uzunluğu önemli ölçüde daha uzundur, gelişimi daha uzun sürer ve bu nedenle yıldırımın optik kaydı, özellikle yüksek uzaysal ve zamansal çözünürlüğe sahip ekipman gerektirmez. Yıldırım deşarjlarının ilk ve hala etkileyici zaman taramaları, 30'lu yıllarda merceğin ve filmin karşılıklı mekanik hareketine sahip basit kameralar (Beuys kameraları) kullanılarak yapıldı. Sürecin iki ana aşamasını tanımlamayı mümkün kıldılar: liderlik Ve Ev aşamalar.

Sırasında Önder Bulut-yer boşluğunda veya bulutların arasında iletken bir plazma kanalı - lider - büyür. Kesinlikle havayı elektron etkisiyle iyonize etmeye yeterli olan güçlü bir elektrik alanı bölgesinde doğar, ancak liderin yolun ana kısmını dış alan kuvvetinin (gök gürültüsü bulutlarının yükünden) birkaçını aşmayacağı bir yere koyması gerekir. santimetre başına yüz volt. Ancak lider kanalın uzunluğu artar, bu da başında yoğun iyonlaşmanın meydana geldiği ve nötr havanın oldukça iletken bir plazmaya dönüştüğü anlamına gelir. Bu mümkündür çünkü liderin kendisi kendi güçlü alanını taşır. Kanal başlığı bölgesinde yoğunlaşan bir uzay yükü tarafından oluşturulur ve onunla birlikte hareket eder. Lider başlığını yıldırım başlangıç ​​noktasına galvanik olarak bağlayan bir iletkenin işlevi, liderin plazma kanalı tarafından gerçekleştirilir. Lider, 0,01 saniyeye kadar oldukça uzun bir süre büyüyor - darbeli bir elektrik deşarjının geçici fenomeni ölçeğinde bir sonsuzluk. Tüm bu süre boyunca kanaldaki plazmanın yüksek iletkenliği koruması gerekir. Gazı elektrik arkına yakın sıcaklıklara (5000-6000 K'nin üzerinde) ısıtmadan bu mümkün değildir. Kanaldaki enerji dengesi sorunu, bunun için gerekli

onu ısıtmak ve kayıpları telafi etmek lider teorisinin en önemlilerinden biridir.

Lider, herhangi bir yıldırımın gerekli bir unsurudur. Çok bileşenli bir salgında sadece ilk değil, sonraki tüm bileşenler de lider süreçle başlar. Yıldırımın polaritesine, gelişim yönüne ve bileşen sayısına (ilk veya sonrakilerden herhangi biri) bağlı olarak, lider mekanizma değişebilir, ancak olgunun özü aynı kalır. Lider başlığın hemen yakınındaki elektrik alanındaki yerel artışa bağlı olarak yüksek iletkenliğe sahip bir plazma kanalının oluşmasından oluşur.

Yıldırımın ana aşaması(geri dönüş vuruşu), liderin dünya yüzeyine veya topraklanmış bir nesneye temas ettiği andan itibaren başlar. Çoğu zaman bu doğrudan temas değildir. Nesnenin tepesinden karşı lider adı verilen kendi lider kanalı ortaya çıkabilir ve yıldırım liderine doğru hareket edebilir. Buluşmaları ana sahnenin başlangıcını işaret ediyor. Bulut-yer boşluğunda hareket ederken, yıldırım liderinin başı fırtına potansiyeliyle karşılaştırılabilecek kadar yüksek bir potansiyel taşıyordu

yıldırım başlangıç ​​noktasındaki bulutlar (kanal boyunca voltaj düşüşünde farklılık gösterirler). Temastan sonra lider kafa toprak potansiyelini kabul eder ve yükü yere akar. Zamanla aynı şey başkalarının başına da gelir.

Kanalın yüksek potansiyele sahip bölümleri. Bu "boşaltma", lider yükün nötralizasyon dalgasının kanal boyunca yerden buluta yayılmasıyla gerçekleşir. Dalga hızı 108 m/s'ye kadar ışık hızına yaklaşır. Dalga cephesi ile yer arasında kanal akar

kanalın “boşaltma” bölümlerinden yükü yere taşıyan güçlü bir akım. Akımın genliği kanal boyunca başlangıç ​​potansiyel dağılımına bağlıdır. Ortalama olarak 30 kA'ya yakındır ve çoğu için

güçlü yıldırım 200-250 kA'ya ulaşır. Bu kadar güçlü bir akımın transferine yoğun bir enerji salınımı eşlik eder. Bundan dolayı kanaldaki gaz hızla ısınır ve genleşir; bir şok dalgası oluşur. Gök gürültüsü sesi onun tezahürlerinden biridir. Enerjisel olarak ana aşama en güçlü olanıdır. Aynı zamanda akımdaki en hızlı değişim ile de karakterize edilir. Artışın dikliği 1011 A/s'yi aşabilir; dolayısıyla yıldırım deşarjına eşlik eden son derece güçlü elektromanyetik radyasyon ortaya çıkar. Çalışan bir radyo veya televizyonun fırtınaya yoğun tepki vermesinin nedeni budur.

önemli girişim ve bu onlarca kilometrelik mesafelerde meydana gelir.

Ana aşamanın mevcut darbeleri, yalnızca ilk değil, aynı zamanda aşağı doğru yıldırımın sonraki tüm bileşenlerine de eşlik eder. Bu, birbirini izleyen her bileşenin liderinin yere doğru hareket eden parçayı şarj ettiği anlamına gelir

kanal ve ana aşama sırasında bu yükün bir kısmı nötralize edilir ve yeniden dağıtılır. Uzun gök gürültüsü, tüm setin mevcut darbeleri tarafından uyarılan ses dalgalarının üst üste binmesinin sonucudur.

sonraki bileşenler. Yükselen yıldırım için tablo biraz farklıdır. İlk bileşenin lideri

potansiyeli sıfır olan bir noktadan başlar. Kanal büyüdükçe, başın potansiyeli, fırtına bulutunun derinliklerinde bir yerde liderlik süreci yavaşlayana kadar yavaş yavaş değişir. Buna hızlı bir yük değişimi eşlik etmez ve bu nedenle yükselen yıldırımın ilk bileşeni ana bileşene sahiptir.

sahne yok. Sadece buluttan başlayıp yere doğru ilerleyen sonraki bileşenlerde gözlenir, aşağı doğru yıldırımın sonraki bileşenlerinden hiçbir farkı yoktur.

