Учебный проект "Загадки природных явлений"
проект по физике (8 класс) на тему

Учебный проект:

Загадки природных явлений. Гроза и молния.

        `

Бухалова Марина  Николаевна, учитель физики                    

 2013 – 2014 учебный год

Оглавление

                                                     …Молния, как бы созревши,

Вдруг разорвет облака и проносится пламенем ярким,          Быстро сверканье её, заливая окрестности светом,                 Следует тяжкий удар, как будто бы, лопнув внезапно,         Рушится весь небосвод и грозит обвалиться на землю.

                                                                                                                                    Лукреций

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.                                         Каждый из нас понимает, что Земля - это наш общий дом. Об этом очень хорошо сказал французский писатель и лётчик Антуан де Сент-Экзюпери: «Есть такое правило: встал поутру, умылся, привёл себя в порядок – и сразу приведи в порядок свою планету».

1.2 Цели и задачи исследовательской работы

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

Задачи работы:

• объяснить физическую природу электрических явлений: грозы и молнии;
• привести примеры интересных фактов и событий, связанных с этими явлениями, используя различные источники информации;
• 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. Электрическая природа грозы

В отличие от своих далеких предков, мы знаем, что гроза – это не наказание за грехи, ниспосланное богом на землю, а вполне привычное природное явление.

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.

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.

1. 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. Загадки молнии и человеческие судьбы

• Жертвами молнии ежегодно становятся около 2500 человек (причем 84% из них – лица мужского пола в возрасте от 10 до 35 лет). Приблизительно каждый двадцатый из пораженных молнией погибает
• Самое грозовое место на Земле -Тороро в Уганде, где в году 251 грозовой день.
• Молния повсеместно считалась предсказанием (злым или добрым). В Риме это было достаточно существенным основанием, чтобы отложить на день общественные мероприятия или заседания сената.
• Молния - разряд тока энергией до 3 млрд. Дж., движущаяся из облака вниз со скоростью 160-1600 км/с по ионизированному каналу воздуха с температурой плазмы до 30 000 градусов (в 5 раз выше, чем на поверхности Солнца). Молния сопровождается звуковой ударной волной (громом), слышимой иногда на расстоянии до 29 км.
•  Одной из загадок молний являются так называемое «гнездо» молнии. Так называют место, куда грозовые разряды бьют с завидным постоянством. Ученые объясняют тайну «гнёзд молний» пониженным электрическим сопротивление таких мест. Это возможно, когда в земле есть залежи металла.
• Егерь-рекордсмен. Молнии выбирают порой не только какие-то определённые участки земли, но и людей. Самый известный факт, занесенный в Книгу рекордов Гиннеса: егерь национального парка в американском штате Вирджиния Рой Салливен за свою жизнь был атакован молниями семь раз. Впервые электрический разряд угодил ему в голову и вышел через большой палец левой ноги. Через пять лет второй удар молнии сломал Салливену челюсть и спалил ресницы. Позже молнии ударяли в него ещё и ещё. Самое страшное, что вопреки логике, Рой остался жив. Правда у него начало сохнуть левое плечо, сгорели все волосы на теле, он стал слепнуть и глохнуть….Несчастный егерь прожил 71 год и … покончил с собой.
• Молнии – ревнивицы. В 1935 году американский турист Рандольф Истман во время грозы попросился переждать стихию в доме жительницы Болгарии Марты Маикия. Через неделю они поженились, но спустя два месяца мужчину убила молния. Позднее Маикия повторно вышла замуж, теперь уже за француза по имени Шарль Морто. И во время путешествия по Испании второй муж был также поражен молнией наповал. Вдова вернулась в Софию, где её начал лечить от депрессии немецкий врач. Они поженились в Берлине, а во время поездки к французской границе в автомобиль врача ударила молния. Третий муж умер на месте. Насколько известно, больше Марта замуж не выходила.
• Случай в Японии. Несколько лет назад в Стране восходящего солнца группа школьников отправилась в горы. Разразилась гроза. Учитель велел детям обвязаться веревкой, как обычно поступают альпинисты. В эту связку и угодил грозовой разряд, убив… каждого третьего. Понятно, что намокшая веревка стала хорошим проводником тока. Но почему погиб каждый третий?
• The Beatles. Известная реплика Джона Леннона «The Beatles популярней Иисуса Христа» была воспринята в США очень болезненно. Техасская радиостанция даже устроила публичное сожжение продукции группы. Вечером того же дня в радиостанцию угодила молния: из-за чего программный директор потерял сознание, а станция надолго лишилась выхода в эфир из-за технических неполадок.
• Сообщения о проделках небесных проказниц одно интереснее другого. Молния сжигает белье, оставляя верхнее платье. Вырывает из рук человека металлические предметы и отбрасывает их на большое расстояние, не причиняя вреда державшему их. Молния сплавляет в один большой слиток все монеты, бывшие в кошельке, или серебрит золотые и золотит  серебряные, не сжигая лежавших вместе с ними бумажных денег. Молния бесследно уничтожает, надетый на шею медальон на цепочке, оставляя на память ограбленной ею девушке отпечаток цепочки и медальона, не сходящий с кожи в течение нескольких лет…
• А вот уже не безобидные шалости. Группа людей, сидевших во время грозы под деревом, после удара в него молнии осталась как бы окаменевшей. Когда их обнаружили, они казались живыми, но, как только к ним притронулись, они рассыпались в прах.
•  Драматический случай произошел с пятью альпинистами 17 августа 1978г. на Кавказе на высоте 4000м, где они остановились в ясную ночь на ночлег. В палатку к альпинистам залетел светло-желтый шар величиной с теннисный мяч. Шар проникал в спальные мешки, вызывая ужасные крики. Люди чувствовали сильнейшую боль, не могли двигать ни руками, ни ногами, теряли сознание. После того как шар «посетил» каждый спальный мешок по нескольку раз, он исчез. Альпинисты получили тяжелые раны, мышцы были вырваны целыми кусками, до самых костей. Одного альпиниста шар убил.
• В 1963г. от  удара молнии потерпел аварию самолет «Боинг-707», погиб весь экипаж.
• По сообщениям американских ученых, молния дважды била в космический корабль «Аполлон-12» с тремя астронавтами на борту и причинила аппарату достаточно серьезный ущерб.
• Один из трагических случаев русской науки связан с появлением шаровой молнии. Для изучения атмосферного электричества Ломоносов и профессор Рихман оборудовали в своих квартирах специальные «громовые машины», которые цепями соединялись с высокими шестам, выставленными на крышах. В 1753г. во время грозы над Санкт- Петербургом из железного прута в квартире Рихмана внезапно появилась голубоватая шаровая молния и ученый погиб.

Пока рассказывался этот материал, во всём мире сверкнуло не менее 30 000 молний. И возможно, они загадали новые загадки…

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

• В своей работе мы рассказали лишь об одном  природном явлении. Это только кажется, что такие бедствия происходят далеко от нас.
• Во время грозы 8 августа в лагере «Индейцы» в Новоусманском районе молния ударила в дерево, рядом с которым находились дети. Всего пострадали 9 человек, один из них скончался в больнице.
• 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

1. Тарасов Л. В. Физика в природе: Кн. для учащихся. М., 1988.
2. М. Клэридж и П.Доусвелл.  Неизвестное об известном. География
3. М. Клэридж и П.Доусвелл Неизвестное об известном. Наука
4. С Брюханов. Молниеносные нападения
5. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия, 2006, 10 СD.
6. Фото: Д. Б. Копелиовича и др.
7. Видео: БЭКМ 2005 и  РГАКФД