Презентация "Природные электрические явления"

Причуды молнии

... поведение молний во многих случаях не поддается прогнозированию и пониманию.
      Один случай удивительней другого: молния сжигает белье, оставляя верхнее платье. Или сбривает с человека все волосы до последнего. Вырывает из рук человека металлические предметы, отбрасывая на большое расстояние и не причиняя вреда державшему их. Молния сплавляете общий 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: молния оставляет на теле убитого уменьшенное изображение дерева, под которым он был убит... Группа людей, сидевших во время грозы под деревом, после удара в него молнии остается как бы окаменевшей; к ним подходят, они кажутся подошедшим живыми, но, когда их трогают, рассыпаются в прах... Молния рассекает человека с головы до ног, как топором... Молния, убив, а, иногда, совершенно не тронув человека, сжигает или разрывает в клочья и раскидывает одежду... " "Слепая стихия" способна надолго привязаться к одному "объекту любви". Часто привязанность к одному месту можно объяснить причинами климатическими (самое грозовое место на Земле - Тороро в Уганде, где в году 251 грозовой день), геологическими (на Кавказе), аномальными (Медведицкая гряда в Поволжье).
      Но как объяснить "привязанность" к определенным событиям или к людям? В американский Эмпайр-стейт-билдинг молния ударяет в среднем 23 раза в год. Американский майор Саммерфорд умер после продолжительной болезни (результат удара третьей молнией). Четвертая молния полностью разрушила его памятник на кладбище. Например, бывшего паркового смотрителя американца Роя К.Салливана молнии в разных местах находили целых 7 раз: в 1942-м ему обожгло большой палец на ноге, в июле 1969-го - выжгло брови, в июле 1970-го - обожгло плечо, в апреле 1972-го - опалило волосы, в августе 1973-го - обожгло ноги, в июне 1976-го - повредило лодыжки, в июне 1977-го - Обожгло грудь и живот. Такой рок судьбы доконает кого угодно, и шесть лет спустя в сентябре 1983 Салливан покончил с собой... Вероятность быть пораженным молнией ничтожно мала, и, тем не менее, кого-то молния бьет "шутя и понарошку" по нескольку раз, кого-то "добивает" со второго-пятого раза, а кого-то из своих жертв не оставляет даже после смерти - бьет в их могилы, разрубает пополам надгробья и сжигает кресты...
      Об избирательности ударов молний ходят не только легенды. Часто в тупик заходят даже полицейские криминалисты: почему, например, в одном и том же случае одна и та же молния убивает одного всадника, не тронув лошадь, а другого всадника отбрасывает в сторону, испепелив под ним коня... "Слепая, стихия может убить в толпе представителей только одной профессии или, например, только монахов, или только мужчин, или только женщин - предсказать цели заранее невозможно... И далеко не всегда жертвы отличаются от других чисто физически, например, носят металлические предметы. Иногда молния по одной ей видимой причине из группы людей выбирает самого счастливого или красивого, а может, и самого греховного - в строгом соответствии с древними легендами о громе разящем... Спряталась вся бригада, человек пятнадцать, под дерево, молния нашла только бригадира... В Японии до сих пор не могут объяснить причину страшной трагедии - учитель приказал школьному классу в походе взяться за веревку, и попавшая в веревку молния убила ровно половину всех подростков, аккуратно через одного, поразив всех четных в строю детей и не тронув нечетных...
     
  

Сверхмолнии.

