Слайд 1 - Православная гимназия им. Свщмч. Константина

Физиология
линейной
молнии
Презентация по физике
Учащейся 10 класса
НОУ «Православная классическая гимназия им.К.Богородского»
Богдановой Алёны
Линейная нисходящая молния – это несколько следующих друг за другом искровых разрядов между
тучей и землей (импульсы). Очень важную роль играет первый импульс, поскольку он совершается в
невозмущенном воздухе, который не был предварительно ионизирован и нагрет.
В развитии импульса есть две стадии: лидерная и главная. На лидерной стадии формируется
направление от тучи к земле плазменный канал разряда. На главной стадии по образовавшемуся
каналу быстро проходит в обратном направлении (от земли к туче) импульс основного тока. Его
называют возвратным ударом.
Лидерная стадия
начинается с образования у
основания тучи плазменных
«нитей» - стримеров.
Свободные электроны,
находящиеся в основании
тучи приобретают под
действием электрического
поля напряженностью 3*105
В / м огромное ускорение.
Это ускорение напра влено
вниз, так как нижняя часть
тучи заряжена
отрицательно, а
поверхность земли под
тучей – положительно.
Сталкиваясь с молекулами
воздуха, электроны
ионизируют их. При этом
рождаются новые
(вторичные) электроны,
которые, в свою очередь,
ускоряются в поле тучи и
затем в столкновениях
ионизируют новые
молекулы. Возникают
лавины быстрых
электронов, образующие
стримеры. Объединяясь,
стримеры дают начало
плазменному каналу.
Этот канал наполнен свободными электронами и ионами и поэтому может хорошо проводить
электрический ток. Его называют ступенчатым лидером, потому что лидер движется скачками
(ступенями). Он проходит около 100 метров и останавливается на 5 * 10-5 с., затем снова проходит 100 м.
таким образом лидер достигает земли или объектов на ней находящихся. Под действием поля вблизи
головки лидера выбрасывается ответный (встречный) лидер и перехватывает нисходящий лидер.
Главная стадия
начинается с
момента
нисходящего и
ответного лидеров.
Она протекает
быстро и мощно.
По проложенному
лидером пути
устремляется
основной ток.
Импульс тока
длится менее 10-4 с.
Сила тока достигает
105 А. выделяется
значительное
количество энергии
(до 109 Дж).
Температура в
канале молнии
достигает 3 * 104 К.
вот теперь как раз и
рождается тот
необычайно яркий
свет, который мы
наблюдаем при
разряде молнии, и
возникает гром следствие резкого
расширения
внезапно нагретого
газа. Свечение и
разогрев
плазменного
канала развивается
в случае
нисходящей
молнии в обратном
направлении – от
земли к туче.
Нисходящая
молния бьёт по
сути дела, не из
тучи в землю, как
это обычно
полагают, а
наоборот, из земли
в тучу.
Роль космических лучей
в образовании молнии
Обратим внимание на то, что
развитие стримеров и начало
роста ступенчатого лидера
происходит при
напряжённости поля в
основании тучи, равной
примерно 3* 105 В/м. Однако, в
лабораторных условиях для
появления искрового разряда
необходима напряжённость
поля в воздушном промежутке
между электродами, равная 3*
106 В/м. Почему искровой
разряд в природных условиях
(молния) возникает при
напряжённости поля, которая
на порядок меньше? Кстати
сказать, поле с
напряжённостью 3* 105 В/м в
свободной атмосфере вообще
не наблюдалось.
Ответ на поставленный
вопрос получен совсем
недавно – в самом начале
нынешнего десятилетия.
Оказалось, что решающую
роль в образовании
линейных молний играют
высокоэнергичные (с
энергией порядка и более
чем 1012 эВ) заряженные
частицы
космических лучей. Земная
атмосфера непрерывно
облучается космическими
лучами.
По достижении в грозовом
облаке полей
напряжённостью 3* 105
В/м именно космические
лучи осуществляют
ионизацию воздуха,
достаточную для того,
чтобы появились лавины
электронов в виде
стримеров, порождающие
ступенчатый лидер.