Cada segundo, aproximadamente 700 relámpagos, y cada año aproximadamente 3000 La gente muere debido a la caída de rayos. La naturaleza física de los rayos no se ha explicado completamente y la mayoría de la gente sólo tiene una idea aproximada de qué es. Algunas descargas chocan en las nubes, o algo así. Hoy recurrimos a nuestros escritores de física para aprender más sobre la naturaleza de los rayos. Cómo aparecen los relámpagos, dónde caen los relámpagos y por qué truenan los truenos. Después de leer el artículo, sabrás la respuesta a estas y muchas otras preguntas.
que es el rayo
Iluminación– provocar una descarga eléctrica en la atmósfera.
Descarga eléctrica es el proceso de flujo de corriente en un medio asociado con un aumento significativo de su conductividad eléctrica en relación con el estado normal. Existen diferentes tipos de descargas eléctricas en gases: Chispa - chispear, arco, latente.
Una descarga de chispa se produce a presión atmosférica y va acompañada de un característico chisporroteo. Una descarga de chispa es un conjunto de canales de chispa filamentosos que desaparecen y se reemplazan entre sí. Los canales Spark también se llaman serpentinas. Los canales de chispa están llenos de gas ionizado, es decir, plasma. El relámpago es una chispa gigante y el trueno es un crujido muy fuerte. Pero no es tan simple.
Naturaleza física del rayo.
¿Cómo se explica el origen del rayo? Sistema nube-tierra o nube-nube Es una especie de condensador. El aire desempeña el papel de dieléctrico entre las nubes. La parte inferior de la nube tiene carga negativa. Cuando existe una diferencia de potencial suficiente entre la nube y el suelo, surgen condiciones en las que se producen rayos en la naturaleza.
líder de paso
Antes del relámpago principal, se puede observar una pequeña mancha que se mueve desde la nube hacia el suelo. Este es el llamado líder escalonado. Los electrones, bajo la influencia de una diferencia de potencial, comienzan a moverse hacia el suelo. A medida que se mueven, chocan con las moléculas de aire, ionizándolas. Desde la nube hasta el suelo, se tiende, por así decirlo, un canal ionizado. Debido a la ionización del aire por electrones libres, la conductividad eléctrica en la zona de trayectoria del líder aumenta significativamente. El líder parece allanar el camino para la descarga principal, moviéndose de un electrodo (nube) a otro (tierra). La ionización se produce de manera desigual, por lo que el líder puede ramificarse.
Petardeo
En el momento en que el líder se acerca al suelo, la tensión en su extremo aumenta. Una serpentina de respuesta (canal) se lanza desde el suelo o desde objetos que sobresalen de la superficie (árboles, techos de edificios) hacia el líder. Esta propiedad del rayo se utiliza para protegerse contra él instalando un pararrayos. ¿Por qué un rayo cae sobre una persona o un árbol? De hecho, a ella no le importa dónde golpear. Después de todo, el rayo busca el camino más corto entre la tierra y el cielo. Por eso es peligroso estar en la llanura o en la superficie del agua durante una tormenta.
Cuando el líder llega al suelo, la corriente comienza a fluir a través del canal trazado. Es en este momento cuando se observa el relámpago principal, acompañado de un fuerte aumento en la intensidad de la corriente y la liberación de energía. La pregunta relevante aquí es, ¿De dónde viene el rayo? Curiosamente, el líder se propaga desde la nube hasta la tierra, pero el destello brillante opuesto, que estamos acostumbrados a ver, se propaga desde la tierra hasta la nube. Es más correcto decir que el rayo no viene del cielo a la tierra, sino que ocurre entre ellos.
¿Por qué truena el relámpago?
Los truenos son el resultado de una onda de choque generada por la rápida expansión de canales ionizados. ¿Por qué primero vemos relámpagos y luego escuchamos truenos? Se trata de la diferencia entre las velocidades del sonido (340,29 m/s) y la de la luz (299.792.458 m/s). Contando los segundos entre truenos y relámpagos y multiplicándolos por la velocidad del sonido, puedes saber a qué distancia de ti cayó el rayo.
¿Necesita un artículo sobre física atmosférica? Para nuestros lectores ahora hay un 10% de descuento en cualquier tipo de trabajo
Tipos de rayos y hechos sobre los rayos.
Los relámpagos entre el cielo y la tierra no son los más comunes. La mayoría de las veces, los rayos ocurren entre las nubes y no representan una amenaza. Además de los rayos terrestres y dentro de las nubes, también hay rayos que se forman en las capas superiores de la atmósfera. ¿Qué tipos de rayos hay en la naturaleza?
- Rayos intranubes;
- Iluminación del salón;
- "Elfos";
- Chorros;
- Sprites.
Los últimos tres tipos de rayos no se pueden observar sin instrumentos especiales, ya que se forman a una altitud de 40 kilómetros o más.
Aquí hay algunos datos sobre los rayos:
- La duración del rayo más largo registrado en la Tierra fue 321 km. Este rayo fue visto en Oklahoma 2007.
- El rayo más largo duró 7,74 segundos y se registró en los Alpes.
- Los rayos se forman no solo en Tierra. Sabemos con certeza acerca de los rayos Venus, Júpiter, Saturno Y Urano. Los rayos de Saturno son millones de veces más poderosos que los de la Tierra.
- La intensidad de la corriente en los rayos puede alcanzar cientos de miles de amperios y el voltaje puede alcanzar miles de millones de voltios.
- La temperatura del canal del rayo puede alcanzar 30000 grados centígrados están en 6 veces la temperatura de la superficie del Sol.
