Как и откуда берутся молнии

Образование молний

🤔 Определение

Молния — это мощный электрический разряд, который возникает между облаками или между облаком и землей. Она образуется в грозовых облаках, когда внутри них накапливаются противоположные электрические заряды (положительные и отрицательные). В момент, когда разница потенциалов достигает критического уровня, происходит разряд — это и есть молния.

Молния сопровождается яркой вспышкой света и громом. Электрический разряд мгновенно нагревает окружающий воздух до чрезвычайно высоких температур, вызывая резкое расширение воздуха, что мы слышим как гром.

Молнии возникают внутри кучево-дождевых облаков, также называемых грозовыми облаками. Эти облака образуются, когда теплый, влажный воздух поднимается вверх, охлаждается и превращается в капли воды. На высоте в этих облаках происходит активное перемешивание частиц воды, льда и снежных кристаллов, что вызывает столкновение и трение между ними. Эти столкновения приводят к разделению зарядов внутри облака: более легкие частицы воды и льда приобретают положительный заряд и поднимаются вверх, а более тяжелые, отрицательно заряженные частицы оседают ближе к нижней части облака.

Когда разница зарядов в облаке достигает критической величины, возникает электрический разряд — молния. Это происходит, когда отрицательные заряды из нижней части облака устремляются к положительно заряженной верхней части облака, земле или соседнему облаку, создавая электрический поток, который мы видим как яркую вспышку света.

Виды молний

Молнии могут принимать различные формы в зависимости от условий их возникновения и местонахождения разрядов. Основные виды молний:

1. Молнии между облаком и землей. Это самый известный тип молний. Они возникают, когда электрический разряд проходит между грозовым облаком и поверхностью земли. Такие молнии могут быть как отрицательными, когда отрицательные заряды из облака движутся к земле, так и положительными, когда к земле устремляются положительные заряды из верхней части облака. Положительные молнии считаются более мощными и опасными.
2. Внутриоблачные молнии. Этот тип молний происходит внутри одного облака, когда заряды перемещаются между верхней и нижней его частями. Внутриоблачные молнии часто остаются невидимыми с земли, но могут сопровождаться громкими раскатами грома.
3. Межоблачные молнии. Межоблачные молнии возникают, когда разряд происходит между двумя соседними облаками. Эти молнии соединяют облака с разными зарядами, создавая яркие вспышки света на небе.
4. Шаровая молния. Шаровая молния — редкий и плохо изученный феномен. Она выглядит как светящийся шар, который может плавно перемещаться в пространстве. Шаровая молния может появляться во время грозы и существовать в течение нескольких секунд, а затем исчезать, иногда сопровождаясь взрывом.
5. Позитивные молнии. Это особый тип молний, которые возникают вне основной зоны грозы. Позитивные молнии имеют большую длину и могут достигать поверхности земли на расстоянии до 50 километров от центра грозы. Они значительно мощнее обычных молний и могут быть более опасными.
6. Молнии в верхних слоях атмосферы (спрайты, эльфы). Эти редкие виды молний происходят в верхних слоях атмосферы, на высоте 50-90 км над поверхностью Земли. Спрайты выглядят как вертикальные красные вспышки света, а эльфы — как быстро расширяющиеся кольца света. Эти явления наблюдаются реже и изучены хуже, чем обычные молнии.

Иногда молнии могут распространяться на десятки километров в стороны от грозы, вызывая молнии, называемые «позитивные молнии». Эти молнии обладают большей мощностью, чем обычные, и могут быть более опасными.

Гром как следствие молнии

🤔 Определение

Гром — это звуковое явление, которое следует за молнией и является результатом быстрого нагревания и расширения воздуха вдоль пути электрического разряда.

Чтобы лучше понять, как возникает гром, необходимо рассмотреть физические процессы, происходящие во время молнии.

Когда молния ударяет, она нагревает окружающий воздух до невероятно высоких температур — до 30 000 градусов Цельсия. Это нагревание происходит практически мгновенно. Воздух, нагреваясь так резко, расширяется с огромной скоростью, что создает ударную волну. Эта волна и вызывает звук, который мы слышим как гром.

Молнию мы видим сразу, поскольку свет распространяется гораздо быстрее звука — около
300 000 км/с. Звук же движется гораздо медленнее, со скоростью около 340 м/с в зависимости от температуры воздуха. Поэтому, хотя молния и гром возникают одновременно, гром мы слышим с задержкой. Чем дальше от нас находится молния, тем больше времени потребуется звуку, чтобы достичь наших ушей.

