Исследовательская работа ученика 1 "Б" класса МОУ-гимназии №12 г.Белгорода Савватеева Даниила. Руководитель Агафонова С.В. МОЛНИЯ - ПРИРОДНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

МОУ-гимназия №12

г.Белгород

МОЛНИЯ -

ПРИРОДНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Исследовательская работа 

ученика 1 "Б" класса 

МОУ-гимназии №12 

г.Белгорода 

Савватеева Даниила. 

Руководитель 

Агафонова С.В. 

2011г.

   Прочитав мой любимый журнал «Галилео» я узнал много интересного об электричестве. Даже сам провел вместе с родителями несколько опытов с электричеством.  Папа мне рассказал, что молния -это  тоже природное электричество. Я решил узнать подробнее - откуда в небе появляется электричество? Почему молнии не похожи одна на другую?  Почему люди опасаются молний?  Можно ли  «приручить» молнию? Можем ли мы в домашних условиях получить молнию?

Итак цель моего исследования:

1. понять сущность природного явления- молния
2. изучить причины появления молний
3. объяснить явлений с помощью физических теорий и законов
4. обсудить правила безопасности при встрече с молнией.

Задачи исследования:

1. узнать историю изучения молнии
2. изучить природу молнии с точки зрения науки
3. выяснить правила безопасного поведения при молнии

 У мамы и папы всегда много дел, а я уже хожу в школу, поэтому решил провести свое исследование и  сам ответить на все вопросы. Без помощи родителей, конечно же не обошлось. Папа и мама помогали мне искать в интернете информацию и проводить опыты. Многое я прочел сам в энциклопедиях и журнале «Галилео».

организация исследования:

1. работа с энциклопедиями, интернет-ресурсами,справочниками
2. посещение школьного кабинета физики
3. опыты под руководством взрослых

В  ходе моего исследования я узнал, что

         Природа молнии таит немало загадок. Молния представляет большой интерес не только как своеобразное явление природы. Она дает возможность наблюдать электрический разряд в газовой среде при напряжении в несколько сотен миллионов вольт. Молнии издавна интересуют ученых, но и в наше время об их природе мы знаем лишь немного больше, чем 250 лет тому назад, хотя смогли их обнаружить даже на других планетах: Венере, Юпитере, Сатурне. В последнее  время ученые доказывают , что в образовании молний даже участвуют  космические лучи. являясь  своеобразным зажиганием для молнии .

Сегодня известно, что  одновременно на Земле происходит около 2тысяч грозовых бурь. Самым грозовым местом на Земле считают город Тороро в Уганде, где в году 251 грозовой день.  

Молния и гром первоначально воспринимались людьми как выражение  божьего гнева

Многие столетия считалось, что молния - это огненный пар, зажатый в водяных  тучах. Расширяясь, он прорывает их в наиболее слабом месте и быстро устремляется вниз, к поверхности земли.

В 1752 г Бенджамин Франклин экспериментально доказал, что молния - это сильный электрический разряд. Ученый выполнил знаменитый опыт с воздушным змеем, который был запущен в воздух при приближении грозы. На крестовине змея была укреплена заостренная проволока, к концу бечевки привязаны ключ и шелковая лента. Ленту ученый придерживал рукой. Из письма Франклина: «Как только грозовая туча окажется над змеем, заостренная проволока начнет извлекать из неё электрический огонь, и змей вместе с бечевой наэлектризуются… А когда дождь смочит змей вместе с бечевой, вы увидите как разряд обильно стекает с ключа при приближении вашего пальца». Одновременно с Франклином исследование электрической природы молнии занимались М.В. Ломоносов и Г.Р. Рихман (погиб от удара молнии).  Одновременно с Франклином исследованием электрической природы молнии занимались М.В. Ломоносов и Г.В. Рихман.

Благодаря их исследованиям в середине 18 века была доказана электрическая природа молнии. С этого времени стало ясно, что молния представляет собой мощный электрический разряд, возникающий при достаточно сильной электризации туч.

Разряды молнии могут происходить или внутри облака, или между соседними наэлектризованными облаками, или между наэлектризованным облаком и землей. Разряду молнии предшествует возникновение разности электрических   зарядов между соседними облаками или между облаком и землей.

 Электризация, то есть образование сил притяжения электрической природы, всем хорошо знакома из повседневного опыта.

 Если расчесать чистые сухие волосы пластмассовой расческой, они начинают притягиваться к ней, или даже искрят. После этого расческа может притягивать и другие мелкие предметы, например, мелкие бумажки. Это явление называется электризация трением.

  Что вызывает электризацию облаков? Ведь они не трутся друг о друга, как это происходит при образовании   заряда на волосах и на расческе.

