Шаровая молния

Слайд 1

Слайд 2

Как выглядит шаровая молния? Уже из самого названия следует, что эта молния имеет форму шара. Но ее форма всего лишь близка к шару; молния может вытягиваться, принимая форму эллипсоида или груши, ее поверхность может колыхаться. Шаровая молния светится - иногда тускло, а иногда достаточно ярко. Яркость света шаровой молнии сравнивают с яркостью света 100-ваттной лампочки. Перед угасанием молнии внутри нее могут возникать темные области в виде пятен, каналов, нитей.

Слайд 3

Как правило, шаровая молния имеет достаточно четкую поверхность, отграничивающую вещество молнии от окружающей ее воздушной среды. Это типичная граница раздела двух разных фаз. В отдельных случаях на поверхности молнии начинают плясать язычки пламени, из нее выбрасываются снопы искр. Диаметр шаровых молний находится в диапазоне от долей сантиметра до нескольких метров. Чаще всего встречаются молнии диаметром 15…30 см. Обычно шаровая молния движется бесшумно. Но может издавать шипение или жужжание - особенно когда она искрит.

Слайд 4

Поведение шаровой молнии Шаровая молния может двигаться по весьма причудливой траектории. Вместе с тем в ее движении обнаруживаются определенные закономерности: Возникнув где-то вверху, в тучах, она опускается поближе к поверхности земли. Оказавшись у поверхности земли, она движется далее почти горизонтально, обычно повторяя рельеф местности. Молния, как правило, обходит проводящие ток объекты и, в частности, людей. Молния обнаруживает явное "желание" проникать внутрь помещений.

Слайд 5

Во время грозы земля и объекты на ней заряжаются положительно, значит, шаровая молния, обходящая объекты и копирующая рельеф, также заряжена положительно.С течением времени заряд в молнии может измениться, и тогда меняется характер ее движения. Одним словом, шаровая молния очень чутко реагирует на электрическое поле вблизи поверхности земли, на заряд, имеющийся на объектах, которые оказываются на ее пути.

Слайд 6

Вызывает удивление способность шаровой молнии проникать в помещение сквозь щели и отверстия, размеры которых намного меньше размеров самой молнии. Так, молния диаметром 40 см может пройти сквозь отверстие диаметром всего в несколько миллиметров. Проходя сквозь малое отверстие, молния очень сильно деформируется, ее вещество как бы переливается через отверстие. Еще более удивительна способность молнии после прохождения сквозь отверстие восстанавливать свою шаровую форму. Следует обратить внимание на способность шаровой молнии сохранять форму шара, так как это явно указывает на наличие поверхностного натяжения у вещества молнии.

Слайд 7

Скорость движения шаровой молнии невелика - 1…10 м/с. За ней нетрудно следить. Внутри помещений молния может на некоторое время даже останавливаться, зависая над полом. Живет шаровая молния примерно от 10 с до 1 мин. Меньше живут очень маленькие молнии (диаметром порядка сантиметра и меньше) и очень большие (диаметром около метра и больше). Наиболее долго живут молнии диаметром 10…40 см.

Слайд 8

Опасна ли шаровая молния? В принципе, конечно, она опасна. Вообще же встречи с естественной шаровой молнией, как правило, заканчиваются без трагических последствий. Она может оплавить небольшой участок металла, согнуть не слишком толстую трубу, расщепить бревно. Чаще всего шаровая молния обходит человека стороной. Многих наблюдателей удивляет тот факт, что даже на близком расстоянии они не ощущали тепла от молнии. 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. Внутри шаровой молнии температура выше, чем на ее поверхности, однако, вряд ли она превышает 300…400 ˚С.

Слайд 9

Когда возникает шаровая молния? В подавляющем большинстве случаев (более 90%) шаровая молния возникает в период грозовой активности, когда наблюдаются обычные молнии и когда напряженность атмосферного поля особенно велика. Но есть отдельные сообщения о появлении шаровой молнии в ясную погоду. Вопрос о том, как возникает шаровая молния, является, пожалуй, наиболее сложным и неясным. К сожалению, не так уж много людей оказались свидетелями ее возникновения. В большинстве своем наблюдатели утверждают, что шаровая молния возникла либо сразу после разряда, либо перед разрядом обычной молнии, что бывает реже.

Слайд 10

Как именно рождается шаровая молния при разряде обычной молнии? На этот счет ничего определенного сказать пока нельзя. Имеются лишь разные предположения. Можно, например, предположить, что шаровая молния возникает в момент, когда спускающийся из тучи ступенчатый лидер встречается в нескольких десятках метров над землей со встречным лидером. в месте особенно резкого излома обычной молнии или в том месте, где произошло ее раздвоение. из земли или воды в том месте, которое было только что поражено обычной молнией. при электрическом разряде между тучами. Понятно, что во всех этих случаях шаровая молния образуется за счет энергии разряда обычной молнии.

Слайд 11

Физическая природа шаровой молнии В настоящее время мы не имеем каких-либо веских доводов считать, что в основе всех "шаровых молний" лежит общий физический механизм. Все гипотезы, касающиеся физической природы шаровой молнии, можно разделить на две группы. гипотезы, согласно которым шаровая молния непрерывно получает энергию извне . гипотезы, согласно которым шаровая молния после своего возникновения становится самостоятельно существующим объектом. Поэтому сосредоточим внимание на гипотезе, согласно которой шаровая молния состоит из положительных и отрицательных ионов. Ионы образуются за счет энергии разряда линейной молнии. Затраченная на их образование энергия как раз и определяет запас энергии шаровой молнии. Она высвобождается при рекомбинации ионов. Благодаря электростатическим (кулоновским) силам, действующим между ионами, объем, заполненный ионами, будет обладать поверхностным натяжением, что и определяет устойчивую шаровидную форму молнии.

Слайд 12

Если количество рекомбинаций за единицу времени в единице объема не слишком велико, шаровая молния ведет себя спокойно. Выделяющаяся при рекомбинации энергия преобразуется в энергию светового излучения и частично передается окружающей среде через теплообмен. Когда же число рекомбинаций становится чрезмерно большим, выделяющаяся энергия не успевает отводиться из молнии - и тогда быстро растет температура, дружно рушатся оболочки ионов-кластеров, рекомбинация резко усиливается - происходит взрыв.

Слайд 13

Попытки лабораторного воспроизведения Нет ни одного случая искусственного получения шаровой молнии подобной природной в лабораторных условиях. 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.

Слайд 14

Задача Дано: ионы заполняют объем сферы радиусом r =10 см плотность ионного газа n =10 19 см ˉ ³ если энергия ионизации есть u =8 эВ Решение: В единице рассматриваемого объема запасена энергия nu . Умножив ее на объем шара , находим искомую энергию: Подставив числовые значения величин (учтем при этом, что u =1,28х10 -18 Дж ), получим W =52 кДж. Найти: Э нергию W , запасенную в объеме сферы. Ответ: W =52 кДж. Эта энергия вполне согласуется со сделанными ранее оценками энергии шаровой молнии соответствующих размеров. Однако, равномерно перемешанные по объему молнии ионы будут быстро рекомбинировать. Задержка рекомбинации может быть связана с разделением в пространстве ионов разного знака.

Слайд 15

Интересный факт На Земле одновременно существуют от 100 до 1000 шаровых молний, но вероятность увидеть шаровую молнию хотя бы раз в жизни составляет всего 0,01%.