Научно-исследовательская работа "Шаровая молния"

С
точки зрения физики шаровая молния – интереснейшее
явление природы
. В первой половине 19 века французский ученый физик
Д.Араго

собрал сведения о 30 случаях наблюдение шаровой молнии. Статистика небольшая, но многие ученые 19 века, включая Кельвина и Фарадея, были склонны считать, что это или оптическая иллюзия, или явление неэлектрической природы. С тех пор количество и качество сообщений возросло; сейчас задокументировано уже около 10 тысяч случаев наблюдения шаровой молнии.


Вот
несколько примеров.
«После сильного удара грома в открытую дверь влетела бело-голубая шарообразная масса диаметром 40 см и начала быстро двигаться по комнате
.
О
на
подкатилась под табурет, на котором я сидела. И хотя она оказалась у моих ног, тепла я не ощутила. Затем шаровая молния притянулась к батареи и исчезла с резким шипением. Она оплавила участок батареи диаметром 6 мм, оставив лунку глубиной 2 мм.»

Ночью
людей разбудила начавшаяся гроза. И тут произошло невероятное. Молния высокогорной палатки неожиданно сама собой расстегнулась, и в нее медленно вплыл светящийся голубой шарик. Проснувшиеся альпинисты оцепенели и не могли пошевелить даже пальцем. Шарик прокатился по спальному мешку одного из них, и тот сразу потерял сознание. Вдруг шарик стал быстро увеличиваться в размерах, одновременно меняя окраску. Он становился белым, желтым, оранжевым..., затем ослепительная вспышка заполнила палатку.


 Восходителям повезло. Утром из расположенной на седле Эльбруса хижины пришли спасатели и обнаружили четверых потерявших сознание альпинистов. Серьезно пострадали только двое: у девушки расплавилась золотая цепочка на шее, а у одного из мужчин - обручальное кольцо на пальце.
Наблюдения шаровой молнии
Способность шаровой молнии
Шаровая молния способна проникать в отверстия намного меньшее по диаметру чем сама шаровая молния. Таким образом, молния диаметром 50 см может проникнуть в щель диаметром всего несколько миллиметров. Она отлично деформируется и восстанавливает свою форму.
Как часто шаровая молния появляется
Шаровая молния – не такое уж редкое явление. Все дело в том, что наблюдатель в состоянии заметить лишь те шаровые молнии, которые либо случайно возникли вблизи него, либо приблизились к нему; во всяком случае, вряд ли кто заметит небольшой светящийся шарик на расстоянии в несколько километров.
Рекомендации
Никогда не бегите от шаровой молнии. Ваш бег создает поток воздуха, который тянет молнию за вами;
нужно постараться осторожно и плавно свернуть с пути следования шаровой молнии и держаться дальше от нее, но не поворачиваясь к ней спиной;
шаровые молнии часто движутся под действием потоков воздуха. Поэтому лучше держаться с наветренной стороны относительно движения шаровой молнии. Находясь в помещении вместе с шаровой молнией, не находитесь на сквозняке, так как в этом случае, шаровая молния обязательно будет приближаться к вам;
не бросайте в шаровую молнию камнями, палками, мячами, и тем более не дотрагивайтесь до нее руками, шаровая молния может взорваться с силой разорвавшегося снаряда или мины;
при поражении человека шаровой молнией, пострадавшего следует перенести в сухое помещение со свежим воздухом, накрыть теплым одеялом, начать делать искусственное дыхание и немедленно вызвать скорую помощь.
Если при появлении шаровой молнии вы от волнения забудете все эти правила, то запомните хотя бы главное: с шаровой молнией надо вести себя точно так же, как со злой собакой: главное не бежать, а плавно и медленно уйти с траектории ее движения.
Актуальность
Шаровая
молния – одно из интереснейших явлений природы, о котором мало кто знает что-либо. Шаровая молния может представлять опасность, и важно знать, как действовать при встрече с ней.
Практическое обоснование проблемы шаровой молнии

В ходе исследования нас заинтересовал вопрос, что знают о шаровой молнии жители поселка Садовый. В связи с этим был проведен опрос населения.
Что такое шаровая молния
Шаровая молния – это одиночная, ярко светящаяся, относительно стабильная небольшая масса, которая наблюдается в атмосфере, плавающая в воздухе и перемещающаяся вместе с потоками воздуха.
Как шаровая молния себя ведет

