Hvor kommer tordenværet fra? Hva er lyn og hvorfor oppstår det? Opprinnelsen til tordenskyer
16.05.2017 18:00
6038
Hvor kommer torden og lyn fra?
Alle vet hva et tordenvær er - lynglimt og tordenbrøl. Mange mennesker (spesielt barn) er til og med veldig redde for henne. Men hvor kommer torden og lyn fra? Og generelt, hva slags fenomen er dette?
Et tordenvær er virkelig et ganske ubehagelig og til og med skummelt naturfenomen, når mørke, tunge skyer dekker solen, lynglimt, torden buldrer og regn strømmer fra himmelen i strømmer...
Og lyden som oppstår er ikke annet enn en bølge forårsaket av sterke luftvibrasjoner. I de fleste tilfeller øker volumet mot slutten av rullen. Dette skjer på grunn av refleksjon av lyd fra skyer. Dette er torden.
Lyn er en veldig kraftig elektrisk utladning av energi. Det oppstår som et resultat av sterk elektrifisering av skyer eller jordoverflaten. Elektriske utladninger skjer enten i selve skyene, eller mellom to tilstøtende skyer, eller mellom en sky og bakken.
Prosessen med lynnedslag er delt inn i det første nedslaget og alle påfølgende nedslag. Årsaken er at det aller første lynnedslaget skaper en vei for elektrisk utladning. En negativ elektrisk utladning samler seg på bunnen av skyen.
Og jordoverflaten har en positiv ladning. Derfor blir elektroner (negativt ladede partikler, en av de grunnleggende enhetene av materie) som ligger i en sky, tiltrukket av bakken som en magnet og suser ned.
Så snart de første elektronene når jordoverflaten, dannes en kanal (en slags passasje) som er fri for passasje av elektriske utladninger, som de resterende elektronene suser ned gjennom.
Elektroner nær bakken er de første som forlater kanalen. Andre skynder seg å ta deres plass. Som et resultat skapes det en tilstand der all den negative energiutladningen kommer ut av skyen, og skaper en kraftig strøm av elektrisitet rettet ned i bakken.
Det er i et slikt øyeblikk at et lynglimt oppstår, som er ledsaget av torden.
Elektrifiserte skyer skaper lyn. Men ikke hver sky inneholder nok kraft til å trenge gjennom det atmosfæriske laget. Visse omstendigheter er nødvendige for manifestasjonen av kraft og elementer.
Luftmasser er i konstant bevegelse.Varm luft går opp, og kald luft går ned. Når partikler beveger seg, blir de elektrifisert, det vil si at de er mettet med elektrisitet.
Ulike deler av skyen akkumulerer forskjellige mengder energi. Når det er for mye av det, oppstår et glimt, akkompagnert av torden. Dette er tordenværet
Hvilke typer lyn finnes det? Noen tror kanskje at lynet er det samme, at et tordenvær er et tordenvær. Det er imidlertid flere typer lyn som er svært forskjellige fra hverandre.
Lineært lyn– Dette er den vanligste sorten. Det ser ut som et forvokst tre opp ned. Flere tynnere og kortere "skudd" strekker seg fra hovedkanalen (stammen).
Lengden på et slikt lyn kan nå opptil 20 kilometer, og strømstyrken kan være 20 000 ampere. Hastigheten er 150 kilometer i sekundet. Temperaturen på plasmaet som fyller lynkanalen når 10 000 grader.
Intrasky lyn- forekomsten av denne typen er ledsaget av endringer i elektriske og magnetiske felt, og utslipp av radiobølger. Slike lyn vil mest sannsynlig bli funnet nærmere ekvator. I tempererte klima vises det ekstremt sjelden.
Hvis det er lyn i skyen, kan et fremmedlegeme som krenker integriteten til skallet, for eksempel et elektrifisert fly, tvinge det til å komme ut. Lengden kan variere fra 1 til 150 kilometer.
Bakkelyn– Dette er den typen lyn som varer lengst, så konsekvensene kan være ødeleggende.
Siden det er hindringer på vei, for å komme seg rundt dem, blir lynet tvunget til å endre retning. Derfor når den bakken i form av en liten trapp. Hastigheten er omtrent 50 tusen kilometer per sekund.