Iluminación del salón
Los relámpagos en forma de bola son un tipo separado de relámpagos, cuya naturaleza sigue siendo un misterio. Este tipo de relámpago es un objeto luminoso con forma de bola que se mueve en el aire. Según evidencia limitada, los rayos en forma de bola pueden moverse a lo largo de una trayectoria impredecible, dividirse en rayos más pequeños, explotar o simplemente desaparecer inesperadamente. Existen muchas hipótesis sobre el origen de los rayos en bola, pero ninguna puede considerarse fiable. Hecho: nadie sabe cómo aparecen los relámpagos en forma de bola. Algunas hipótesis reducen la observación de este fenómeno a alucinaciones. Nunca se han observado centellas en condiciones de laboratorio. Todos los científicos pueden contentarse con los relatos de los testigos presenciales.
Finalmente, te invitamos a ver el video y recordarte: si un trabajo de curso o un examen cae sobre tu cabeza como un rayo en un día soleado, no debes desesperarte. Los especialistas en servicios estudiantiles han estado ayudando a los estudiantes desde el año 2000. Busque ayuda calificada en cualquier momento. 24 horas al día, 7 días a la semana estamos listos para ayudarte.
En 1992, el físico ruso Alexander Gurevich del Instituto de Física. P. N. Lebedev RAS sugirió que los rayos son causados por rayos cósmicos que ingresan a la atmósfera terrestre.
No, claro, todos hemos oído hablar de la hipótesis de Benjamin Franklin, según la cual el rayo es una descarga que se produce entre las nubes y la superficie de la Tierra simplemente por la diferencia de sus cargas. Sin embargo, este concepto tiene un punto bastante débil. Para que se produzca una descarga, es necesario que haya una diferencia de carga demasiado grande entre las nubes y la superficie (o las nubes vecinas). Como se desprende de la información obtenida por los globos meteorológicos en los años 1990, en la práctica no se observa más de una décima parte de esta diferencia. Sin embargo, todavía parece que se producen relámpagos. Entonces ¿por qué?
Alexander Gurevich and Co. creen que las partículas de alta energía en la atmósfera desencadenan un proceso llamado ruptura galopante de electrones (RUE). Y el "desencadenante" del PUE son los rayos cósmicos. Estas corrientes de partículas cargadas, principalmente protones, generadas por explosiones de supernovas distantes (y otros procesos), que ingresan a la atmósfera y chocan con los núcleos de los átomos del aire, provocan un proceso similar a una avalancha de formación de electrones libres con una energía significativa (aire generalizado duchas).
Los campos eléctricos en las nubes de tormenta aceleran los electrones a velocidades cercanas a la luz. Otras colisiones de electrones con átomos de aire dan lugar a electrones libres adicionales, así como a rayos X y radiación gamma ("relámpagos oscuros", sobre los que KL nunca se cansa de escribir), que se transforman en filamentos de descargas eléctricas: serpentinas, bueno. Canales conductores, cuya fusión crea un canal térmicamente ionizado con alta conductividad (también conocido como pararrayos escalonado).
En teoría, todo parece muy armonioso: el PUE aparece en la atmósfera en un campo eléctrico constante, un orden de magnitud menor que el campo de ruptura convencional, es decir, en presencia de rayos cósmicos, los campos eléctricos atmosféricos observados finalmente son suficientes. para explicar el fenómeno tanto del rayo oscuro como de su análogo visible.
Pero hasta hace muy poco, todo esto seguía siendo sólo una teoría: no había pruebas concretas de que fueran los rayos cósmicos los responsables del inicio de la descomposición descontrolada de los electrones.
Por desgracia, reproducir tales procesos en el laboratorio resultó bastante difícil, y no sólo porque para ello se requiere un voltaje de 10 millones de voltios. Se sabe desde hace mucho tiempo que los rayos cósmicos, al entrar en la atmósfera terrestre, generan pulsos de radio, y durante las tormentas hay más pulsos de radio con parámetros similares que cuando no hay tormentas.
Para comparar la hipótesis con las observaciones, Alexander Gurevich y Anatoly Karashtin del Instituto de Investigación Radiofísica (Nizhny Novgorod) analizaron datos de radiointerferómetros tomados de 3.800 rayos sobre Rusia y Kazajstán. Debido a que los radiointerferómetros pueden vincular las ondas de radio que registran con direcciones específicas, los científicos han podido correlacionar sin ambigüedades cientos e incluso miles de pulsos de radio cortos y fuertes con los momentos inmediatamente anteriores a la caída de un rayo. Además, resultó que los parámetros específicos de los pulsos de radio coinciden con las características teóricamente predichas de su generación por rayos cósmicos.
Entonces, ¿resulta que las observaciones lo explicaron todo? De hecho, aunque se ha confirmado que los rayos cósmicos desempeñan el papel de “semilla” de los rayos oscuros y de los rayos ordinarios que los acompañan, persiste una ambigüedad importante. Sobre Rusia y Kazajstán simplemente no hay suficientes rayos cósmicos de las energías necesarias para generar el "colapso" de relámpagos observado.
Para explicar esta “discrepancia”, los físicos analizaron la naturaleza de la posible interacción de las ondas registradas por los radiointerferómetros con gotas de agua y granizo (hidrometeoros). Resultó que cuando los electrones de baja energía que acompañan a los electrones libres de alta energía pasan a través de gotas y granizos en la atmósfera, se desencadenan una serie de microdescargas que mejoran radicalmente tanto el campo eléctrico en la zona donde se producirá el futuro rayo como el pulso de radio. que luego fue grabado por instrumentos.