Bilimsel açıdan bakıldığında bulutlararası yıldırımın ana aşaması büyük ilgi görüyor. Var olduğu gerçeği, yere boşaldıklarından daha az gürültülü olmayan gök gürültüsü ile gösterilir. Bulutlar arası yıldırımın liderinin, fırtına bulutunun yüklü bir bölgesinin (fırtına hücresi) hacmi içinde bir yerde başladığı ve zıt işaretteki bir başka bölgeye doğru hareket ettiği açıktır. Buluttaki yüklü alanlar, yüksek voltajlı bir kapasitörün plakalarına benzer bir tür iletken gövde şeklinde hayal edilemez, çünkü buradaki yükler hacim boyunca yüzlerce metrelik bir yarıçapla dağıtılır ve küçük yüzeylerde bulunur. birbiriyle temas halinde olmayan su damlaları ve buz kristalleri (hidrometeorlar). Ana sahnenin kendi yolunda ortaya çıkışı fiziksel öz mutlaka yıldırım liderinin, liderin kapasitansıyla kıyaslanabilir veya ondan daha büyük, büyük elektrik kapasitesine sahip, oldukça iletken bir gövdeyle temasını içerir. Bulutlar arası yıldırım deşarjı sırasında, böyle bir cismin rolünün, aynı anda ortaya çıkan ve daha sonra ilkiyle temas eden başka bir plazma kanalı tarafından oynandığı varsayılmalıdır.

Yer yüzeyine yakın ölçümlerde ana kademe akım darbesi ortalama 10 -4 s'de genlik değerinin yarısı kadar azalır. Bu parametrenin yayılımı çok büyüktür - her yönde ortalamadan sapmalar neredeyse büyüklüğe ulaşır. Pozitif yıldırım akımı darbeleri kural olarak negatif olanlardan daha uzundur ve ilk bileşenlerin darbeleri sonrakilerden daha uzun sürer.

Ana aşamadan sonra, 100 A düzeyinde zayıf bir şekilde değişen bir akım, yıldırım kanalından saniyenin yüzde biri, bazen de onda biri boyunca akabilir. Sürekli akımın bu son aşamasında, yıldırım kanalı iletken durumunu korur ve sıcaklığı yay düzeyinde tutulur. Ana kademesi olmayan, devam eden bir yıldırımın ilk bileşeni de dahil olmak üzere, her bir yıldırım bileşenini sürekli bir akım aşaması takip edebilir. Bazen sürekli akımın arka planında

akım patlamaları yaklaşık 10-3 saniyelik bir süre ve 1 kA'ya kadar bir genlik ile gözlemlenir. Bunlara kanalın parlaklığında bir artış eşlik ediyor.

5. Doğrusal fermuarlar

Her insanın birçok kez karşılaştığı ortak doğrusal yıldırım, dallara ayrılan bir çizgi görünümündedir. Doğrusal yıldırım kanalındaki akım gücü ortalama 60 - 170 kA olup, 290 kA akıma sahip yıldırım kaydedilmiştir. Ortalama bir yıldırım 250 kW/saat (900 MJ) enerji taşır. enerji esas olarak ışık, ısı ve ses enerjileri şeklinde gerçekleşir.

Akıntı saniyenin birkaç binde biri kadar bir sürede gelişir; bu kadar yüksek akımlarda, yıldırım kanalı bölgesindeki hava neredeyse anında 30.000-33.000 ° C sıcaklığa kadar ısınır. Sonuç olarak, basınç keskin bir şekilde yükselir, hava genişler - bir ses eşliğinde bir şok dalgası belirir nabız - gök gürültüsü.

Fırtına öncesinde ve sırasında, bazen karanlıkta uzun sivri nesnelerin tepelerinde (ağaçların tepeleri, direkler, dağlardaki keskin kayaların tepeleri, kiliselerin haçları, paratonerler, bazen dağlarda insanların kafalarının üzerinde, kaldırılmış eller veya hayvanlar) "Aziz Elmo'nun Ateşi" adını alan bir parıltı gözlemlenebilir. Bu isim eski zamanlarda yelkenli gemilerin direklerinin tepesindeki parıltıyı gören denizciler tarafından verilmiştir. Parıltı, bulutun statik elektrik yükünün yarattığı elektrik alan kuvvetinin uzun, sivri nesnelerde özellikle yüksek olması nedeniyle oluşur; Sonuç olarak, havanın iyonlaşması başlar, bir parıltı boşalması meydana gelir ve kırmızımsı parıltı dilleri ortaya çıkar, bazen kısalır ve tekrar uzar. Bu yangınları söndürmeye çalışmamalısınız çünkü yanma yoktur. yüksek elektrik alan kuvvetinde, bir grup parlak filament görünebilir - tıslamanın eşlik ettiği bir korona deşarjı. Gök gürültüsü bulutlarının olmadığı durumlarda da bazen doğrusal yıldırım meydana gelebilir. “Maviden civata” deyiminin ortaya çıkması tesadüf değildir.

Doğrusal yıldırım

6.Yıldırım deşarjı sırasındaki fiziksel süreçler.