Etter at lynet har fullført sin vei, slutter det å bevege seg i flere titalls mikrosekunder, og lyset svekkes. Så begynner neste etappe: gjenta den kryssede banen.
Den siste utladningen er lysere enn alle tidligere, og strømmen i den kan nå hundretusenvis av ampere. Temperaturen inne i lynet svinger rundt 25.000 grader.
Sprite lyn. Denne varianten ble oppdaget av forskere relativt nylig - i 1989. Dette lynet er svært sjeldent og ble oppdaget helt ved et uhell. Dessuten varer det bare noen tideler av 1 sekund.
Det som skiller Sprite fra andre elektriske utladninger er høyden den vises i - omtrent 50-130 kilometer, mens andre typer ikke overvinner 15-kilometersmerket. I tillegg utmerker spritelyn seg ved sin enorme diameter, som kan nå 100 km .
Slike lyn ser ut som en vertikal søyle av lys og blinker ikke individuelt, men i grupper. Fargen kan være forskjellig og avhenger av luftens sammensetning: nærmere bakken, hvor det er mer oksygen, er den grønn, gul eller hvit. Og under påvirkning av nitrogen, i en høyde på mer enn 70 km, er den får en lys rød fargetone.
Perlelyn. Dette lynet, som det forrige, er et sjeldent naturfenomen. Oftest vises den etter den lineære og gjentar banen fullstendig. Den består av kuler plassert i avstand fra hverandre og som ligner perler.
Ball lyn. Dette er en spesiell variant. Et naturfenomen når lynet er i form av en ball, skinner og svever over himmelen. I dette tilfellet blir flybanen uforutsigbar, noe som gjør den enda farligere for mennesker.
I de fleste tilfeller oppstår kulelyn i kombinasjon med andre typer. Imidlertid er det tilfeller når det dukket opp selv i solfylt vær. Størrelsen på ballen kan være fra ti til tjue centimeter.
Fargen kan være blå, oransje eller hvit. Og temperaturen er så høy at hvis ballen uventet sprekker, fordamper væsken som omgir den, og metall- eller glassgjenstander smelter.
En kule av et slikt lyn kan eksistere i ganske lang tid. Når den beveger seg, kan den uventet endre retning, sveve i luften i flere sekunder eller avvike kraftig til den ene siden. Den dukker opp i ett eksemplar, men alltid uventet. Ballen kan komme ned fra skyene, eller plutselig dukke opp i luften bak en stolpe eller et tre.
Og hvis vanlig lyn bare kan slå ned noe - et hus, et tre, etc., kan kulelyn trenge inn i et lukket rom (for eksempel et rom) gjennom en stikkontakt, eller slå på husholdningsapparater - en TV, etc.
Hvilket lyn anses som det farligste?
Vanligvis blir det første torden- og lynnedslaget etterfulgt av et andre. Dette skyldes at elektronene i det første glimtet skaper mulighet for en andre passasje av elektroner. Derfor oppstår påfølgende utbrudd etter hverandre med nesten ingen tidsintervaller, og rammer samme sted.
Lyn som kommer fra en sky med sin elektriske utladning kan forårsake alvorlig skade på en person og til og med drepe. Og selv om slaget hennes ikke treffer en person direkte, men faller i nærheten, kan helsekonsekvensene være svært ille.
For å beskytte deg selv, må du følge noen regler:
Så under et tordenvær bør du aldri svømme i elven eller havet! Du må alltid være på tørt land. I dette tilfellet er det nødvendig å være så nær overflaten av jorden som mulig. Det vil si at det ikke er nødvendig å klatre i et tre, langt mindre stå under det, spesielt hvis det er et midt på et åpent sted.
I tillegg bør du ikke bruke noen mobile enheter (telefoner, nettbrett osv.) fordi de kan tiltrekke seg lyn.
Vi tenker ofte at elektrisitet er noe som kun genereres i kraftverk, og absolutt ikke i de fibrøse massene av vannskyer, som er så sjeldne at du lett kan stikke hånden inn i dem. Imidlertid er det elektrisitet i skyene, akkurat som det er til og med i menneskekroppen.
Elektrisitetens natur
Alle kropper er laget av atomer – fra skyer og trær til menneskekroppen. Hvert atom har en kjerne som inneholder positivt ladede protoner og nøytrale nøytroner. Unntaket er det enkleste hydrogenatomet, i kjernen hvor det ikke er noe nøytron, men bare ett proton.