Шаровая молния может двигаться по весь­ма причудливой траектории. Вместе с тем в ее движении обнару­живаются определенные законо­мерности. Во-первых, возникнув где-то вверху, в тучах, она
опус­кается
поближе к поверхности земли. Во-вторых, оказавшись у поверхности земли, она движется далее
почти горизонтально,
обыч­но повторяя рельеф местности. В-третьих, молния, как правило,
обходит,
огибает проводящие ток объекты и, в частности, людей. В-четвертых, молния обнаружива­ет явное «желание» проникать
внутрь помещений.
Как возникает шаровая молния
Шаровая молния возникает в момент, когда спускающийся из тучи ступенчатый лидер встречается в нескольких десятках метров над землей со встречным лидером (рис.5,а). Возможно также, что шаровая молния возникает в месте особен­но резкого излома обычной мол­нии (рис.5,б) или в том месте, где произошло ее раздвоение (рис.5,в). Нельзя не принимать во внимание и сообщения, что шаро­вая молния возникла из земли или воды в том месте, которое было только что поражено обычной молнией (рис.5,г). Наконец, ша­ровая молния может родиться при электрическом разряде между ту­чами (рис.5,д)
.
Понятно, что во всех этих случаях шаровая молния образуется за счет энергии раз­ряда обычной молнии.
Результаты исследования

Шаровая молния — это самостоятельно существующее тело.
Шаровая молния возникает
столь же часто,
как и обычная молния.
Вследствие кратковременности существования шаровой молнии и внезапности появления невозможно проводить какие-либо систематические наблюдения и опыты над ней.
Получить шаровую молнию в лаборатории, искусственным путем, до сих пор еще никому не удавалось.
Вывод
.
Шаровая молния - очень интересное и редко встречающееся явление, но всё же она несёт за собою разрушительные последствия, сопровождается взрывом, вызывающим разрушения.

III
научно-практическая
конференция обучающихся
«Первые шаги в науку»
Автор:

Косухина
Ирина,
обучающаяся
8-н
класса
Руководитель:
Журавлев П.А.,
учитель физики
Образовательное учреждение:

ф
илиал МБОУ
Уваровщинской

сош

в
п. Садовый
Кирсановского

района
п
. Садовый
13 февраля
2014
года
Опасна ли шаровая молния

Конечно, она опасна. Вспомним хотя бы смерть Рихмана. Вообще же встречи с естественной шаровой молнией, как правило, заканчиваются без трагических последствий. Из проведенного опроса выяснилось, что из полутора тысяч писем лишь в пяти сообщалось о смертельном исходе.
Чаще всего шаровая молния обходит стороной. В отдельных случаях даже прямое прикосновение молнии не причиняло никакого вреда; в других случаях такое прикосновение давало ожоги, хотя и болезненные, но отнюдь не смертельные. Следовательно, температура на поверхности молнии невысока - она либо соответствует обычной температуре, либо немного превышает ее (по - видимому, не более чем на 100 К). Внутри шаровой молнии температура выше, чем на ее поверхности, однако вряд ли она превышает 300...400°С.
Можно утверждать, что опасность шаровой молнии преувеличена . Как показывает практика, куда более опасна линейная молния.

Попытки ученых
Нет ни одного случая искусственного получения шаровой молнии, подобной природной, в лабораторных условиях. Прежде всего, поскольку в появлении шаровых молний прослеживается явная связь с другими проявлениями атмосферного электричества (например, обычной молнией), то большинство опытов проводилось по следующей схеме: создавался газовый разряд (а свечение газового разряда — вещь известная), и затем искались условия, когда светящийся разряд мог бы существовать в виде сферического тела. Исследователи могли получать кратковременные газовые разряды сферической формы, жившие максимум несколько секунд. Однако остаётся открытым вопрос о связи этих разрядов с той шаровой молнией, которая встречается в природе.

Спасибо за внимание!!!
Гипотеза
Шаровая молния непрерывно получает энергию извне и после своего возникновения становится самостоятельно существующим объектом.
Фазы

молнии
Шаровая молния имеет
достаточно четкую поверх­ность,
отграничивающую вещество молнии от окружающей ее воз­душной среды. Это типичная гра­ница раздела двух
разных фаз.
Наличие такой границы говорит о том, что вещество молнии на­ходится в особом фазовом со­стоянии. В отдельных случаях на поверхности молнии начинают плясать язычки пламени, из нее выбрасываются снопы искр.
м
олния с четкой поверхностью
сильно искрящая («фей­ерверочная»)
м
олния, перемещаю-
щаяся