Arriba: Tasa de rayos cósmicos que impactan la atmósfera terrestre. Abajo: Frecuencia de caída de rayos por unidad de área. Se ve claramente que los rayos cósmicos por sí solos no son suficientes para generar rayos: necesitan interacción con las gotas de agua.
Las descargas eléctricas gigantes en la atmósfera, los relámpagos, surgen bajo la influencia de corrientes de partículas cargadas del espacio, los llamados rayos cósmicos, y las descargas mismas van acompañadas de destellos de radiación gamma, según informó un grupo de científicos del Instituto de Física Lebedev de la Universidad de Moscú. Se ha creado la Academia de Ciencias de Rusia (FIAN), bajo la dirección del académico Alexander Gurevich.
La naturaleza de los rayos fue descubierta en 1749 por el naturalista estadounidense Benjamin Franklin, quien estableció que los rayos son descargas eléctricas entre una nube de tormenta y el suelo. Hasta ahora, los científicos creían que cuando se acumulan cargas negativas en una nube, surge un campo eléctrico entre ella y la superficie, y cuando alcanza un cierto umbral de energía, se produce una "avería" y se produce una descarga eléctrica: un rayo.
"Todo sería genial, pero el valor calculado del campo umbral es diez veces mayor que el valor realmente observado del campo eléctrico en el que se produce el rayo", dijo uno de los miembros del grupo de investigación de Gurevich, miembro correspondiente de la Academia Rusa de Ciencias Kirill Zybin, en entrevista con RIA Novosti.
"Necesitamos algún tipo de semilla para el rayo; aparentemente, se necesitan partículas de energía suficientemente alta en condiciones naturales, los rayos cósmicos son partículas naturales", dijo el interlocutor de la agencia.
Él y sus colegas descubrieron que la aparición de rayos está asociada con un fenómeno llamado "ruptura desbocada de electrones": una multiplicación similar a una avalancha en la materia de electrones rápidos con una energía de 0,1 a 10 megaelectrones voltios, cuya causa, a su vez, es la acción de la radiación cósmica. Las corrientes de partículas de alta energía que penetran en la atmósfera suministran "electrones semilla", que provocan una ruptura en campos diez veces menores que los requeridos por la teoría anterior.
"Por supuesto, no se puede decir que los rayos sean una falla causada por electrones descontrolados, pero en las descargas ordinarias, energías tan altas no podrían aparecer en los rayos gamma", dijo Zybin.
Según él, la comprobación experimental de la teoría plantea grandes dificultades: en condiciones atmosféricas normales, la longitud de la “avalancha” que se produce durante una avería alcanza los 50 metros.
"En este caso, es necesario construir máquinas enormes y aplicar campos muy grandes, pero estas condiciones se dan naturalmente en una atmósfera de tormenta", dijo.
Otro efecto asociado con los rayos son los destellos de rayos gamma. Los relámpagos no se mueven de manera uniforme, sino a saltos, "pasos". Los científicos han descubierto que en cada “paso” se emiten cuantos gamma con una energía de decenas de megaelectronvoltios.
Según Zybin, en la estación de gran altitud de FIAN en Tien Shan se están realizando experimentos para estudiar los rayos en un "entorno natural".
“Allí se colocan contadores y se mide la radiación gamma, y las lecturas se producen en intervalos de tiempo muy cortos. Podemos decir inequívocamente que en ausencia de una tormenta no hay señales, pero cuando comienza una tormenta, comienzan fuertes destellos, estallidos gamma. "Se correlacionan con los pulsos de radio que son causados por los procesos de tormenta", afirmó el científico.
Señaló que el estudio de los mecanismos de formación de los rayos permitirá comprender los fenómenos descubiertos recientemente, en particular las descargas gigantes a gran altura entre las nubes de tormenta y la ionosfera ("sprite").
Según los científicos de FIAN, estos estudios brindan nuevas oportunidades tanto en el análisis del cambio climático como en los mecanismos de influencia sobre la atmósfera.
Entérate: ¿Qué es el trueno? ¿Qué es el rayo?
¿Puede haber trueno sin relámpago y viceversa, relámpago sin trueno?
¿Puede haber tormentas en otras épocas del año, como en invierno?
¿Cómo afectan los truenos y relámpagos a la psique humana?
¿Cómo se corresponden con la realidad los presagios populares sobre tormentas eléctricas?
Objeto del artículo:
Descubra el origen de los truenos y relámpagos y descubra qué es más aterrador y peligroso: ¿los truenos o los relámpagos?
Compruebe la coherencia de los carteles populares sobre una tormenta.
Encuentre información científica sobre el origen de los rayos y los truenos;
Encuentre carteles populares sobre estos fenómenos naturales;
Observe: por qué hay una tormenta, cómo pasa; su influencia en la condición de humanos y animales; estado de naturaleza después de una tormenta;
Saca tus propias conclusiones.
Hipótesis:
1. Si hace calor durante varios días, seguramente habrá tormenta.
2. Los animales y los pájaros sienten la proximidad de una tormenta.
3. Los rayos son una carga eléctrica muy grande, por lo que son peligrosos para la vida humana.
Producto de investigación:
Reúna una colección de presagios populares y acertijos sobre tormentas eléctricas.
Métodos de búsqueda:
Análisis de la literatura, observaciones.
No damos mucha importancia a muchos fenómenos naturales y los damos por sentado. Pero la tormenta, aparentemente, no deja indiferente a nadie en la tierra.
Muchas personas temen las tormentas, especialmente cuando pasan directamente sobre nuestras cabezas, cuando todo el cielo se llena de relámpagos y truenos.
Siempre me asusto mucho cuando hay una tormenta.