Negativt ladede elektroner sirkulerer rundt kjernen. Positive og negative ladninger tiltrekker hverandre, så elektroner kretser rundt kjernen til et atom, som bier rundt en søt pai. Tiltrekningen mellom protoner og elektroner skyldes elektromagnetiske krefter. Derfor er elektrisitet tilstede overalt hvor vi ser. Som vi ser, er det også inneholdt i atomer.
Interessant fakta: Lynets natur ligger i elektrisiteten i skyene.
Under normale forhold balanserer de positive og negative ladningene til hvert atom hverandre, så kropper som består av atomer bærer vanligvis ingen nettoladning – verken positiv eller negativ. Som et resultat forårsaker ikke kontakt med andre gjenstander en elektrisk utladning. Men noen ganger kan balansen mellom elektriske ladninger i kroppen bli forstyrret. Du kan oppleve dette selv mens du er hjemme på en kald vinterdag. Huset er veldig tørt og varmt. Du, stokkende med bare føtter, går rundt i palasset. Uten at du visste det, ble noen av elektronene fra sålene dine overført til atomene på teppet.
Relatert materiale:
Hvorfor er trykket lavt når det er overskyet og høyt når det er klart?
Nå bærer du elektrisk ladning, siden antall protoner og elektroner i atomene dine ikke lenger er balansert. Prøv nå å ta tak i metalldørhåndtaket. En gnist vil hoppe mellom deg og henne, og du vil føle et elektrisk støt. Det som har skjedd er at kroppen din, som ikke har nok elektroner til å oppnå elektrisk balanse, søker å gjenopprette balansen gjennom kreftene til elektromagnetisk tiltrekning. Og den er restaurert. Mellom hånden og dørhåndtaket er det en strøm av elektroner rettet mot hånden. Hvis rommet var mørkt, ville du se gnister. Lys er synlig fordi elektroner, når de hopper, sender ut kvanter av lys. Hvis det er stille i rommet, vil du høre en lett knitrende lyd.
Elektrisitet omgir oss overalt og finnes i alle kropper. Skyer i denne forstand er intet unntak. På bakgrunn av den blå himmelen ser de veldig ufarlige ut. Men akkurat som deg i rommet, kan de bære en elektrisk ladning. I så fall, pass på! Når skyen gjenoppretter den elektriske balansen i seg selv, bryter det ut et helt fyrverkeri.
Relatert materiale:
Hvorfor er ikke høyspentledninger isolert?
Hvordan ser lynet ut?
Her er hva som skjer: kraftige luftstrømmer sirkulerer konstant i en mørk, enorm tordensky, og presser forskjellige partikler sammen - korn av havsalt, støv og så videre. Akkurat som sålene dine, når de gnis mot et teppe, blir frigjort fra elektroner, blir partikler i en sky, når de kolliderer, frigjort fra elektroner, som hopper til andre partikler. Slik skjer omfordeling av avgifter. Noen partikler som har mistet elektronene har positiv ladning, mens andre som har tatt på seg ekstra elektroner nå har negativ ladning.
Av årsaker som ikke er helt klare, blir tyngre partikler negativt ladet, mens lettere partikler blir positivt ladet. Dermed blir den tyngre nedre delen av skyen negativt ladet. Den negativt ladede nedre delen av skyen skyver elektroner mot bakken, ettersom like ladninger frastøter hverandre. Dermed dannes en positivt ladet del av jordoverflaten under skyen. Da, etter nøyaktig samme prinsipp som en gnist hopper mellom deg og dørhåndtaket, vil den samme gnisten hoppe mellom skyen og bakken, bare veldig stor og kraftig - dette er lyn. Elektronene flyr i en gigantisk sikksakk mot bakken, og finner protonene sine der. I stedet for en knapt hørbar knitrende lyd, kommer det et kraftig torden.
Lyn er en kraftig elektrisk utladning. Det oppstår når skyer eller bakken er sterkt elektrifisert. Derfor kan lynutladninger oppstå enten inne i en sky, eller mellom nærliggende elektrifiserte skyer, eller mellom en elektrifisert sky og bakken. En lynutladning innledes med utseendet til en forskjell elektriske potensialer mellom naboskyer eller mellom en sky og bakken.
