Физические явления в природе: Гроза

Российская Федерация

Челябинская область

Брединский район

МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЁННОЕ  ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

КНЯЖЕНСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА

457323  п. Княженский, ул. Генерала Григорьева 36, Брединского района, Челябинской области.

Проектная работа
по физике
«Физические явления в природе: Гроза»

Выполнили:

Цыс Вероника,

 Набиуллина Римма

учащиеся 7 класса

Руководитель :Клексина М.И.,

учитель физики и математики

2016

Оглавление

Гроза прошла, и ветка белых роз
В окно мне дышит ароматом...
Еще трава полна прозрачных слез,
И гром вдали гремит раскатом.

Александр Блок

1. Введение

1.1 Актуальность темы проекта

Большую роль в понимании явлений природы и сохранении устойчивого окружающего мира играет ФИЗИКА, так как в основе большинства природных и технологических  процессов лежат физические явления, описываемые физическими законами. Если мы будем знать причины опасных явлений в окружающей среде, то сумеем найти способы их устранения или использования.                                         

1.2 Цели и задачи исследовательской работы

Цель работы: изучение природных электрических явлений – грозы и молнии.

Задачи работы: 

1.Познакомиться с историей изучения грозы;
2.Узнать причину возникновения данного природного явления;
3.Рассмотреть сопутствующие грозе явления: гром и молния;
4.Разработать правила поведения во время грозы

Объекты исследования: электрические явления

Предмет исследования: молнии различных типов, возникающие во время грозы

Методы:   сравнительно-аналитический, частично- поисковый, анализ, синтез.

2.Теоретический материал

2.1. История изучения грозы

Уже в XVII веке высказывались предположения, что молния – это гигантская искра, ничем, кроме размеров, не отличающаяся от искры, проскакивающей между двумя разноимённо заряженными шариками. А проскакивает молния между двумя разноименно заряженными грозовыми облаками или между грозовым облаком и землей.

        Исследования атмосферного электричества проводились во многих странах, но наибольший вклад в создание теории атмосферного электричества внесли российские академики Михаил Васильевич Ломоносов и Георг Рихман, и американский исследователь Бенджамин Франклин.

Бенджамин Франклин - выдающийся американский политический деятель, один из разработчиков американской Декларации независимости, занимался физикой всего семь лет, но сделать успел очень много. Франклин провел знаменитый опыт с воздушным змеем, запуская его при приближении грозовых туч. К верхнему концу вертикальной планки крестовины змея он прикрепил заостренную проволоку. Как только змей оказывался под грозовой тучей, заостренная проволока начинала извлекать из тучи электрический огонь. Таким образом в 1752 г. было доказано, что грозовые облака действительно сильно заряжены.

Михаил Васильевич Ломоносов  и его друг Георг Рихман  в 1752-1753 гг. совместно проводили исследования атмосферного электричества, с помощью изобретенного Рихманом электрического указателя - прообраза электрометра. Рихман установил электрическое состояние атмосферы в отсутствие грома и молнии. А Ломоносов разработал теорию образования атмосферного электричества, происхождение которого он связывал с восходящими и нисходящими потоками воздуха.

У себя дома Георг Рихман устроил экспериментальную установку по изучению грозовых разрядов - «громовую машину». 26 июля 1753 г. во время сильной грозы, когда ученый приблизился к электрометру «грозовой машины» на расстояние 30см, неожиданно из толстого железного прута прямо в него ударил бледно-синий огненный шар величиной с кулак. Это была шаровая молния. Раздался оглушительный взрыв и Рихман упал замертво.

Ломоносов тяжело переживал смерть своего друга и сделал все от него зависящее, чтобы имя Георга Рихмана навсегда осталось в истории науки.

Электрическую сущность грозовых явлений Ломоносов изложил в работе «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих ». В результате своих исследований атмосферного электричества М. В. Ломоносов и В. Франклин пришли к заключению, что человек может отвлечь молнию от своих жилищ с помощью высоких заземлённых металлических стержней- «громоотводов » или, как их правильно называть, молниеотводов. Первый в мире молниеотвод в июне 1754 г. Водрузил над крестом своего храма сельский священник из Моравии Прокоп Дивиш.