Un día, mientras regresábamos del sur en coche, nos sorprendió una fuerte tormenta. Era un caluroso día de julio. Estaba muy cargado. De repente las nubes comenzaron a acumularse y se escucharon truenos. Empezó a llover. Fue muy aterrador. Seguimos conduciendo bajo la lluvia torrencial. Tenía mucho miedo a los truenos. Cuando cae el trueno, parece que la tierra se parte. ¿Por qué suena? ¿Qué causa los truenos? Me interesaba saber sobre esto.
Sobre las tormentas eléctricas en la mitología antigua.
El dios más importante de los antiguos griegos, Zeus, era también el dios del rayo y el trueno. Lo llamaban el tronador, el quitanubes. Zeus frunce el ceño y las nubes se acumulan. Enfadado, golpea con relámpagos e intimida con truenos.
Los romanos tenían a Júpiter como dios del trueno. Al igual que los antiguos griegos, Zeus y los romanos, Júpiter era considerado el dios principal. El dios hindú del trueno era el dios Indra, los escandinavos tenían el dios Thor y los eslavos tenían el dios Perun.
Perun es el dios de las nubes de tormenta, los truenos y los relámpagos. El poeta Konstantin Balmont hizo un retrato muy expresivo del Trueno:
Los pensamientos de Perun son rápidos,
Lo que él quiera, ahora.
Tira chispas, tira chispas
De las pupilas de ojos chispeantes.
Perun estaba armado con un garrote, un arco y flechas (los relámpagos son las flechas que Dios arrojó) y un hacha. El hacha era considerada uno de los principales símbolos de Dios.
Perun suele estar estrechamente asociado, además del fuego, con el culto al agua, la madera y la piedra. Se le considera el antepasado del fuego celestial, que desciende a la tierra y da vida. Con la llegada del calor primaveral, fertiliza la tierra con lluvia y saca el sol claro de detrás de las nubes. Gracias a sus esfuerzos, el mundo parece nacer de nuevo cada vez.
Los eslavos imaginaron a Perun como un jinete que galopaba por los cielos a caballo o montando un carro. La gente confundió el rugido del carro con truenos. Y también se imaginaba a Perun como un hombre enojado de mediana edad con una barba roja y arremolinada. Cabe señalar que la barba roja es una característica indispensable del Dios del Trueno entre muchos pueblos. En particular, el Thunderer Thor en el panteón escandinavo era considerado de barba roja. Se sabe con certeza que el cabello de Perun era como una nube de tormenta: negro y plateado. El carro de Perun estaba tirado por sementales alados, blancos y cuervos.
El nombre Perun en sí es muy antiguo. Traducido al lenguaje moderno significa "el que golpea más fuerte", "golpeador". Perun fue considerado el fundador de la ley moral y el primer defensor de la Verdad.
La gente creía que Perun, mientras caminaba por el mundo, tomaba voluntariamente la forma del toro del bosque de Tours, por lo que el toro era considerado el animal sagrado de Perun.
Los santuarios de Perun se construyeron al aire libre. Tenían forma de flor; En los santuarios excavados por los arqueólogos suele haber ocho “pétalos”, pero en la antigüedad, según los científicos, había seis. Los “pétalos” eran fosos en los que ardían fuegos sagrados inextinguibles. En el medio se colocó una escultura de Perun. Se colocaba un altar delante de la imagen de Dios, normalmente en forma de anillo de piedra. Allí se colocaban ofrendas y se derramaba sangre de sacrificio: generalmente sangre de animales.
Explicación científica del origen de los truenos y relámpagos.
El trueno surge del relámpago. Es por ellos que se producen todos los ruidos y crujidos. Y los relámpagos se producen debido a la colisión de nubes. El aire húmedo se eleva formando nubes de lluvia. Como hace frío arriba, las gotas se convierten en cristales de hielo. Los cristales de las nubes se frotan entre sí, se genera electricidad y se obtiene un destello: esto es un relámpago. El cielo se ilumina con un rayo, el aire a su paso se calienta y se expande rápidamente. Se produce una onda expansiva y escuchamos un trueno. Incluso hay un poema al respecto:
La nube le habló a la nube:
¡Apártate del camino, vapor volador!
¿No lo ves? Tengo prisa.
¡Atacaré y aplastaré!
La nube respondió a la nube:
Será mejor que lo hagas tú mismo.
No te apartarás de mi camino - yo
Te haré volar en pedazos.
Hubo risas en respuesta:
¿Ceda el paso? ¡No!
Golpearé con un sable de trueno.
¡Y dile adiós a tu cabeza!
No te preocupes, en este caso
Tengo una carga explosiva.
pelearé contigo
Auge eléctrico.
Ambas nubes se volvieron negras
Sus frentes son como piedras empinadas.
Y, como dos toros en el campo,
Las nubes chocaron en el cielo.
De repente todo a mi alrededor se volvió oscuro,
El mundo cerró los ojos con miedo.
Ambas nubes de vez en cuando
Se lanzan flechas de fuego,
Cortar hasta morir con sables.
El trueno rodó por el cielo
Sacudiendo todo a mi alrededor
Brilla aquí, brilla allá.
¡Mierda! - ¡y el cielo por la mitad!
Y tiemblan los bosques y los campos:
¿Qué pasa si la tierra se parte?
¿Puede haber truenos sin relámpagos? Durante una tormenta, los truenos y los relámpagos ocurren simultáneamente, pero primero vemos el relámpago y luego escuchamos el trueno. El trueno es simplemente el sonido del relámpago que produce un rayo.
¿Qué es correcto: pararrayos o pararrayos?