Темные грозовые облака скрывают от земного наблюдателя множество загадочных электрических явлений. Молнии в верхних слоях атмосферы удивительно красивы, раскрашены, в основном, в красный и синий цвета. Некоторые из них могут достигать даже границ атмосферы.
В начале мая 1974 года два самолета-истребителя типа "МиГ-21" совершали тренировочный полет в сложных метеоусловиях над побережьем Чёрного моря. Самолёты уже возвращались на аэродром, когда в месте посадки погода резко ухудшилась. Синоптики предупредили, что высота грозовых облаков достигает 12 километров. Обойти фронт не представлялось возможным, и поскольку "потолок" у "МиГ-21" был существенно выше, летчики взяли на себя ручки набора высоты. Лишь на 14-ти истребители оказались над облаками.
Ведущий потом признался, что у него возникло чисто шоферское желание "нажать на тормоза": справа и слева от трассы полёта в чёрное вечернее небо упирались две светящиеся оранжевые колонны, вершины которых терялись где-то в глубинах космоса!
Было ясно, что обойти колонны истребители не успеют - им надо было сделать слишком крутой вираж. Оставалась единственная возможность - проскочить между колоннами! Поскольку все произошло слишком быстро, пилоты не успели ничего сообщить на землю. Проскочили благополучно.
Примерно в это же время с аналогичным явлением пришлось столкнуться одному американскому пилоту. Его полёт проходил на высоте 12-15 километров, гроза была очень сильной, а вершины отдельных облаков достигали высоты 15-18 километров. В некоторые моменты вспыхивали одновременно до десятка молний. По наблюдениям пилота, из сотни молний одна-две били вверх из облака на высоту около 40 километров. Эти молнии напоминали толстые красные световые столбы, причем без ответвлений.
Первые сообщения метеорологов о молниях, бьющих из облаков не в землю, а в космос, появились еще в 20-х годах, но были признаны ошибкой наблюдений. Впервые инструментальное подтверждение существования таких молний получили исследователи Руми и Атлас в 1957-1958 годах. Они зарегистрировали радиолокационные отражения от молний, идущих из облаков на высоте более 20 километров. Но и эти эксперименты не убедили скептиков.
Положение изменилось лишь в 70-е годы после запуска спутников, снабжённых специальной оптической аппаратурой для регистрации интенсивных световых вспышек, в частности, американских типа "Вэла" и "Инсат" и советских серии "Космос". С "Вэлой" вышел конфуз, чуть не вызвавший международный скандал. Спутники этой серии были предназначены для обнаружения и регистрации испытании ядерного оружия. Почти сразу же после запуска первый спутник доложил, что неизвестные злоумышленники проводят атомные испытания в Южной Атлантике. Подозрение, естественно, пало на ЮАР, не скрывавшую ядерных амбиции. ЦРУ срочно направило туда самых надёжных агентов, а руководство США начало готовить ноту протеста.
Однако спустя некоторое время такие же сигналы поступили из Центральной Атлантики экваториальной Африки из некоторых районов Индийского океана. К счастью для ЮАР специалисты быстро разобрались в природе этих сигналов. Оказалось, что их источником являются интенсивные молниевые разряды - так называемые "сверхмолнии", энергия которых на несколько порядков выше энергии обычных молний. Причем часть этих "сверхмолний" направлена вверх, в космос.
К этому времени с помощью ракетных измерений было установлено, что кроме ионосферных слоёв (на высотах 80-200 километров) существует электропроводящий слой и на высоте 30-40 километров, названный электросферой. Как оказалось, молниевые разряды, направленные в космос, а точнее, в электросферу, не ошибка наблюдателей. Стали ясны и условия их возникновения: для появления подобных разрядов грозовое облако должно быть выше тропосферы, то есть его вершина должна достигать высот более 12-15 километров, что характерно, в основном для гроз над тропиками. С энергетической точки зрения облаку становится более выгодно разряжаться вверх, а не вниз.
Разряд на землю носит искровой характер, можно сказать, что обычная молния - это гигантская искра. Разряд в электросферу происходит в иных условиях. Воздух на таких высотах существенно разрежен, и искровой разряд переходит в другую форму тлеющего разряда. Теперь это уже не короткоживущая молния, а достаточно длительно существующий разрядный столб. Так возникают эти таинственные световые колонны над грозовыми облаками. А в лётные наставления теперь надо внести уточнение о том, что над вершинами очень высоких грозовых облаков полёт может быть не менее опасен, чем под ними - мощность сверхмолнии иногда достигает миллиона и более киловатт, что сравнимо с мощностью небольшой атомной бомбы.

.

Шаровая молния... Так издавна называли светящиеся шаровидные образования, время от времени наблюдаемые во время грозы в воздухе, как правило, вблизи поверхности. Шаровая молния аб­солютно не похожа на обычную (линейную) молнию ни по своему виду, ни по тому, как она себя ведет. Обычная молния кратковременна; шаровая живет десятки секунд, минуты. Обычная молния сопровождается громом; шаровая совсем или почти бесшумна. В по­ведении шаровой молнии много непредсказуемого: неизвестно, ку­да именно направится светящийся шар в следующее мгновение, как он прекратит свое существование (тихо или же со взрывом).

Шаровая молния задает нам множество загадок. При каких ус­ловиях она возникает? Как ей удается сохранять свою форму столь долго? Почему она светится и в то же время почти не излу­чает тепла? Каким образом она проникает в закрытые помещения? На эти и ряд других вопросов у нас пока нет ясного ответа. В на­стоящее время мы можем лишь предполагать, делать гипотезы.

Наблюдения шаровой молнии.

С точки зрения физики шаровая молния — интереснейшее явление природы. К сожалению, мы еще не умеем получать ее искусственно. Поэтому единственный пока метод изучения шаровой молнии — это систематизация и анализ случай­ных наблюдений ее. Впервые та­кая систематизация была предпри­нята в первой половине XIX в. французским физиком Д. Араго, собравшим сведения о 30 случаях наблюдения шаровой молнии.

Собирание наблюдений шаро­вой молнии — это первый шаг в ее изучении. Второй шаг — система­тизация и анализ собранного фак­тического материала. После этого можно переходить к третьему ша­гу — обобщениям и заключениям, касающимся физической природы шаровой молнии.