Yıldırım, yalnızca buluttan yere ya da topraklanmış bir cisimden buluta doğru değil, aynı zamanda yerden izole edilmiş cisimlerden (uçak, roket vb.) da başlar. Listelenen süreçlerin mekanizmalarını açıklığa kavuşturma girişimleri, yıldırımın kendisiyle ilgili deneysel verilerden çok az yardım almaktadır. Olguların fiziksel özüne ışık tutacak neredeyse hiçbir gözlem yok. Bu nedenle, deney sonuçlarından ve uzun laboratuvar kıvılcımı teorisinden aktif olarak yararlanarak spekülatif planlar oluşturmalıyız. Yıldırım, fiziksel başlangıcı açısından çok ilginçtir, ancak yıldırımın ana aşamasını ayrıntılı olarak ele almak en önemlisidir.

G Ana aşama veya yıldırım kanalı deşarjı süreci, bulut ile yer arasındaki boşluğun aşağı doğru lider tarafından engellendiği andan itibaren başlar. Dünyanın kapasitesi “sonsuz” olduğundan, lider kanalın (daha spesifik olmak gerekirse, negatif lider olsun) yere veya topraklanmış bir nesneye dokunarak sıfır potansiyelini elde etmesi gerekir. “İkizi”nin devamı olan, alçalan liderin kanalı da sıfır potansiyel elde eder. Yüksek potansiyel taşıyan bir lider kanalın topraklanmasına, kanal boyunca dağıtılan yükte güçlü bir değişiklik eşlik eder. Ana aşamanın başlamasından önce, τ 0 = C 0 yükü kanal boyunca dağıtıldı. Burada ve bundan sonra, ana sahne için “başlangıç” olan yere getirilen potansiyel, Ui ile belirtilmektedir. Amaçlarımız açısından çok az önemi olan kanal boyunca gerilim düşüşünü göz ardı ederek, her iki liderin uzunluğu boyunca sabit olduğunu varsaymaya devam ediyoruz. Ana aşama sırasında ve lider aşamada kanalın, uzunluğu boyunca veya zaman içinde değişmeyen bir Co doğrusal kapasitesi ile karakterize edilebildiğini varsayalım. Kanalın tamamı sıfır potansiyel elde ettiğinde (U = 0), birim uzunluk başına yük τ 1 = -CoUо(x)'e eşit olur. Kanalın negatif azalan lidere ait olan kısmı sadece negatif yükünü kaybetmekle kalmaz, aynı zamanda pozitif bir yük de kazanır (Uо 0). Sadece deşarj olmakla kalmıyor, aynı zamanda yeniden şarj oluyor. Bulutun yukarısındaki eşlenik pozitif yükselen liderin kanalı daha da pozitif yüklü hale gelir (şekle bakın). Ana aşama sırasında doğrusal yükteki değişim ∆τ = τ-τ o = -С o U ben . U i(x) = sabit olduğunda yük değişimi kanalın tüm uzunluğu boyunca aynıdır. Sanki önceden Ui voltajına yüklenmiş uzun bir iletken (uzun hat) tamamen boşalmış gibi.

Yere yakın ölçümler aşağı doğru lider kanalın çok yüksek bir akım boşalttığını göstermektedir. Negatif yıldırım durumunda, IM ~ 10-100 kA genlikli ana kademe akım darbesi 0,5 seviyesinde 50-100 μs sürer. Yaklaşık olarak aynı süre boyunca, ana kanalın başı olan kısa, parlak bir bölüm, fotoğraf taramalarında açıkça görülebilen kanal boyunca ilerler. Hızlandır v R≈(1-0,5)s ışık hızından yalnızca birkaç kat daha azdır. Bunu kanal boyunca bir deşarj dalgasının yayılması olarak yorumlamak doğaldır. potansiyel azalma dalgaları ve güçlü akımın ortaya çıkması. Potansiyelin Ui'den keskin bir şekilde düştüğü ve güçlü bir akımın oluştuğu dalga cephesi bölgesinde, yoğun salınım enerjisi nedeniyle, eski lider kanal yüksek bir sıcaklığa ısıtılır (ölçümlere göre - 30 ° C'ye kadar) -35 kK). Bu yüzden dalga cephesi bu kadar parlak parlıyor. Arkasında genişleyen, soğuyan ve radyasyona enerji kaybeden kanal daha zayıf parlıyor. Ana aşama prosesinin, metal bir iletken tarafından oluşturulan sıradan bir uzun hattın boşaltılmasıyla pek çok ortak noktası vardır.

Hat deşarjı da dalga karakterine sahiptir ve bu süreç, yıldırımın ana aşamasına ilişkin fikirlerin oluşmasında bir prototip görevi görmüştür. Yıldırım kanalı, liderlerin hızında büyümesi sırasında şarj olduğundan çok daha hızlı deşarj oluyor v ben 10 -3 -10 -2)v R. Ancak şarj ve deşarj sırasında potansiyeldeki ve birim uzunluk başına yükteki değişiklikler aynı büyüklüktedir: τ o =∆t. Hıza göre, kanal v t /v l ~ 10 2 --10 lider akımdan daha güçlü bir i M ~ ∆tv r akımıyla 3 kez boşaltılır i L ~ t 0 V L ~ 100 A. Kanalın doğrusal direnci R 0, lider aşamadan ana aşamaya geçişte yaklaşık olarak aynı miktarda azalır. Dirençteki azalmanın nedeni güçlü bir akım geçtiğinde kanalın ısınmasıdır, bu da plazmanın iletkenliğini arttırır. Sonuç olarak, içinden aynı akımın geçtiği kanal ve akış bölgesinin dirençleri karşılaştırılabilir. Bu, lider kanalın birim uzunluğu başına aynı büyüklükteki enerjinin dağıldığı ve liderin parametreleri aracılığıyla ifade edildiği anlamına gelir.