¿Qué da más miedo: los truenos o los relámpagos?
Los truenos reales no hacen daño. Hay que tener miedo del rayo que lo engendró. El rayo es una enorme chispa eléctrica. En cuestión de segundos vuela varios kilómetros. El aire a su paso se calienta instantáneamente. Se produce una explosión. El sonido que emite es un trueno. No se debe jugar con los rayos.
Si golpea un pajar, le prenderá fuego y provocará un incendio. Por lo tanto, los edificios residenciales y las tuberías de las fábricas están protegidos con pararrayos. Se trata de una especie de varilla de metal. Un extremo se eleva por encima de los edificios y el otro está enterrado en el suelo. El rayo encuentra inmediatamente un camino corto y, sin causar daño a nada ni a nadie, se hunde en el suelo. Por costumbre, la gente dice pararrayos. Pero no está bien. Así es, pararrayos.
Mis observaciones y conclusiones.
En el verano, observé las señales que se podían esperar del inicio de una tormenta y traté de correlacionarlas con las señales populares.
Analicé los resultados y llegué a las siguientes conclusiones:
1. Las tormentas eléctricas se esperan con mayor frecuencia después de un calor prolongado.
2. Antes de una tormenta: hace calor y está sofocante por la mañana. "¡Altísimo! Habrá tormenta”, dice la gente.
Al anochecer una enorme nube negra se acerca al cielo. Se expande, crece ante nuestros ojos y ahora se cierne siniestramente sobre tu cabeza. Las ráfagas de fuerte viento levantan columnas de polvo del suelo, rompen ramas y arrancan hojas. Está anocheciendo. Los relámpagos destellan intensamente, cegando con una luz instantánea. El trueno ruge ensordecedoramente. Y ahora caen chorros de agua desde arriba.
3. Durante una tormenta. Está lloviendo a cántaros. No puedes ver nada alrededor. Se forman charcos en el suelo, todos los agujeros y depresiones se llenan de agua. Se desbordan de agua y los arroyos comienzan a fluir. Poco a poco se vuelve más brillante. La lluvia está amainando. Aparece el suave sol.
4. Después de una tormenta.
Frescura en el aire. Sensación de alivio. Alegría en el alma. Pájaros trinando. Me gustaría decirle a la tormenta: “¡Gracias! ¡Qué fresco quedó! ¡Ya no da nada de miedo! Es como si, después de escuchar palabras de agradecimiento, nos enviara un maravilloso arcoíris.
Revisé algunos carteles populares. En realidad:
1. Los mosquitos pican con más fuerza antes de que llueva.
2. Las golondrinas vuelan bajo, significa lluvia.
3. Las ranas saltan a la tierra, antes de la lluvia.
4. Los pájaros se han quedado en silencio; antes de una tormenta, esperan el trueno.
Los truenos y relámpagos se pueden comparar con el trabajo de un soldador eléctrico. Al soldar, también destella una chispa: un rayo. Y el crujido que emite es como un trueno. El soldador está protegido de la caída de tales rayos con guantes de lona y gafas negras de la luz cegadora. También vi cómo trabajan los soldadores en verano.
Un día el hierro de mi madre se quemó: chispeó y crujió.
Al encender el aparato eléctrico, el enchufe sin corregir también chisporroteó y se escuchó un crujido. Papá dijo que esto también son relámpagos y truenos, solo pequeños, pero tan peligrosos como los reales.
Reglas para un comportamiento seguro durante una tormenta
¿Cómo comportarse durante una tormenta?
Leí la historia de Leo Nikolaevich Tolstoi "Cómo me sorprendió una tormenta en el bosque". En esta historia, el autor cuenta un incidente de su infancia. Cómo fue al bosque a recoger setas y quedó atrapado en una tormenta. Se escondió debajo de un gran roble, y un rayo lo alcanzó y rompió el roble en astillas. El niño cayó y permaneció allí hasta que pasó la tormenta. Y luego tomó las setas y corrió a casa.
Conclusión: ¡no puedes esconderte debajo de los árboles durante una tormenta!
He recopilado reglas para un comportamiento seguro durante una tormenta:
1. Si una tormenta lo encuentra en un lugar abierto, acuéstese en el suelo, escóndase en un hoyo o hueco, corra a refugiarse: un automóvil o un edificio. Después de todo, los rayos siempre caen en lugares altos.
2. Si una tormenta te encuentra en el agua, baja inmediatamente a tierra.
Si un rayo cae sobre una masa de agua, usted puede sufrir lesiones graves.
3. Durante una tormenta, no debes esconderte debajo de árboles aislados. No te escondas debajo de árboles altos. La mayoría de las veces son alcanzados por un rayo.
4. Es mejor esperar a que pase la tormenta en el monte. Los rayos no llegarán allí.
También me gustó mucho el poema sobre las normas de seguridad durante una tormenta:
Me encanta la tormenta de principios de mayo,
Cuando el primer trueno de la primavera
Como jugando cariñosamente,
Como un cubo golpeando desde lejos.
Pero todo mi pueblo lo sabe.
Y todos mis amigos lo saben
¿Qué hay debajo de los árboles altos?
No puedes esconderte de los rayos.
Puede que sea una larga caminata llegar a casa,
Pero nosotros, amigos, no conocemos el miedo.
Y estoy huyendo del estanque
Y me escondo de la tormenta entre los arbustos.
Me encanta la tormenta de principios de mayo.
Que rugan los truenos y caiga la lluvia,
Y los relámpagos brillan intensamente
¡No me golpeará!
Una colección de acertijos y presagios populares sobre tormentas eléctricas.
