Физиология линейной молнии Презентация по физике Учащейся 10 класса НОУ «Православная классическая гимназия им.К.Богородского» Богдановой Алёны

Линейная нисходящая молния – это несколько следующих друг за другом искровых разрядов между тучей и землей (импульсы). Очень важную роль играет первый импульс, поскольку он совершается в невозмущенном воздухе, который не был предварительно ионизирован и нагрет. В развитии импульса есть две стадии: лидерная и главная. На лидерной стадии формируется направление от тучи к земле плазменный канал разряда. На главной стадии по образовавшемуся каналу быстро проходит в обратном направлении (от земли к туче) импульс основного тока. Его называют возвратным ударом.

Лидерная стадия начинается с образования у основания тучи плазменных «нитей» - стримеров. Свободные электроны, находящиеся в основании тучи приобретают под действием электрического поля напряженностью 3*10 5 В / м огромное ускорение. Это ускорение напра влено вниз, так как нижняя часть тучи заряжена отрицательно, а поверхность земли под тучей – положительно. Сталкиваясь с молекулами воздуха, электроны ионизируют их. При этом рождаются новые (вторичные) электроны, которые, в свою очередь, ускоряются в поле тучи и затем в столкновениях ионизируют новые молекулы. Возникают лавины быстрых электронов, образующие стримеры. Объединяясь, стримеры дают начало плазменному каналу.

Этот канал наполнен свободными электронами и ионами и поэтому может хорошо проводить электрический ток. Его называют ступенчатым лидером, потому что лидер движется скачками (ступенями). Он проходит около 100 метров и останавливается на 5 * с., затем снова проходит 100 м. таким образом лидер достигает земли или объектов на ней находящихся. Под действием поля вблизи головки лидера выбрасывается ответный (встречный) лидер и перехватывает нисходящий лидер.

свет, который мы наблюдаем при разряде молнии, и возникает гром - следствие резкого расширения внезапно нагретого газа. Свечение и разогрев плазменного канала развивается в случае нисходящей молнии в обратном направлении – от земли к туче. Нисходящая молния бьёт по сути дела, не из тучи в землю, как это обычно полагают, а наоборот, из земли в тучу. Главная стадия начинается с момента нисходящего и ответного лидеров. Она протекает быстро и мощно. По проложенному лидером пути устремляется основной ток. Импульс тока длится менее с. Сила тока достигает 10 5 А. выделяется значительное количество энергии (до 10 9 Дж). Температура в канале молнии достигает 3 * 10 4 К. вот теперь как раз и рождается тот необычайно яркий

Роль космических лучей в образовании молнии Обратим внимание на то, что развитие стримеров и начало роста ступенчатого лидера происходит при напряжённости поля в основании тучи, равной примерно 3* 10 5 В/м. Однако, в лабораторных условиях для появления искрового разряда необходима напряжённость поля в воздушном промежутке между электродами, равная 3* 10 6 В/м. Почему искровой разряд в природных условиях (молния) возникает при напряжённости поля, которая на порядок меньше? Кстати сказать, поле с напряжённостью 3* 10 5 В/м в свободной атмосфере вообще не наблюдалось.

Ответ на поставленный вопрос получен совсем недавно – в самом начале нынешнего десятилетия. Оказалось, что решающую роль в образовании линейных молний играют высокоэнергичные (с энергией порядка и более чем эВ) заряженные частицы космических лучей. Земная атмосфера непрерывно облучается космическими лучами. По достижении в грозовом облаке полей напряжённостью 3* 10 5 В/м именно космические лучи осуществляют ионизацию воздуха, достаточную для того, чтобы появились лавины электронов в виде стримеров, порождающие ступенчатый лидер.