Bu aynı zamanda lider kanaldaki ve hali hazırda dönüştürülmüş kanaldaki deşarj dalgasının arkasındaki ortalama elektrik alanının aynı düzeyde olduğunu da verir. Bu, yıldırımın lider kanallarındaki ve ana aşamalardaki kararlı durumları doğrudan dikkate alarak yapılabilecek benzer bir sonuçla tutarlıdır. Buradaki durum, sabit bir yaydakine benzer. Ancak yüksek akım arklarında kanaldaki alan aslında zayıf bir şekilde akıma bağlıdır. Yukarıdakilerden, eğer lider ve ise, o zaman ana sahne dalga cephesinin arkasındaki kararlı durumda olması gerektiği ve birkaç kilometre uzunluğundaki tüm yıldırım kanalının toplam ohmik direncinin yaklaşık 102 Ohm olduğu anlaşılmaktadır. Bu, havadaki Z mükemmel iletken uzun hattın karakteristik empedansıyla karşılaştırılabilirken, aynı uzunluktaki bir lider kanal için toplam direnç Z'den 2 kat daha büyüktür. Hattın omik direnci arasındaki ilişki Dalga tarafından geçirilen ve karakteristik empedans, dalganın hat boyunca ilerledikçe zayıflama derecesini karakterize eder. Kanalın direnci değişmediyse, lider seviyesinde kalarak, yıldırım kanalının deşarj dalgası zayıflayacak ve kanalın küçük bir kısmını bile geçmeden yayılır. Kanalın toprağa kapandığı noktadan geçen akım da çok çabuk sönecektir. Deneyimler bunun tersini gösteriyor: Görünür ışıklı kafanın keskin bir cephesi var ve tüm yükselişi boyunca yere yakın büyük bir akım kaydediliyor. Dalganın geçişi sırasında lider kanalın dönüşümü, doğrusal direncinde keskin bir düşüşe yol açarak, yıldırımın ana aşamasının tüm sürecini belirler.

Yıldırım maruziyetinin tehlikeli faktörleri.

Yıldırımın büyük akım, voltaj ve deşarj sıcaklık değerleri ile karakterize edilmesi nedeniyle, yıldırımın bir kişi üzerindeki etkisi kural olarak çok ciddi sonuçlara - genellikle ölüme - neden olur. Dünyada her yıl ortalama 3.000 kişi yıldırım çarpması nedeniyle ölüyor ve aynı anda birden fazla kişinin yıldırım çarpmasına maruz kaldığı bilinen vakalar var.

Yıldırım deşarjı en az elektrik direncine sahip yolu izler. Uzun bir nesne ile fırtına bulutu arasındaki mesafe ve dolayısıyla elektrik direnci daha küçük olduğundan, yıldırım kural olarak uzun nesnelere çarpar, ancak bu zorunlu değildir. örneğin, iki direği yan yana yerleştirirseniz - biri metal ve diğeri daha uzun ahşap, o zaman metalin elektrik iletkenliği daha yüksek olduğu için daha düşük olmasına rağmen yıldırım büyük olasılıkla metal direğe çarpacaktır. Yıldırım aynı zamanda killi ve ıslak alanlara kuru ve kumlu olanlardan çok daha sık çarpmaktadır, çünkü ilki daha fazla elektrik iletkenliğine sahiptir.

Örneğin bir ormanda yıldırım da seçici davranır. Bir ağaç yıldırım çarptığında yarılır. Bunun mekanizması şu şekildedir: Deşarj bölgesindeki ağaç özsuyu ve nem anında buharlaşıp genişleyerek çok büyük basınçlar oluşturur,

ahşabı yırtan. Tahta talaşlarının saçılmasıyla birlikte benzer bir etki, yıldırım bir duvara çarptığında da ortaya çıkabilir. ahşap yapı. bu nedenle fırtına sırasında uzun bir ağacın altında olmak tehlikelidir.

Fırtına sırasında suyun üzerinde veya yakınında olmak tehlikelidir, çünkü... su ve suya yakın kara alanları yüksek elektrik iletkenliğine sahiptir. aynı zamanda fırtına sırasında içeride olmak betonarme binalar metal binalar (örneğin metal garajlar) insanlar için güvenlidir.

Doğrusal yıldırım, insanlara ve hayvanlara zarar vermenin yanı sıra, özellikle kırsal alanlardaki konut ve endüstriyel binaların yanı sıra orman yangınlarına da neden olur.

Fırtına sırasında şehirde olmak, şehirde olmaktan daha az tehlikelidir. açık alanÇünkü çelik yapılar ve yüksek binalar paratoner olarak iyi performans göstermektedir.

Tamamen veya kısmen kapalı, elektriksel olarak iletken bir yüzey, içinde insanlar için tehlikeli hiçbir önemli potansiyelin oluşamayacağı "Faraday odası" adı verilen bir alanı oluşturur. bu nedenle, tamamen metal gövdeli bir arabanın, tramvayın, troleybüsün veya tren vagonunun içindeki yolcular, fırtına sırasında dışarı çıkana veya pencereleri açmaya başlayıncaya kadar güvendedirler.

Yıldırım bir uçağa çarpabilir, ancak modern uçaklar tamamen metalden yapıldığından yolcular yıldırımdan oldukça güvenilir bir şekilde korunur.

İstatistikler, her 5.000-10.000 uçuş saatinde bir uçağa yıldırım düştüğünü gösteriyor; neyse ki, hasar gören uçakların neredeyse tamamı uçmaya devam ediyor. Uçak kazalarının çeşitli nedenleri arasında buzullaşma, yağmur, sis, kar, fırtına, kasırga, yıldırım son sırada yer alıyor ancak fırtına sırasında uçak uçuşları hala yasak.

Paris'teki dünyaca ünlü Eyfel Kulesi'ne fırtına sırasında neredeyse her zaman yıldırım çarpıyor, ancak bu gözlem güvertesindeki insanlar için tehlike oluşturmuyor çünkü ajur metal ızgara Kule, elektrik yıldırımına karşı mükemmel koruma sağlayan bir Faraday odası oluşturur.

Saçınızın diken diken olması ve hafif bir çatırtı sesi çıkarması, elektrik alanında olduğunuzun bir işareti olabilir. Ancak bu sadece kuru saçtır.