1. Ella se acercó y retumbó, lanzando flechas por el campo.
Nos pareció que estaba pasando por un apuro, pero resultó que venía con agua.
Ella se acercó y derramó. La tierra cultivable ya ha bebido bastante. (Nube).
2. Primero - brillar, después de brillar - crujir, después de crujir - salpicar. (Tormenta).
3. Golpear fuerte
Grita fuerte
¿Y qué dice?
nadie puede entender
Y los sabios no lo sabrán. (Trueno).
4. Flecha fundida
Un roble talado cerca del pueblo. (Iluminación).
5. Brillará, truenará,
Si parpadea, asustará a todos. (Truenos y relámpagos).
7. El caballo corre, la tierra tiembla. (Trueno).
8. Golpeará en el cielo, pero se oirá en la tierra. (Trueno).
9. La tierra tiembla por el golpe celestial. (Trueno).
10. Un águila vuela por el cielo azul,
Alas extendidas
El sol estaba tapado. (Nube).
11. No tiene piernas, pero camina,
Sin ojos, pero llorando. (Nube).
12. Rocía fuego y salpica agua. (Nube de tormenta).
13. Nadie me ve, pero todos oyen, y todos pueden ver a mi fiel compañero, pero nadie oye. (Truenos y relámpagos).
14. Un pájaro águila vuela, lleva fuego en sus dientes, y en medio de él está la muerte humana. (Iluminación).
15. El oso rugió sobre todas las montañas, sobre todos los mares. (Trueno).
16. El caballo corre, la tierra tiembla. (Trueno).
17. El cuervo graznó
Por cien ciudades
Por mil lagos. (Trueno).
18. ¡Joder, divagar! - una mujer cabalga por las montañas, golpea su bastón y se queja ante el mundo entero. (Nube de tormenta).
19. Arde sin fuego, vuela sin alas, corre sin piernas. (Nube de tormenta).
20. El pájaro vuela sin alas,
Un cazador ataca sin arma,
El cocinero fríe sin fuego,
El carnero come sin boca. (Nube, trueno, sol y tierra).
Signos populares:
1. Los pájaros se han callado: espera el trueno.
2. Los patos gritan enojados, baten sus alas, se zambullen, gritando por una tormenta.
3. Las golondrinas vuelan bajo: hacia la lluvia, hacia las tormentas eléctricas.
4. Las alondras se han alborotado: habrá una tormenta.
5. Los mosquitos pican más de lo habitual, normalmente durante una tormenta.
6. Las hormigas se esconden en sus casas, ante una tormenta.
7. Si las estrellas brillan fuertemente por la noche y por la mañana el cielo está cubierto de nubes, al mediodía habrá tormenta.
8. Las ranas croaban antes de la lluvia.
9. Las ranas que saltan sobre la tierra significan lluvia.
10. Se oyen truenos por la mañana y lluvia por la tarde.
11. Relámpagos en el oeste: sigue la lluvia.
12. El trueno retumba durante mucho tiempo y no con fuerza, debido al mal tiempo; si es abrupto y de corta duración, quedará claro.
13. Si truena continuamente, habrá granizo.
14. Si los truenos retumban durante el clima frío y lluvioso del verano, se debe esperar un clima fresco prolongado, a menudo con un nuevo descenso de la temperatura.
15. El agua de los ríos se oscurece antes de una tormenta.
16. Los rayos del sol se oscurecen - hasta una fuerte tormenta.
17. Trueno a principios de primavera, antes del frío.
18. El primer trueno con viento del norte es una primavera fría, con viento del este es seco y cálido, con viento del sur es cálido y con viento del oeste está húmedo.
19. Trueno en septiembre: otoño cálido.
No hay necesidad de tener miedo a las tormentas eléctricas, pero debes tener cuidado durante las tormentas. Las descargas de electricidad atmosférica pueden causar grandes daños a la economía nacional y poner en peligro la vida si no se toman las precauciones oportunas. Hay que temer a los relámpagos, no a los truenos. El famoso experto estadounidense en tormentas eléctricas, el Dr. C. W. McEachron, dijo que si escuchas un trueno, el rayo no te caerá; si viste un rayo, ya no te alcanzará, y si te alcanza, no lo sabrás.
Entonces aprendí cómo se hacen los truenos y los relámpagos y ¿cuál de ellos da más miedo?
Ahora no le tengo miedo a los truenos y, para protegerme de los rayos, seguiré las reglas. Concluí: no hay que temer a los truenos, los relámpagos son peligrosos.
Mis hipótesis fueron confirmadas.
Descargas de rayos ( iluminación) es la fuente natural más común de potentes campos electromagnéticos. Los rayos son un tipo de descarga de gas con una longitud de chispa muy larga. La longitud total del canal del rayo alcanza varios kilómetros y una parte importante de este canal se encuentra dentro de una nube de tormenta. Rayos La causa de los rayos es la formación de una gran carga eléctrica volumétrica.
Común fuente de rayos Son nubes cumulonimbus de tormenta que llevan una acumulación de cargas eléctricas positivas y negativas en las partes superior e inferior de la nube y forman campos eléctricos de intensidad creciente alrededor de esta nube. La formación de tales cargas espaciales de diferentes polaridades en la nube (polarización de la nube) está asociada con la condensación debido al enfriamiento del vapor de agua de los flujos de aire caliente ascendentes en iones positivos y negativos (centros de condensación) y la separación de gotas de humedad cargadas en la nube bajo la influencia de intensos flujos de aire térmico ascendentes. Debido al hecho de que en la nube se forman varios grupos de cargas aislados entre sí (principalmente cargas de polaridad negativa se acumulan en la parte inferior de la nube).