Для того чтобы оценить расстояние до молнии, можно использовать простое правило: каждые три секунды между вспышкой молнии и звуком грома соответствуют приблизительно одному километру. Таким образом, если прошло 6 секунд с момента вспышки молнии до момента, когда вы услышали гром, молния ударила на расстоянии около 2 километров от вас.

Гром может звучать по-разному в зависимости от расстояния и условий в атмосфере. Вблизи молнии гром будет резким, похожим на взрыв, поскольку звуковая волна достигает ушей практически сразу после разряда. На большом расстоянии гром может звучать как долгий раскатистый звук. Это происходит из-за того, что звуковая волна отражается и искажается в атмосфере, а также из-за неоднородностей в слоях воздуха.

Сам по себе гром не несет прямой опасности, однако он служит важным сигналом о том, что вблизи происходит электрическая активность. Если вы слышите гром, это означает, что гроза находится поблизости, и нужно предпринять меры предосторожности, чтобы избежать удара молнии. 

Гром — это звуковое следствие молнии, вызванное резким расширением воздуха под воздействием высокой температуры разряда. Хотя гром может показаться пугающим, он помогает нам определить расстояние до грозы и понять, насколько она близка. Понимание механизмов, вызывающих гром, помогает лучше ориентироваться в условиях грозы и повышает нашу безопасность.

Молния и безопасность

Молния — одно из самых впечатляющих, но одновременно опасных природных явлений. Она сопровождается яркими вспышками света и громкими раскатами грома, но ее главная угроза кроется в мощном электрическом разряде, который может привести к серьезным травмам, пожарам и даже смертельным случаям. Чтобы обезопасить себя во время грозы, важно знать, как действует молния и какие меры предосторожности необходимо соблюдать.

Меры безопасности во время грозы:

1. Избегайте открытых пространств. Находиться на открытой местности во время грозы — одна из самых опасных ситуаций. Молния часто ударяет в высокие объекты, такие как деревья, холмы, или даже в человека, стоящего на открытом месте. Если вы находитесь на улице во время грозы, постарайтесь как можно быстрее укрыться в здании или машине. 
2. Избегайте воды. Вода является хорошим проводником электричества, поэтому купание в открытых водоемах во время грозы очень опасно. Вода может передать удар молнии на большие расстояния, что повышает риск получения удара.
3. Находитесь в безопасном помещении. Лучшее укрытие во время грозы — это закрытое здание с системой молниеотвода. Дома с металлической крышей и молниеотводами способны безопасно отводить электрический разряд молнии в землю, предотвращая разрушения. Находясь внутри здания, избегайте контакта с проводящими материалами: не прикасайтесь к электроприборам, водопроводным трубам и металлическим предметам.
4. Безопасность в автомобиле. Автомобиль с металлическим кузовом также может быть безопасным укрытием. Если молния ударит в автомобиль, электрический разряд пройдет по его внешней металлической поверхности, не затрагивая людей внутри. Однако важно оставаться внутри автомобиля и не касаться металлических деталей.
5. Не стойте под деревьями. Хотя желание укрыться под деревом во время дождя кажется естественным, это опасно. Деревья часто притягивают молнии, и если молния ударит в дерево, разряд может передаться на находящегося рядом человека.
6. Избегайте использования электроники. Электронные устройства, подключенные к сети, могут передавать разряд молнии. Во время грозы избегайте использования проводных телефонов, компьютеров и другой техники, подключенной к розеткам. Лучше отключить эти устройства от сети, чтобы избежать их повреждения.
7. Поза безопасности на открытой местности. Если вы оказались на открытой местности и не можете найти укрытие, постарайтесь принять безопасную позу. Сядьте на корточки, сомкнув ноги вместе, и наклоните голову, избегая контакта с землей руками. Эта поза минимизирует контакт с землей и снижает риск удара молнией.

Признаки приближающейся грозы

Если вы заметили, что волосы на теле или одежде начинают «стоять дыбом», это может быть признаком того, что молния собирается ударить поблизости. В таком случае немедленно постарайтесь найти укрытие или примите позу безопасности. Также, если вы слышите гром, это знак, что гроза находится в пределах опасной зоны. Молния может ударить на расстоянии до 10 километров от грозового облака.

Молния — это красивое, но опасное явление, и каждый должен знать, как себя обезопасить во время грозы. Следуя простым правилам безопасности, таким как избегание открытых пространств, поиск укрытия и соблюдение осторожности в использовании электроники, можно значительно снизить риск получения удара молнией. Главное правило: если слышен гром, значит, молния может ударить, и нужно незамедлительно принять меры для защиты себя и своих близких.