Yıldırım çarpmasına rağmen hala düşünebiliyorsanız en kısa zamanda bir doktora başvurmalısınız. Doktorlar, kafasında ve vücudunda ciddi yanıklar olmasa bile yıldırım çarpmasından kurtulan bir kişinin daha sonra kardiyovasküler ve nevraljik aktivitede normdan sapmalar şeklinde komplikasyonlar yaşayabileceğine inanıyor.

Eyfel Kulesi'ne yıldırım düşüyor, 1902'den fotoğraf.

8.Yıldırım ne sıklıkla düşer?

Yerdeki yapılara yıldırım düşüyor. Günlük deneyimlerden, yıldırımın en çok yüksek yapılara, özellikle de çevredeki alana hakim olanlara çarptığını biliyoruz. Ovada darbelerin çoğu bağımsız direklere, kulelere, bacalar ve benzeri. Dağlık bölgelerde, alçak binalar ayrı yüksek tepelerde veya bir dağın tepesinde bulunuyorsa sıklıkla zarar görür. Günlük düzeyde bunun açıklaması basittir: Yıldırım gibi bir elektrik deşarjının yüksek bir nesneye daha kısa bir mesafe kat etmesi daha kolaydır. Bu nedenle, Avrupa'da ortalama olarak 30 m yüksekliğindeki bir direk yılda 0,1 yıldırım çarpmasına (10 yılda bir çarpma) maruz kalırken, 100 metrelik tenha bir nesne için neredeyse 10 kat daha fazla yıldırım düşmektedir. Daha yakından bakıldığında, darbe sayısının yüksekliğe bu kadar keskin bir şekilde bağımlı olması artık önemsiz görünmüyor. Aşağıya doğru düşen yıldırımın başlangıç ​​noktasının ortalama yüksekliği yaklaşık 3 km olup, 100 metrelik bir yükseklik bile bulut ile yer arasındaki mesafenin yalnızca %3'üdür. Rastgele eğrilikler, yörüngenin toplam uzunluğunu onlarca kat daha güçlü bir şekilde değiştirir. Yıldırım gelişiminin son temel aşamasının, yolun son bölümünü oldukça katı bir şekilde önceden belirleyen bazı özel süreçlerle ayırt edildiğini varsaymamız gerekir. Bu süreçler, alçalan liderin yönelimine, yüksek nesnelere olan ilgisine yol açar.

Yıldırımın bilimsel gözlemleri deneyiminden, çarpma sayısının yaklaşık olarak ikinci dereceden bir bağımlılığından bahsedebiliriz. N yükseklikten M H konsantre nesneler (onların H diğer tüm boyutlardan çok daha büyük); uzatılmış olanlar için uzunluk BEN, örneğin havai hat güç iletimi, N M~h i. Bu, eşdeğer bir yıldırım büzülme yarıçapının varlığını göstermektedir. R ah~ h. Tüm yıldırımlar nesneden r R mesafesi kadar yatay olarak yer değiştirmiştir. ah içine düşer, gerisi geçip gider. Böyle bir ilkel yönlendirme şeması genellikle doğru sonuca yol açar. Değerlendirmeler için kullanabilirsiniz R ah~ 3h ve birim zaman başına bozulmamış dünya yüzeyi başına düşen yıldırım çarpması sayısı n m meteorolojik gözlem verilerinden elde edilmiştir. Onlara dayanarak, fırtına aktivitesinin yoğunluğuna ilişkin özel haritalar oluşturulmuştur. Avrupa tundrasında n m R ah= 0,3 km ve onun için

ortalama rakama odaklanırsak yıllık etki n m = 3,5 km -2 yıl -1 Değerlendirme düz araziler ve yalnızca çok yüksek olmayan nesneler için anlamlıdır h

İnsan Yenilgisi

Bir kişiye yıldırımın daralma yarıçapı sadece 5-6 m'dir, daralma alanı 10-4 km2'den fazla değildir. Aslında yıldırımın çok daha fazla can kaybı vardır ve doğrudan çarpmanın bununla hiçbir ilgisi yoktur. İnsan deneyimi, fırtına sırasında ormanda, özellikle açık alanlarda, uzun ağaçların yakınında bulunmayı önermemektedir. Ve bu doğru. Bir ağaç insandan yaklaşık 10 kat daha uzundur ve 100 kat daha sık yıldırım çarpmaktadır. Bir ağacın tepesinin altında bulunan bir kişinin, güvenli olmayan, yıldırım akımı yayılma bölgesine düşme riski gözle görülür bir şansa sahiptir. Bir ağacın tepesine yıldırım düştükten sonra akım BEN M iyi ileten bir gövde boyunca yayılır ve daha sonra köklerden toprağa yayılır. Kök sistem ağaç doğal bir topraklama maddesi gibi olur. Akım sayesinde zeminde bir elektrik alanı belirir, burada p - direnç toprak, j - akım yoğunluğu. Akımın zemine kesinlikle simetrik olarak yayılmasına izin verin. Daha sonra eşpotansiyeller, dünya yüzeyinde çapsal bir düzleme sahip yarım kürelerdir. Ağaç gövdesinden r mesafesindeki akım yoğunluğu j(r) =,

yakın noktalar arasındaki potansiyel fark eşittir ∆ sen=. Örneğin, bir kişi bir ağaç gövdesinin merkezinden, tarafı ağaca doğru r ≈ 1 m uzaklıkta duruyorsa ve ayakları arasındaki mesafe ∆r ≈ 0,3 m ise, o zaman akımlı ortalama şiddetli bir yıldırım için BENM= 30 kA ise toprak yüzeyindeki gerilim düşümü p=’dir. Bu voltaj ayakkabı tabanlarına ve kaçınılmaz olarak çok hızlı bir şekilde parçalandıktan sonra insan vücuduna uygulanır. Hiç şüphe yok ki, bir kişi acı çekecek ve büyük olasılıkla öldürülecek - ona etki eden stres çok büyük. ∆r ile orantılı olduğuna dikkat edin. Bu, bacaklarınızı birbirinden ayırarak ayakta durmanın, ayaklarınızı sıkıca sıkarak hazırda durmaktan çok daha tehlikeli olduğu ve bir ağaçtan belli bir yarıçap boyunca uzanmanın daha da tehlikeli olduğu anlamına gelir; çünkü bu durumda, ağaçla temas halindeki en uç noktalar arasındaki mesafe. yer boyunuza eşit olur

kişi. Bir leylek gibi tek ayak üzerinde durmak en iyisidir, ancak bu tür tavsiyeleri vermek uygulamaktan daha kolaydır. Bu arada, büyük hayvanlara insanlardan daha sık yıldırım çarpıyor, çünkü bacakları arasında daha büyük bir mesafe var.