Las descargas de rayos se pueden dividir en varios tipos según los signos externos. tipo regular - rayo lineal, con variedades: cinta, rúcula, zigzag y ramificada. El tipo de descarga más raro es el rayo en bola. Se conocen descargas llamadas “Fuego de San Telmo” y “Resplandor de los Andes”. Los rayos suelen aparecer varias veces, es decir. Consiste en varias descargas individuales que se desarrollan a lo largo del mismo camino, y cada descarga, al igual que la descarga obtenida en condiciones de laboratorio, comienza con una descarga líder y termina con una descarga inversa (principal). La velocidad de descenso del líder de la primera descarga única es de aproximadamente 1500 km/s, la velocidad de los líderes de las descargas posteriores alcanza los 2000 km/s y la velocidad de la descarga inversa varía entre 15000 y 150000 km/s, es decir, de 0,05 a 0,5 velocidades Sveta. El canal líder, como el canal de cualquier streamer, está lleno de plasma y por tanto tiene cierta conductividad.
El extremo superior del canal líder está conectado a uno de los centros cargados en la nube, por lo que parte de las cargas de este centro fluyen hacia el canal líder. La distribución de carga en el canal debe ser desigual, aumentando hacia su final. Sin embargo, algunas mediciones indirectas sugieren que el valor absoluto de la carga en la cabeza líder es pequeño y, en una primera aproximación, el canal puede considerarse uniformemente cargado con una densidad de carga lineal S. La carga total en el canal líder en este caso es igual a Q = S*l, donde l es la longitud del canal, y su valor suele ser aproximadamente el 10% del valor de la carga que fluye hacia el suelo durante la descarga de un solo rayo. En el 70-80% de todos los casos, esta carga tiene polaridad negativa. A medida que el canal líder se mueve, bajo la influencia del campo eléctrico que crea en el suelo, las cargas se desplazan y las cargas de signo opuesto a las del líder (generalmente cargas positivas) tienden a ubicarse lo más cerca posible de la cabeza del líder. canal. En el caso de suelos homogéneos, estas cargas se acumulan directamente debajo del canal líder.
Si el suelo es heterogéneo y su mayor parte tiene una alta resistividad, las cargas se concentran en zonas con alta conductividad (ríos, aguas subterráneas). En presencia de objetos elevados conectados a tierra (pararrayos, chimeneas, edificios altos, árboles empapados de lluvia), las cargas son atraídas hacia la parte superior del objeto, creando allí una intensidad de campo significativa. En las primeras etapas de desarrollo del canal líder, la intensidad del campo eléctrico en su cabecera está determinada por las propias cargas del líder y los grupos de cargas espaciales ubicadas debajo de la nube. La trayectoria del líder no está relacionada con objetos terrestres. A medida que el líder desciende, las acumulaciones de cargas en el suelo y objetos elevados comienzan a tener una influencia cada vez mayor. A partir de una cierta altura de la cabeza del líder (altura de orientación), la intensidad del campo en una de las direcciones resulta ser mayor y el líder se orienta hacia uno de los objetos terrestres. Naturalmente, en este caso se ven afectados principalmente los objetos elevados y las superficies de terreno con mayor conductividad (susceptibilidad selectiva). Desde objetos muy altos, se desarrollan contralíderes hacia el líder, cuya presencia ayuda a orientar el rayo hacia un objeto determinado.
Después de que el canal líder llega al suelo o al contralíder, comienza una descarga inversa, durante la cual el canal líder adquiere un potencial casi igual al potencial del suelo. A la cabeza de la descarga inversa que se desarrolla hacia arriba hay un área de mayor intensidad de campo eléctrico, bajo cuya influencia se produce una reestructuración del canal, acompañada de un aumento en la densidad de carga del plasma de 10^13 - 10 ^14 a 10^16 - 10^19 1/m3, por lo que la conductividad del canal aumenta al menos 100 veces. Durante el desarrollo de una descarga inversa, una corriente iM = v pasa a través del lugar del impacto, donde v es la velocidad de la descarga inversa. El proceso que ocurre durante la transición de la descarga líder a la descarga inversa es en muchos aspectos similar al proceso de cortocircuito a tierra de un cable cargado verticalmente.
Si un cable cargado se conecta a tierra a través de una resistencia r, entonces la corriente en el punto de conexión a tierra es igual a: donde z = impedancia característica del cable. Por lo tanto, incluso durante la descarga de un rayo, la corriente en el lugar del impacto será igual a v sólo si la resistencia de puesta a tierra es cero. Cuando las resistencias de puesta a tierra son diferentes de cero, la corriente en el punto de impacto disminuye. Es bastante difícil cuantificar esta disminución, ya que la impedancia de onda del canal del rayo sólo puede estimarse de forma aproximada. Hay motivos para creer que la impedancia característica del canal del rayo disminuye al aumentar la corriente, siendo el valor medio de aproximadamente 200 - 300 ohmios. En este caso, cuando la resistencia a tierra de un objeto cambia de 0 a 30 ohmios, la corriente en el objeto cambia solo un 10%. En lo que sigue, llamaremos a estos objetos bien puestos a tierra y supondremos que toda la corriente del rayo iM = v pasa a través de ellos. Parámetros básicos de los rayos y la intensidad de la actividad de las tormentas. Los rayos con altas corrientes ocurren extremadamente raramente. Así, los rayos con corrientes de 200 kA se producen en el 0,7...1,0% de los casos del número total de descargas observadas.