в про­странстве
Паспорт шаровой молнии
Для того чтобы зафиксировать все, что мы узнали о шаровой молнии, нами была разработана форма записи сведений об этом явлении. Эту форму мы назвали «Паспорт шаровой молнии».
Форма
Форма близка к шару; она может вытягиваться, принимая форму эллипсоида или груши, ее поверхность может колыхаться, может иметь форму тора.
Линейные/угловые размеры
Размер (диаметр) шаровых молний варьируется от нескольких сантиметров до метра.
Цвет
Желтый, оранжевый, красноватый, синий, голубой, белый
Структура
Имеются всего три типичные структуры. Первая выглядит как твердое тело с тусклой или блестящей поверхностью или как твердое ядро с полупрозрачной оболочкой, вторая – как вращающееся тело с кажущимся внутренним движением и напряжениями и третья – как сгусток пламени.
Звук
Шипящий, жужжащий
Запах
Резкий и неприятный, напоминающий запах озона, горящей серы или окислов азота.
Движение
Обычно движется горизонтально, параллельно линии земли, обходит, огибает проводящие ток объекты и, в частности, людей.
Плотность
Приблизительно равна плотности воздуха, т.е. составляет около 1,29•10-3 г/см3.
Температура
Шаровая молния может обжечь, нанести травму, различной степени тяжести, сделать воронку в мягком грунте. Шаровая молния имеет твёрдое ядро, и высокотемпературный плазменный слой, а также интенсивное истечение заряда, которое тоже может обжигать.
Время

жизни
Шаровая молния «живет» чаще всего 1-2 с.
Распад
Наблюдалось два типа распадов шаровой молнии. Один из них – тихий распад, сопровождающийся уменьшением яркости и диаметра молнии. Второй, называемый взрывом, связан с громким и сильным звуком.
Задачи исследования

1.
Узнать, что представляет собой шаровая молния.
2. Рассмотреть, какие исследования ведутся учёными в изучении шаровой молнии.
3. Выяснить, какие меры безопасности следует соблюдать при встрече с шаровой молнией.
4. Разработать систему вопросов – заданий для диагностики населения п. Садовый.
Сколько энергии в шаровой молнии

Оценить минимальное количество энергии в шаровой молнии можно по тем последствиям, которые она оставляет после своего исчезновения. Воспользуемся сообщение одного из наблюдателей: «Она оплавила участок батареи диаметром 6 мм, оставив лунку глубиной 2 мм».
Значит, молния испарила около 0,45 г железа. Для этого требуется энергия, равная 4 кДЖ. Естественно, что не вся (и наверное, далеко не вся) энергия шаровой молнии была израсходована на испарение небольшого участка батареи, так что полученный результат можно рассматривать всего лишь как оценку нижней границы энергии: эта энергия оказывается не меньше нескольких килоджоулей.
В одном из писем сообщалось, что шаровая молния диаметром 30 см расщепила торчащую из воды деревянную сваю диаметром 30 см вдоль волокон на длинные щепки.
Следовательно, энергия, запасенная в шаровой молнии диаметром 25 см, находится в пределах 100кДЖ. Такая оценка представляется вполне правдоподобной: она согласуется с результатами, полученными на основании большого количества наблюдений шаровой молнии.
В спокойном состоянии от шаровой молнии исходит необычно мало тепла, а во время взрыва высвободившаяся энергия иногда разрушает или опаливает предметы, испаряет воду.

Вычисление энергии шаровой молнии
 
Информационные ресурсы
1. Барри Дж. Шаровая молния и четочная молния. Пер. с англ., Мир, М., 1983
2. Смирнов Б.М., Наблюдательные свойства шаровой молнии. Успехи физических наук, август 1992 г., том 162, №8.
3. Смирнов Б.М. Проблема шаровой молнии. - М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. - 208 с.
4. Стаханов И.П. О физической природе шаровой молнии. Энергоатомиздат, Москва, 1985
5. Тарасов Л.В. Физика в природе. - М.: Просвещение, 1988
6.
http
://
ru
.
wikipedia
.
org
7.

www
.
mirsovetov
.
ru
8.

www.kugelblits.ru
 
Цвет шаровой молнии
Физическая природа шаровой молнии
Шаровая молния рас­сматривается как пучность элект­рического поля стоячей электро­магнитной волны, находящаяся на расстоянии четверти длины волны от поверхности земли или какого-либо проводящего объекта. В области этой пучности напряженность поля очень вы­сока, и поэтому здесь образуется сильно ионизованная плазма, ко­торая и является веществом мол­нии.
Цель исследования
Изучение
природы шаровой молнии и её влияния на человека.
Эта
молния имеет форму шара.
Молния
может вытягиваться, принимая форму эллипсоида или груши, ее поверхность может колыхаться
. Небольшое число наблюдателей (0,3%) утверждают, что встретившаяся им шаровая молния имела форму тора.
Как выглядит шаровая молния
Как исчезает шаровая молния
Заключение
Несмотря на то, что явление шаровой молнии вызывает большой интерес на протяжении длительного времени, серьезное его рассмотрение стало возможным лишь сравнительно недавно, после кропотливого анализа результатов большого количества наблюдений.
Фактически лишь теперь возникает наука о шаровой молнии – явлении, остававшемся загадкой во время бурного развития других областей науки.
Изучение природы этого загадочного явления позволит использовать полученные знания в различных областях человеческой деятельности.