   Грозовое облако - это огромное количество пара, часть которого  находиться в виде мельчайших капелек или льдинок. Верх грозового облака может находиться на высоте 6-7 км, а низ нависать над землей на высоте  менее 1 км. Выше 3-4 км облака состоят из льдинок разного размера, так как температура там всегда ниже нуля. Эти льдинки находятся в постоянном движении, вызванном восходящими потоками теплого воздуха от нагретой поверхности земли. Мелкие льдинки легче, чем крупные,  восходящими потоками воздуха поднимаются вверх. Поэтому "шустрые" мелкие льдинки, двигаясь в верхнюю часть облака, все время сталкиваются с крупными. Каждое такое столкновение приводит к электризации. При этом крупные льдинки заряжаются отрицательно, а мелкие - положительно. Со временем положительно заряженные мелкие льдинки оказываются в верхней части облака, а отрицательно заряженные крупные - внизу. Другими словами, верх грозовой тучи заряжен положительно, а низ - отрицательно.

   Когда большие противоположно заряженные области подходят достаточно близко друг к другу, некоторые электроны, пробегая между ними, создают светящийся плазменный канал, по которому за ними устремляются остальные заряженные частицы. Так происходит молниевый разряд.

 Во время этого разряда выделяется огромная энергия.

Канал молнии , через который протекает ток , сильно разогревается. Температура канала достигает десятков тысяч градусов ,что и рождает яркий свет, который мы наблюдаем при разряде молнии. Облака постоянно разряжаются по этим каналам, и мы видим внешние проявления данных атмосферных явлений в виде молний.

 Каждый, кто видел молнию, заметил, что это не ярко светящаяся прямая, а ломаная линия.

Одна молния состоит обычно из нескольких разрядов, каждый из которых длится всего несколько десятков миллионных долей секунды.

 Наиболее часто молния возникает в кучево-дождевых облаках. Молния бывает также при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях.. 

Существует несколько видов молний по форме и по направлению разряда. Разряды могут происходить:

 между грозовым облаком и землей,

между двумя облаками,

внутри облака,

уходить из облака в чистое небо.        

        Они могут иметь разветвленный рисунок или представлять собой единый столб. Молнии, наблюдавшиеся во все времена, имели самые разнообразные формы - веревки, жгута, ленты, палки, цилиндра

 Большая часть молний и электрических разрядов (порядка 80%) происходит между грозовыми облаками и внутри грозового облака. Но мощность электрических разрядов между землей и облаками несопоставимо больше, так как намного выше разность потенциалов "между небом и землей".

Можем ли мы в домашних условиях получить молнию?

  Да. Мы  можем смоделировать молнию. Опыт следует производить в темном помещении, иначе ничего не будет видно. Нам потребуется два продолговатых воздушных шарика. Надуем их и завяжем. Затем, следя, чтобы они не соприкасались, одновременно натрем их шерстяной тряпочкой. Воздух, наполняющий их, электризуется. Если шарики сблизить, оставив между ними минимальный зазор, то от одного к другому через тонкий слой воздуха начнут проскакивать искры, создавая световые вспышки. Одновременно мы услышим слабое потрескивание — миниатюрную копию грома при грозе.      

    Пытливый человеческий ум с давних времен пытался постичь природу молний и грома, понять их естественные причины и защититься о них.

Ученые   считают, что около 100 молний ударяет каждую секунду во всех уголках света. Молнией убито гораздо больше людей, чем любым другим видом шторма, включая ураганы и торнадо. Каждый год от молнии погибает до 100 человек в Европе и примерно такое же количество в США.

Вывод: молния очень интересное явление природы, очень красивое,  но и очень опасное, поэтому не стоит пренебрегать правилами поведения во время грозы.

    Молнии — серьёзная угроза для жизни людей. Поражение молнией часто происходит на открытых пространствах, так как электрический ток идёт по кратчайшему пути Если вы оказались в грозу на открытой местности и не имеете возможности спрятаться в здании или машине, то отходите подальше от отдельно стоящих деревьев и высоких строений. Избегайте холмов и других возвышенностей. Находиться под группой из нескольких деревьев более безопасно, чем на открытой местности. Если поблизости есть канава, то прячьтесь в ней. Избавьтесь от металлических предметов. Если вам не удалось найти укрытие, то присядьте на корточки и обхватите руками колени. И обещайте, что в следующий раз будете более внимательными к прогнозам погоды, чтобы не попасть в такую переделку снова.

   Находиться в доме во время молнии, в общем, достаточно безопасно. Не стоит только во время грозы разговаривать по телефону (исключая беспроводной и сотовый), держаться за металлические трубы, заниматься ремонтом электропроводки. Шаровая молния — редкое природное явление, единой физической теории возникновения и протекания которого к настоящему времени не представлено.

Существуют около 200 теорий объясняющих явление.

 О природе шаровой молнии вопрос остаётся открытым.