El número de casos de caída de rayos con un valor de corriente de 20 kA es aproximadamente del 50%. Por lo tanto, es habitual presentar los valores de amplitud de las corrientes del rayo en forma de curvas de probabilidad (funciones de distribución), para las cuales se traza a lo largo del eje de ordenadas la probabilidad de que ocurran corrientes del rayo con el valor máximo. La principal característica cuantitativa del rayo es la corriente que fluye a través del objeto afectado, que se caracteriza por el valor máximo iM, la pendiente promedio del frente y la duración del pulso ti, que es igual al tiempo que la corriente disminuye a la mitad del valor máximo. . Actualmente, se dispone de la mayor cantidad de datos sobre los valores máximos de la corriente del rayo, cuya medición se realiza mediante los instrumentos de medición más simples: los registradores magnéticos, que son varillas cilíndricas hechas de limaduras de acero o alambres prensados en plástico. Los registradores magnéticos se montan cerca de objetos imponentes (pararrayos, soportes de líneas de transmisión) y se ubican a lo largo de las líneas del campo magnético que surgen cuando la corriente del rayo pasa a través del objeto. Dado que para la fabricación de grabadoras se utilizan materiales con una alta fuerza coercitiva, estos conservan una gran magnetización residual.
Midiendo esta magnetización, es posible determinar el valor máximo de la corriente magnetizante mediante curvas de calibración. Las mediciones con registradores magnéticos no proporcionan una gran precisión, pero esta desventaja se compensa parcialmente con el enorme número de mediciones, que actualmente ascienden a decenas de miles. Colocando un marco cerrado a una bobina inductiva cerca del objeto afectado, se puede medir la pendiente de la corriente del rayo utilizando un registrador magnético colocado dentro de la bobina. Las mediciones han demostrado que las corrientes de los rayos varían ampliamente desde varios kiloamperios hasta cientos de kiloamperios, por lo que los resultados de las mediciones se presentan en forma de curvas de probabilidad (funciones de distribución) de las corrientes de los rayos, en las que la probabilidad de que las corrientes de los rayos tengan un valor máximo superior al valor indicado se traza en el eje de abscisas.
En Ucrania, al calcular la protección contra rayos, se utiliza la curva. Para áreas montañosas, las ordenadas de la curva se reducen 2 veces, ya que a distancias cortas desde el suelo hasta las nubes, los rayos ocurren con una menor densidad de cargas en racimos. es decir, la probabilidad de grandes corrientes disminuye. Es mucho más difícil determinar experimentalmente la pendiente y la duración de un pulso de corriente de rayo, por lo que la cantidad de datos experimentales sobre estos parámetros es relativamente pequeña. La duración del pulso de la corriente del rayo está determinada principalmente por el tiempo de propagación de la descarga inversa desde el suelo a la nube y, por lo tanto, varía en un rango relativamente estrecho de 20 a 80-100 μs. La duración media de un impulso de corriente de rayo se acerca a los 50 μs, lo que determinó la elección del impulso estándar.
Los más importantes desde el punto de vista de la evaluación de la resistencia al rayo de las RES son: la cantidad de carga transferida por el rayo, la corriente en el canal del rayo, el número de impactos repetidos a lo largo de un canal y la intensidad de la actividad del rayo. Todos estos parámetros no están determinados de forma inequívoca y son de naturaleza probabilística. La carga transferida por el rayo durante el proceso de descarga fluctúa desde fracciones de culombio hasta varias decenas de culombios. La carga promedio que cae al suelo por rayos repetidos es de 15 a 25 C. Teniendo en cuenta que, en promedio, la descarga de un rayo contiene tres componentes, durante un componente se transfieren al suelo entre 5 y 8 C. De estos, alrededor del 60% de toda la acumulación de cargas dada fluye hacia el canal líder, lo que equivale a 3 - 5 C. La caída de un rayo en áreas planas de la superficie terrestre lleva una carga de 10 a 50 C (en promedio 25 C), en caso de rayos en las montañas, una carga de 30 a 100 C (en promedio 60 C), en descargas en la televisión. torres la carga alcanza los 160 C.
Cuando un rayo cae al suelo, la inmensa mayoría (85 - 90%) transfiere una carga negativa al suelo. La carga que fluye hacia el suelo durante múltiples rayos varía desde fracciones de culombio hasta 100 C o más. El valor medio de esta carga se acerca a los 20 C. La carga liberada en el suelo durante las tormentas parece desempeñar un papel importante en el mantenimiento de la carga negativa del suelo. La intensidad de la actividad de las tormentas en diferentes regiones climáticas varía mucho. Como regla general, el número de tormentas a lo largo del año es mínimo en las regiones del norte y aumenta gradualmente hacia el sur, donde el aumento de la humedad del aire y las altas temperaturas contribuyen a la formación de nubes de tormenta. Sin embargo, esta tendencia no siempre se sigue. Hay centros de actividad tormentosa en latitudes medias (por ejemplo, en la región de Kiev), donde se crean condiciones favorables para la formación de tormentas locales.
La intensidad de la actividad de las tormentas generalmente se caracteriza por el número de días de tormenta por año o la duración total anual de las tormentas en horas. La última característica es más correcta, ya que el número de rayos que caen al suelo no depende del número de tormentas, sino de su duración total. El número de días u horas de tormenta por año se determina sobre la base de observaciones a largo plazo de las estaciones meteorológicas, cuya generalización permite trazar mapas de la actividad de las tormentas, en los que se trazan líneas de igual duración de tormentas: líneas isokeránicas. . La duración media de las tormentas por día de tormenta para el territorio de la parte europea de Rusia y Ucrania es de 1,5 a 2 horas.