Elektrisering, det vil si dannelsen av attraktive krefter av elektrisk natur, er velkjent for alle fra hverdagslig erfaring.
Hvis du grer rent, tørt hår med en plastkam, begynner det å bli tiltrukket av det, eller til og med gnister. Etter dette kan kammen også tiltrekke seg andre små gjenstander, for eksempel små papirbiter. Dette fenomenet kalles elektrifisering ved friksjon.
Hva får skyer til å elektrifisere? Tross alt gnis de ikke mot hverandre, slik det skjer når det dannes en elektrostatisk ladning på håret og på kammen.
En tordensky er en enorm mengde damp, hvorav noe kondenseres i form av små dråper eller isflak. Toppen av en tordensky kan være i en høyde på 6-7 km, og bunnen kan henge over bakken i en høyde på 0,5-1 km. Over 3-4 km består skyene av isflak av ulik størrelse, siden temperaturen der alltid er under null. Disse isbitene er i konstant bevegelse, forårsaket av stigende strømmer av varm luft fra den oppvarmede overflaten av jorden. Små isbiter bæres lettere bort av stigende luftstrømmer enn store. Derfor kolliderer "kvikke" små isbiter, som beveger seg til toppen av skyen, konstant med store. Hver slik kollisjon fører til elektrifisering. I dette tilfellet lades store isbiter negativt, og små - positivt. Over tid havner positivt ladede små isbiter på toppen av skyen, og negativt ladede store havner på bunnen. Med andre ord, toppen av en tordensky er positivt ladet og bunnen negativt ladet.
Det elektriske feltet til en sky har en enorm intensitet - omtrent en million V/m. Når store, motsatt ladede områder kommer nær nok hverandre, skaper noen elektroner og ioner, som løper mellom dem, en glødende plasmakanal som andre ladede partikler skynder seg etter dem. Slik oppstår en lynutladning.
Under denne utladningen frigjøres enorm energi – opptil en milliard J. Temperaturen i kanalen når 10 000 K, noe som gir opphav til det skarpe lyset som vi observerer under en lynutladning. Skyer slippes konstant ut gjennom disse kanalene, og vi ser ytre manifestasjoner av disse atmosfæriske fenomenene i form av lyn.
Det varme mediet utvider seg eksplosivt og forårsaker en sjokkbølge, oppfattet som torden.
Vi kan selv simulere lyn, til og med et miniatyr. Eksperimentet bør utføres i et mørkt rom, ellers vil ingenting være synlig. Vi trenger to avlange ballonger. La oss blåse dem opp og binde dem. Deretter, for å passe på at de ikke berører, gnir vi dem samtidig med en ullklut. Luften som fyller dem er elektrifisert. Hvis ballene bringes nærmere hverandre, og etterlater et minimumsavstand mellom dem, vil gnister begynne å hoppe fra den ene til den andre gjennom et tynt lag med luft, og skape lysglimt. Samtidig vil vi høre en svak knitrende lyd – en miniatyrkopi av torden under tordenvær.
Alle som har sett lyn har lagt merke til at det ikke er en sterkt glødende rett linje, men en brutt linje. Derfor kalles prosessen med å danne en ledende kanal for en lynutladning dens "trinnleder". Hvert av disse "trinnene" er et sted hvor elektroner, akselerert til nesten lyshastigheter, stoppet på grunn av kollisjoner med luftmolekyler og endret bevegelsesretningen.
Dermed er lyn et sammenbrudd av en kondensator hvis dielektrikum er luft, og platene er skyer og jord. Kapasiteten til en slik kondensator er liten - omtrent 0,15 μF, men energireserven er enorm, siden spenningen når en milliard volt.
Ett lyn består vanligvis av flere utladninger, som hver varer bare noen få titalls milliondeler av et sekund.
Lyn forekommer oftest i cumulonimbusskyer. Lyn oppstår også under vulkanutbrudd, tornadoer og støvstormer.
Det finnes flere typer lyn i form og utladningsretning. Utslipp kan forekomme:
- mellom en tordensky og bakken,
- mellom to skyer
- inne i skyen,
- forlater skyene for klar himmel.
Vi tenker ofte at elektrisitet er noe som kun genereres i kraftverk, og absolutt ikke i de fibrøse massene av vannskyer, som er så sjeldne at du lett kan stikke hånden inn i dem. Imidlertid er det elektrisitet i skyene, akkurat som det er til og med i menneskekroppen.