Paratoner bulunan bir kulübeniz varsa ve bunun için özel bir topraklama çubuğu yapılmışsa, fırtına sırasında topraklama çubuğunun yakınında kimsenin olmadığından ve ona topraklama indiğinden emin olun. Buradaki durum az önce tartışılana benzer.

7. Fırtına sırasında davranış kuralları.

Neredeyse anında bir şimşek çakması görüyoruz çünkü... ışık 300.000 km/s hızla hareket eder. Sesin havada yayılma hızı yaklaşık 344 m/s'dir. Ses yaklaşık 3 saniyede 1 kilometre yol kat eder. Böylece şimşek çakması ile onu takip eden ilk gök gürültüsü arasındaki süreyi saniye cinsinden bölerek fırtınanın bulunmasına kadar olan mesafeyi kilometre cinsinden tespit ediyoruz.

Bu süreler azalırsa fırtına yaklaşıyor demektir ve yıldırımın zararlarından korunmak için önlem almak gerekir. Şimşek, şimşek çakmasının hemen ardından gök gürültüsünün gelmesiyle tehlikelidir; üzerinizde bir fırtına bulutu var ve büyük olasılıkla yıldırım çarpması tehlikesi var. Fırtına öncesi ve sırasındaki eylemleriniz aşağıdaki gibi olmalıdır:

evden çıkmayın, pencere, kapı ve bacaları kapatmayın, top yıldırımını çekebilecek hava akımı olmadığından emin olun.

Fırtına sırasında sobayı yakmayın çünkü bacadan çıkan duman yüksek elektrik iletkenliğine sahiptir ve çatının üzerinde yükselen bacaya yıldırım çarpması olasılığı artar;

radyo ve televizyonların ağ bağlantısını kesin, elektrikli aletleri ve telefonları kullanmayın (özellikle kırsal alanlar için önemlidir);

Yürürken en yakın binada saklanın. Bir alandaki fırtına özellikle tehlikelidir. Barınak ararken metal yapıyı tercih edin büyük boyutlar veya metal çerçeveli yapılar, Konut inşaatı veya paratonerle korunan başka bir bina; bir binada saklanmak mümkün değilse, küçük barakalarda, yalnız ağaçların altında saklanmaya gerek yoktur;

Tepelerde ve açık korumasız yerlerde, metal veya tel örgülü çitlerin, büyük metal nesnelerin yakınında olmayın, nemli duvarlar, paratoner topraklaması;

Barınak yoksa yere yatın, tercihen kurumayı tercih edin. Kumlu toprak, rezervuardan uzakta;

Eğer bir fırtına sizi ormanda bulursa, az yetişen bir alana sığınmanız gerekir. Yüksek ağaçların, özellikle çam, meşe, kavak ağaçlarının altına sığınamazsınız. Ayrı bir yerden 30 m uzaklıkta olmak daha iyidir uzun ağaç. Yakınlarda daha önce fırtınadan zarar görmüş, yarılmış ağaçlar olup olmadığına dikkat edin. Bu durumda buradan uzak durmak daha iyidir. Yıldırımın çarptığı ağaçların çokluğu, bu bölgedeki toprağın elektrik iletkenliğinin yüksek olduğunu ve bölgenin bu bölgesine yıldırım düşmesi ihtimalinin çok yüksek olduğunu gösterir;

Fırtına sırasında suda veya suyun yakınında olamazsınız - yüzemez veya balık tutamazsınız. kıyıdan daha da uzaklaşmak gerekiyor;

Dağlarda dağ sırtlarından, keskin yüksek kayalardan ve zirvelerden uzaklaşın. Dağlarda fırtına yaklaştığında mümkün olduğu kadar alçaklara inmeniz gerekir. metal nesneler- pitonlara, buz baltalarına, tavalara tırmanmak, bir sırt çantasına koymak ve yokuştan 20-30 m aşağıya bir iple indirmek;

fırtına sırasında egzersiz yapmayın açık havada koşmayın çünkü terin ve hızlı hareketin yıldırımı “çektiğine” inanılıyor;

bisiklet veya motosiklet üzerinde fırtınaya yakalanırsanız, arabayı kullanmayı bırakın ve onlardan yaklaşık 30 m uzakta fırtınanın geçmesini bekleyin;

8. Yıldırım enerjisini kullanma teknolojisi.

Çinli bilim insanları, yıldırım enerjisini bilimsel ve endüstriyel amaçlarla kullanmaya yönelik bir teknoloji geliştirdiler.

Atmosfer Fiziği Enstitüsü çalışanlarından Tse Xiushu, "Yeni gelişme, havadaki yıldırımın yakalanmasını ve araştırma ve kullanım için yerdeki toplayıcılara yönlendirilmesini mümkün kılıyor" dedi.

Yıldırımı yakalamak için, fırtına bulutunun merkezine fırlatılacak özel paratonerlerle donatılmış roketler kullanılacak. YL-1 roketinin yıldırım çarpmasından birkaç dakika önce fırlatılması gerekiyor.

Cihazın geliştiricileri, "Kontroller fırlatma doğruluğunun %70 olduğunu gösterdi" dedi.