9. 2.2Возникновение молнии и грозовых разрядов

Гроза — атмосферное явление, при котором внутри облаков или между облаком и земной поверхностью возникают электрические разряды — молнии, сопровождаемые громом.

Рассекающая небеса молния вызывает страх. Так было тысячи лет назад. Так происходит и сегодня. Как бы ни храбрились люди, но немногие спокойно себя чувствуют, когда над головой возникают стрелы молний и грохочут раскаты грома. Учёные подсчитали, что ежегодно на нашей планете бушует 44 тысячи гроз и каждую секунду в землю вонзается 100 молний. Казалось бы, это явление должно уже быть хорошо изучено. И все же во многих случаях оно продолжает оставаться загадкой.

Молниями называют мощные электрические разряды в атмосфере, которые могут возникать как между отдельными кучевыми облаками, так и между дождевыми облаками и землей. Молния – это своего рода гигантская электрическая дуга, длина которой в среднем составляет 2,5 – 3 километра. О невероятной силе молний говорит тот факт, что ток в разряде достигает десятков тысяч ампер, а напряжение – нескольких миллионов вольт. С учетом того, что такая фантастическая мощность высвобождается в течении нескольких миллисекунд, разряд молнии вполне можно назвать своего рода электрическим взрывом невероятной силы. Понятно, что подобная детонация неизбежно вызывает появление ударной волны, которая затем вырождается в звуковую, и затухает по мере распространения в воздушной среде. Таким образом становиться очевидным, что такое гром.

Молнии вызываются статическим электричеством. Оно обладает точно такими же свойствами, как и электричество, вырабатываемое  искусственно, но образуется по–другому. Статическое электричество возникает естественным путём при трении двух веществ друг о друга. Молния возникает оттого, что частицы воды и воздуха, образующие облако, постоянно трутся друг о друга. При этом в облаке постепенно накапливается электрический заряд, который,  в конце концов ударяет в землю либо в другое облако в виде гигантской вспышки.

Возникновение молнии и грозовых разрядов

1. Внутри слоистых облаков возникают воздушные потоки, переносящие с места на место водяные капельки и крохотные льдинки.
2. По мере того, как частицы воды и льда «трутся» друг о друга, в облаке накапливается большой потенциал статического электричества.
3. Этот потенциал растет до тех пор, пока не разряжается гигантской искрой. Вы можете наблюдать эту искру в небе в виде вспышки молнии.
4. Молния, пронизывая воздух, очень сильно его нагревает. Нагретый воздух стремительно расширяется, как при взрыве, производя при этом рокочущий звук - раскат грома.
5. Вы легко можете определить, насколько далеко от вас гроза, если засечёте время между вспышкой молнии и первым после неё раскатом грома. Каждые пять секунд говорят о расстоянии примерно 2 км.

2.3 Виды молний

1. Плоская.
2. Линейная.
3. Чечеточная.
4. Шаровая.

Плоская молния представляет собой электрический разряд на поверхности облака, не имеет линейного характера

Линейная молния представляет собой искру длиной 1-10 км с разветвлениями, диаметром несколько сантиметров. Вспышка длится 0,01-0,1 с, температура превышает 25000°C. Часто происходит несколько повторных разрядов по одному и тому же каналу, при этом общая продолжительность вспышки может достигать 1 с и более

Чечеточная молния - разряд в виде цепочки отдельных точек и черточек. Чечеточная молния имеет ряд утолщений на канале разряда; это яркие светящиеся узелки, или "ракеты". Встречается очень редко.

Шаровая молния имеет сферическую форму,  диаметр 10-50 см, движется медленно, может существовать 1-2 минуты, после чего исчезает со взрывом или без взрыва. Встречается  редко.

2.4 Что такое гром?

