Реферат: Явление молнии в природе
ОЛНИЯ.
Молнияпредставляет большой интерес не только каксвоеобразное явление природы. Она дает возможность наблюдать электрический разрядв газовой среде при напряжении в несколько сотен миллионов вольт и расстоянии междуэлектродами в несколько километров.
В 1750 Б.Франклин предложил Лондонскому королевскому обществупоставить опыт с железной штангой, укрепленной на изолирующем основании и установленнойна высокой башне. Он ожидал, что при приближении грозового облака к башне на верхнемконце первоначально нейтральной штанги сосредоточится заряд противоположного знака,а на нижнем – заряд того же знака, что у основания облака. Если напряженность электрическогополя при разряде молнии возрастет достаточно сильно, заряд с верхнего конца штангибудет частично стекать в воздух, а штанга приобретет заряд того же знака, что иоснование облака.
Предложенный Франклином эксперимент не был осуществлен вАнглии, однако его поставил в 1752 в Марли под Парижем французский физик Жан д'Аламбер.Он использовал вставленную в стеклянную бутылку (служившую изолятором) железнуюштангу длиной 12 м, но не помещал ее на башню. 10 мая его ассистент сообщил, что,когда грозовое облако находилось над штангой, при поднесении к ней заземленной проволокивозникали искры.
Сам Франклин, не зная об успешном опыте, реализованном воФранции, в июне того же года провел свой знаменитый эксперимент с воздушным змееми наблюдал электрические искры на конце привязанной к нему проволоки. На следующийгод, изучая заряды, собранные со штанги, Франклин установил, что основания грозовыхоблаков обычно заряжены отрицательно.
Более детальные исследования молний стали возможны в конце19 в. благодаря совершенствованию методов фотографии, особенно после изобретенияаппарата с вращающимися линзами, что позволило фиксировать быстро развивающиесяпроцессы. Такой фотоаппарат широко использовался при изучении искровых разрядов.Было установлено, что существует несколько типов молний, причем наиболее распространенылинейные, плоские (внутриоблачные) и шаровые (воздушные разряды). Линейные молниипредставляют собой искровой разряд между облаком и земной поверхностью, следующийпо каналу с направленными вниз ответвлениями. Плоские молнии возникают внутри грозовогооблака и выглядят как вспышки рассеянного света. Воздушные разряды шаровых молний,начинающиеся от грозового облака, часто направлены горизонтально и не достигаютземной поверхности.
Разряд молнии обычно состоит из трех или более повторныхразрядов – импульсов, следующих по одному и тому же пути. Интервалы между последовательнымиимпульсами очень коротки, от 1/100 до 1/10 с (этим обусловлено мерцание молнии).В целом вспышка длится около секунды или меньше. Типичный процесс развития молнииможно описать следующим образом. Сначала сверху к земной поверхности устремляетсяслабо светящийся разряд-лидер. Когда он ее достигнет, ярко светящийся обратный,или главный, разряд проходит от земли вверх по каналу, проложенному лидером.
Разряд-лидер, как правило, движется зигзагообразно. Скоростьего распространения колеблется от ста до нескольких сотен километров в секунду.На своем пути он ионизирует молекулы воздуха, создавая канал с повышенной проводимостью,по которому обратный разряд движется вверх со скоростью приблизительно в сто разбольшей, чем у разряда-лидера. Размер канала определить трудно, однако диаметр разряда-лидераоценивается в 1–10 м, а обратного разряда – в несколько сантиметров.
Разряды молнии создают радиопомехи, испуская радиоволныв широком диапазоне – от 30 кГц до сверхнизких частот. Наибольшее излучение радиоволннаходится, вероятно, в диапазоне от 5 до 10 кГц. Такие низкочастотные радиопомехи«сосредоточены» в пространстве между нижней границей ионосферы и земной поверхностьюи способны распространяться на расстояния в тысячи километров от источника.