Yıldırım enerjisi ve ürettiği elektromanyetik radyasyon, tarımsal türlerin genetik modifikasyonunda ve yarı iletken üretiminde kullanılacak.

Ayrıca yeni teknoloji, deşarjların güvenli yerlere gitmesi nedeniyle fırtınalardan kaynaklanan ekonomik zararı önemli ölçüde azaltacak. İstatistiklere göre Çin'de her yıl yaklaşık bin kişi yıldırım çarpması nedeniyle ölüyor. Çin'de fırtınalardan kaynaklanan ekonomik zarar yılda 143 milyon dolara ulaşıyor.

Araştırmacılar ayrıca yıldırımı enerji için kullanmanın bir yolunu bulmaya çalışıyorlar. Bilim adamlarına göre tek bir yıldırım çarpması milyarlarca kilovat elektrik üretiyor. Dünya çapında her saniyede 100 yıldırım düşüyor; bu çok büyük bir elektrik kaynağı.

Kaynakça:

Stekolnikov I.K., Yıldırım fiziği ve yıldırımdan korunma, M. - L., 1943;

Imyanitov I.M., Chubarina E.V., Shvarts Ya.M., Bulutların elektriği, Leningrad, 1971;

Renema.py, Lightning.URL: http:// www. renema. ru/ Bilgi/ yıldırım_ Priroda. shtml

Yıldırımın tarihi. URL'si: http://ru.wikipedia.org/wiki/Yıldırım

Imenitov I.M., Chubarina E.V., Shvarts Ya.M. Bulutların elektriği. L., 1971

Bilim ve teknoloji: Fizik. URL: http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/MOLNIYA.html

Açık havada otonom ışıklı oluşumlar. URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=9199806

Bazelyan E.M., Raiser Yu.P. Yıldırım fiziği ve yıldırımdan korunma. M.: Fizmatlit, 2001.

"fiziksel fenomen"

Genellikle parlak bir ışık parlaması ve ona eşlik eden gök gürültüsüyle kendini gösteren, atmosferdeki dev bir elektrik kıvılcımı boşalması. Yıldırımın elektriksel doğası, fırtına bulutundan elektrik elde etmek için bir deney yürütülen Amerikalı fizikçi B. Franklin'in araştırmasında ortaya çıktı.

Çoğu zaman, kümülonimbus bulutlarında yıldırım meydana gelir, daha sonra bunlara gök gürültülü fırtına denir; Yıldırım bazen nimbostratus bulutlarında, ayrıca volkanik patlamalar, kasırgalar ve toz fırtınaları sırasında oluşur.

Yer yıldırımının gelişim süreci birkaç aşamadan oluşur. İlk aşamada, elektrik alanının kritik bir değere ulaştığı bölgede, başlangıçta havada her zaman küçük miktarlarda bulunan ve elektrik alanının etkisi altında önemli hızlar kazanan serbest elektronlar tarafından oluşturulan darbe iyonizasyonu başlar. yer ve hava atomlarıyla çarpışarak onları iyonlaştırır. O. elektron çığları ortaya çıkar ve elektrik deşarjı ipliklerine dönüşür - iyi iletken kanallar olan şeritler, birleşerek yüksek iletkenliğe sahip parlak, termal olarak iyonize bir kanala - kademeli bir lidere yol açar.

Liderin dünya yüzeyine doğru hareketi, ~ 5 * 10000000 m/sn hızla birkaç on metrelik adımlarla gerçekleşir, ardından hareketi birkaç on mikrosaniye boyunca durur ve parıltı büyük ölçüde zayıflar; daha sonra bir sonraki aşamada lider tekrar birkaç on metre ilerler. Parlak bir parıltı, geçilen tüm adımları kaplar; ardından parıltı yeniden duruyor ve zayıflıyor. Lider ortalama 2*100000 m/sn hızla dünya yüzeyine çıktığında bu işlemler tekrarlanır. Lider yere doğru ilerledikçe, uç kısmındaki alan gücü artar ve onun hareketi altında, Dünya yüzeyinde çıkıntı yapan nesnelerden lidere bağlanan bir yanıt aktarıcısı fırlatılır.

Yıldırım şekilleri

Doğrusal yıldırım

Bulutlar arasında, bir bulutun içinde veya bir bulut ile yer arasında doğrusal bir yıldırım deşarjı meydana gelir ve genellikle yaklaşık 2-3 km uzunluğa sahiptir, ancak 20-30 km'ye kadar uzunluğa sahip yıldırımlar da vardır.

Çoğu zaman çok sayıda dalı olan kesikli bir çizgiye benziyor. Şimşek rengi - beyaz, sarı, mavi veya kırmızımsı

Çoğu zaman, bu tür bir yıldırımın ipliğinin çapı birkaç on santimetreye ulaşır. Bu tür en yaygın olanıdır; onu en sık görüyoruz. Doğrusal yıldırım, atmosferik elektrik alan voltajı 50 kV/m'ye kadar olduğunda ortaya çıkar; yolu üzerindeki potansiyel fark yüz milyonlarca volta ulaşabilir. Bu tür yıldırımların mevcut gücü yaklaşık 10 bin amperdir. Her 20 saniyede bir doğrusal yıldırım üreten bir fırtına bulutunun elektrik enerjisi 20 milyon kW'tır. Potansiyel Elektrik enerjisi Böyle bir bulutta depolanan enerji, bir megaton bombanın enerjisine eşittir.

Bu en yaygın yıldırım şeklidir.

Düz fermuar

Düz yıldırım, bulutların yüzeyinde dağınık bir ışık parlaması olarak görünür. Yalnızca düz şimşeklerin eşlik ettiği gök gürültülü fırtınalar zayıf olarak sınıflandırılır ve genellikle yalnızca ilkbaharın başlarında veya sonbahar sonu.