Гром - это звуковые колебания, возникающие в атмосфере под влиянием ударной волны, вызванной мощным электрическим разрядом. С учетом того, что воздух в канале молнии мгновенно разогревается до температуры около 20 тысяч градусов, что превышает температуру поверхности Солнца, такой разряд неизбежно сопровождается оглушительным грохотом, как и любой другой очень мощный взрыв. Но ведь молния длиться меньше секунды, а гром мы слышим длинными раскатами. Отчего же так происходит, почему гремит гром? У ученых, изучающих атмосферные явления, есть ответ и на этот вопрос.

Почему мы слышим раскаты грома?

    Раскаты грома возникают в атмосфере из-за того, что молния, как мы уже говорили, имеет весьма большую длину и поэтому звук от различных ее участков доходит до нашего уха не одновременно, хотя саму световую вспышку мы видим целиком в один момент. Кроме того, возникновению громовых раскатов способствует отражение звуковых волн от облаков и поверхности земли, а также их рефракция и рассеивание.

3. Практическая часть

3.1. Правила поведения во время грозы

1. Если появились признаки приближения грозы, переждите ее в помещении.

2. Закройте окна, двери, дымоходы. Выключите телевизор, радио, электроприборы, телефон.

3. Держитесь дальше от электропроводки, антенны, окон, дверей.

4. Если гроза застала вас на улице, укройтесь в ближайшем здании.

5. Если гроза застала вас в парке, лесу, не укрывайтесь вблизи высоких деревьев, особенно таких, как дуб, тополь.

6. Если вы находитесь на возвышении, скале, в горах, немедленно спускайтесь вниз или ищите убежища в углублениях среди нагромождения камней.

7. Нельзя находиться на открытых незащищенных местах, вблизи металлических оград, крупных металлических объектов, влажных стен, заземления молниеотвода и других объектов, которые с большой степенью вероятности могут быть поражены молнией.

8. Если гроза застала вас в водоеме, немедленно выбирайтесь на берег и отходите подальше от воды.

9. Почувствовав щекотание кожи, а также то, что у вас волосы поднимаются дыбом, знайте, что молния ударит поблизости от вас. Не раздумывая, бросайтесь ничком на землю – это уменьшит риск вашего поражения.

10. Если вы застигнуты грозой, будучи на велосипеде или мотоцикле, прекратите движение, покиньте их и переждите грозу на расстоянии примерно 30 метров от них.

11. Если вы едете в машине, оставайтесь в ней. Закройте окна, опустите автомобильную антенну и остановитесь.

12. При отсутствии укрытия нужно лечь на землю, лучше на сухом песчаном грунте, удаленном от водоема. Если вам удобнее сидеть, то постарайтесь сжать колени вместе, обхватите их руками, опустите голову пониже.

13. Во время грозы не бегайте.

14. При встрече с шаровой молнией сохраняйте спокойствие и не двигайтесь. Не приближайтесь к ней, не касайтесь ее чем-либо, не убегайте от нее.

4. Заключение

Изучив это природное явление, стало понятно, что гроза хоть и явление по-своему красивое, таит в себе немалую опасность. В своей работе мы рассказали лишь об одном  природном явлении. Это только кажется, что такие бедствия происходят далеко от нас.

Таким образом, мы видим,  что нас окружают разнообразные природные явления и процессы, которые  уносят тысячи жизней. Именно изучение и прогнозирование таких явлений поможет нам избежать человеческих потерь.

5.Список источников и использованной литературы

Алексеева М.Н. (сост.). Физика - юным: Теплота. Электричество. Книга для внеклассного чтения. — М.: Просвещение, 1980. — 160 с.

Томилин Анатолий Николаевич. Мир Электричества.-М.:Дрофа,2004.

Л.Купер «Физика для всех. Введение в сущность и структуру физики». Том 1, Москва,1973 год

http://www.syl.ru/article/205425/new_chto-takoe-grom-grom-i-molniya---ustrashayuschee-yavlenie-prirodyi