Elektrisitetens natur
Alle kropper er laget av atomer – fra skyer og trær til menneskekroppen. Hvert atom har en kjerne som inneholder positivt ladede protoner og nøytrale nøytroner. Unntaket er det enkleste hydrogenatomet, i kjernen hvor det ikke er noe nøytron, men bare ett proton.
Negativt ladede elektroner sirkulerer rundt kjernen. Positive og negative ladninger tiltrekker hverandre, så elektroner kretser rundt kjernen til et atom, som bier rundt en søt pai. Tiltrekningen mellom protoner og elektroner skyldes elektromagnetiske krefter. Derfor er elektrisitet tilstede overalt hvor vi ser. Som vi ser, er det også inneholdt i atomer.
Interessant fakta: Lynets natur ligger i elektrisiteten i skyene.
Under normale forhold balanserer de positive og negative ladningene til hvert atom hverandre, så kropper som består av atomer bærer vanligvis ingen nettoladning – verken positiv eller negativ. Som et resultat forårsaker ikke kontakt med andre gjenstander en elektrisk utladning. Men noen ganger kan balansen mellom elektriske ladninger i kroppen bli forstyrret. Du kan oppleve dette selv mens du er hjemme på en kald vinterdag. Huset er veldig tørt og varmt. Du, stokkende med bare føtter, går rundt i palasset. Uten at du visste det, ble noen av elektronene fra sålene dine overført til atomene på teppet.
Relatert materiale:
Hvorfor er trykket lavt når det er overskyet og høyt når det er klart?
Nå bærer du en elektrisk ladning fordi antallet protoner og elektroner i atomene dine ikke lenger er balansert. Prøv nå å ta tak i metalldørhåndtaket. En gnist vil hoppe mellom deg og henne, og du vil føle et elektrisk støt. Det som har skjedd er at kroppen din, som ikke har nok elektroner til å oppnå elektrisk balanse, søker å gjenopprette balansen gjennom kreftene til elektromagnetisk tiltrekning. Og den er restaurert. Mellom hånden og dørhåndtaket er det en strøm av elektroner rettet mot hånden. Hvis rommet var mørkt, ville du se gnister. Lys er synlig fordi elektroner, når de hopper, sender ut kvanter av lys. Hvis det er stille i rommet, vil du høre en lett knitrende lyd.
Elektrisitet omgir oss overalt og finnes i alle kropper. Skyer i denne forstand er intet unntak. På bakgrunn av den blå himmelen ser de veldig ufarlige ut. Men akkurat som deg i rommet, kan de bære en elektrisk ladning. I så fall, pass på! Når skyen gjenoppretter den elektriske balansen i seg selv, bryter det ut et helt fyrverkeri.
Relatert materiale:
Hvorfor er ikke høyspentledninger isolert?
Hvordan ser lynet ut?
Her er hva som skjer: kraftige luftstrømmer sirkulerer konstant i en mørk, enorm tordensky, og presser forskjellige partikler sammen - korn av havsalt, støv og så videre. Akkurat som sålene dine, når de gnis mot et teppe, blir frigjort fra elektroner, blir partikler i en sky, når de kolliderer, frigjort fra elektroner, som hopper til andre partikler. Slik skjer omfordeling av avgifter. Noen partikler som har mistet elektronene har positiv ladning, mens andre som har tatt på seg ekstra elektroner nå har negativ ladning.
Av årsaker som ikke er helt klare, blir tyngre partikler negativt ladet, mens lettere partikler blir positivt ladet. Dermed blir den tyngre nedre delen av skyen negativt ladet. Den negativt ladede nedre delen av skyen skyver elektroner mot bakken, ettersom like ladninger frastøter hverandre. Dermed dannes en positivt ladet del av jordoverflaten under skyen. Da, etter nøyaktig samme prinsipp som en gnist hopper mellom deg og dørhåndtaket, vil den samme gnisten hoppe mellom skyen og bakken, bare veldig stor og kraftig - dette er lyn. Elektronene flyr i en gigantisk sikksakk mot bakken, og finner protonene sine der. I stedet for en knapt hørbar knitrende lyd, kommer det et kraftig torden.