Bant fermuarı

Şerit yıldırım, bulutlardan yere, birbirine göre küçük aralıklarla veya bunlar olmadan paralel olarak kaydırılan birkaç özdeş zikzak deşarjdır.

Boncuklu yıldırım

Fırtına sırasında, parlak noktalar zinciri biçiminde nadir görülen bir elektrik boşalması biçimi.Boncuklu yıldırımın ömrü 1-2 saniyedir. Boncuklu yıldırımın yörüngesinin çoğu zaman dalga benzeri bir karaktere sahip olması dikkat çekicidir. Doğrusal yıldırımın aksine, boncuklu yıldırımın izi dallanmaz - bu, bu türün ayırt edici bir özelliğidir.

Roket yıldırım

Roket şeklindeki yıldırım, 1-1,5 saniye süren yavaş yavaş gelişen bir deşarjdır. Roket yıldırımları çok nadir görülmektedir.

Top Yıldırım

Şimşek topu, rengi ve boyutu değişen parlak ışıklı bir elektrik yüküdür. Yere yakın yerlerde, çoğunlukla yaklaşık 10 cm çapında bir top gibi görünür, daha az sıklıkla elipsoid, damla, disk, halka ve hatta birbirine bağlı toplardan oluşan bir zincir şeklindedir. Şimşek topunun var olma süresi birkaç saniyeden birkaç dakikaya kadardır, parıltının rengi beyaz, sarı, açık mavi, kırmızı veya turuncudur. Tipik olarak bu tür yıldırımlar yavaşça, neredeyse sessizce hareket eder ve yalnızca hafif bir çatırtı, ıslık sesi, vızıltı veya tıslama sesiyle eşlik eder. Yıldırım topu kapalı alanlara çatlaklardan, borulardan ve pencerelerden girebilir.

Nadir görülen bir yıldırım türü; istatistiklere göre sıradan yıldırımların binde 2-3'ü top yıldırımdır.

Yıldırım topunun doğası tam olarak anlaşılmamıştır. Yıldırım topunun kökeni hakkında bilimselden fantastike kadar pek çok hipotez var.

Perde fermuarı

Perde aydınlatması, alçak, sessiz bir uğultu eşliğinde geniş, dikey bir ışık şeridine benziyor.

Hacimsel fermuar

Hacimsel şimşek, alçak, yarı saydam bulutlarda "her yerden" güçlü bir çatırtı sesiyle gelen beyaz veya kırmızımsı bir parıltıdır. Fırtınanın ana aşamasından önce daha sık görülür.

Şerit yıldırım

Şerit yıldırım - "yan yatırılmış" bir auroraya çok benziyor - üst üste gruplandırılmış yatay ışık şeritleri (3-4 şerit).

Elfler, jetler ve spritelar

Elfler (Elektromanyetik Darbe Kaynaklarından Işık Emisyonları ve Çok Düşük Frekans Pertürbasyonları), doğrudan bir fırtına bulutunun tepesinden görünen, yaklaşık 400 km çapında, devasa ama hafif parlak flaş konileridir.

Jetler mavi koni tüplerdir.

Spritelar, bir buluttan yukarıya doğru çarpan bir tür yıldırımdır. Bu fenomen ilk kez 1989'da tesadüfen kaydedildi. Şu anda spriteların fiziksel doğası hakkında çok az şey biliniyor.

Jetler ve Elfler, bulutların tepelerinden iyonosferin alt kenarına kadar (Dünya yüzeyinin 90 kilometre yukarısında) oluşur. Bu auroranın süresi saniyenin çok küçük bir kısmıdır. Bu kadar kısa ömürlü olayları fotoğraflamak için yüksek hızlı görüntüleme araçlarına ihtiyaç vardır. Bilim adamları ancak 1994 yılında büyük bir fırtınanın üzerinde bir uçakla uçarken bu çarpıcı gösteriyi filme almayı başardılar.

Diğer fenomenler

Yanıp söner

Flaşlar, gece parçalı bulutlu veya açık havalarda gözlenen beyaz veya mavi sessiz ışık flaşlarıdır. Flaşlar genellikle yazın ikinci yarısında meydana gelir.

Yıldırım

Şimşek çakmaları, uzaktaki yüksek gök gürültülü fırtınaların yansımalarıdır; geceleri 150 - 200 km'ye kadar bir mesafede görülebilirler. Şimşek çakması sırasında gök gürültüsü duyulmaz, gökyüzü parçalı bulutludur.

Volkanik Yıldırım

İki tür volkanik yıldırım vardır. Biri bir yanardağın kraterinde meydana geliyor, diğeri ise Şili'deki Puyehue Yanardağı'nın bu fotoğrafında görüldüğü gibi yanardağın dumanını harekete geçiriyor. Dumandaki su ve donmuş kül parçacıkları birbirine sürterek statik boşalmaya ve volkanik yıldırıma neden olur.

Catatumbo Yıldırım

Catatumbo yıldırımı, gezegenimizde yalnızca tek bir yerde - Catatumbo Nehri'nin Maracaibo Gölü ile birleştiği yerde gözlemlenen şaşırtıcı bir olgudur ( Güney Amerika). Bu tür yıldırımların en şaşırtıcı yanı, deşarjlarının yaklaşık 10 saat sürmesi ve yılda 140-160 kez geceleri ortaya çıkmasıdır. Catatumbo yıldırımı oldukça geniş bir mesafeden - 400 kilometre - açıkça görülebilir. Bu tür yıldırımlar genellikle pusula olarak kullanılıyordu, bu yüzden insanlar gözlemlendikleri yere "Maracaibo Deniz Feneri" adını bile verdiler.

Çoğu kişi Catatumbo yıldırımının dünyadaki en büyük tek ozon jeneratörü olduğunu söylüyor çünkü... And Dağları'ndan gelen rüzgarlar fırtınalara neden olur. Bu sulak alanların atmosferi açısından zengin olan metan bulutlara kadar yükselerek yıldırım düşmesine neden oluyor.