Посмотрим же, что дает систе­матизация многочисленных на­блюдений этого интереснейшего явления природы.

Как выглядит шаровая молния?

Уже из самого названия следует, что эта молния имеет форму шара и, следовательно, совершенно не похожа на обычную (линейную) молнию. Строго говоря, ее форма всего лишь близка к шару; 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.

С учетом всех замечаний будем считать, что шаровая молния — это шар или почти шар. Он светится - иногда тускло, а иногда до­статочно ярко. Яркость света ша­ровой молнии сравнивают с ярко­стью света 100-ваттной лампоч­ки. Чаще всего (примерно в 60% случаев) шаровая молния имеет желтый, оранжевый или краснова­тый цвет. В 20% случаев — это белый шар, в 20% —синий, голу­бой. Иногда цвет молнии изменя­ется во время наблюдения. Перед угасанием молнии внутри нее мо­гут возникать темные области в виде пятен, каналов, нитей.

Как правило, 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.

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.

Как она 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.

Когда молния плавает над по­верхностью земли (обычно на вы­соте метра или несколько больше), она напоминает тело, находящееся в состоянии невесомости. По-видимому, вещество молнии имеет почти такую же плотность, что и воздух. Точнее, молния немного тяжелее воздуха — недаром она, в конечном счете, всегда стремит­ся опуститься вниз. Ее плотность составляет (1...2)-10~³ г/см³. Раз­ницу между силой тяжести и вы­талкивающей (архимедовой) силой компенсируют конвекционные воздушные потоки, а также сила, с какой действует на молнию атмосферное электрическое поле. Последнее обстоятельство являет­ся весьма важным. Как известно, человек не имеет органов, реаги­рующих на напряженность элект­рического поля. Иное дело шаро­вая молния. Вот она обходит же­лезный вагончик по периметру, огибает наблюдателя или груду металла, копирует в своем дви­жении рельеф местности — во всех этих случаях она переме­щается вдоль эквипотенциальной поверхности. Во время грозы зем­ля и объекты на ней заряжаются положительно, значит, шаровая молния, обходящая объекты и копирующая рельеф, также заря­жена положительно. Если, однако, встречается предмет, заряженный отрицательно, молния притянется к нему и скорее всего взорвется. С течением времени заряд в мол­нии может изменяться, 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. Так, молния стремится переместиться в те области про­странства, где напряженность по­ля меньше; этим можно объ­яснить частое появление шаровых молний внутри помещений.

Вызывает удивление способ­ность шаровой молнии проникать в помещение сквозь щели и отвер­стия, размеры которых много 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 (рис. 7.1). Следует обратить внимание на способность шаровой молнии сохранять фор­му шара, так как это явно указы­вает на наличие поверхностного натяжения у вещества молнии.

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

Муниципальное общеобразовательное учреждение гимназия № 2

Красноармейского района города Волгограда

Раздел: «Электротехнические работы (5 класс)»

Тема:

«Общие понятия об электрическом токе и электрической цепи»

Природные электрические явления

Подготовил Игнатьев К.В.

учитель технологии МОУ гимназии № 2

Красноармейского района г. Волгограда

Волгоград 2012

Молния

Молния - одно из самых грозных природных электрических явлений, обычно сопровождаемое яркой вспышкой света и громовым раскатом . Напряжение в канале молнии может достигать сотен тысяч вольт, сила тока - от десятков до сотен тысяч ампер, температура – 25000 градусов. Длина канала - от 1 до 10 км.

Сверхмолнии

Кроме Земли , молнии можно наблюдать в атмосферах Юпитера, Сатурна и некоторых их спутников. На фотографии, сделанной с метеорологического спутника можно увидеть сверхмолнии , существование которых было подтверждено в 70-е годы 20 века, разряжающиеся не в земную поверхность, а в верхнюю границу атмосферы - электросферу. Мощность сверхмолнии иногда достигает миллиона и более киловатт.

Шаровая молния

Шаровые молнии - очень редкое явление и неизученное. Никто не видел, как они рождаются, и никто не знает, сколько они живут. В лабораторных условиях шаровая молния существует несколько мгновений. Бывает она в среднем 10-20 см в диаметре, чаще всего движется горизонтально в метре над землей. Кстати, бывает шаровая молния не только шаром: есть рассказы о грибах, каплях и даже бубликах.

Статическое электричество

С проявлениями статического электричества все хорошо знакомы. Оно широко распространено в обыденной жизни. Расчёсывая волосы, снимая синтетическую или шерстяную одежду можно накопить электрический заряд в десятки тысяч вольт. Но ток его освобождения настолько мал, что почувствовать его можно только как лёгкий укол, не наносящий человеку вреда.

Огни святого Эльма

Огни святого Эльма — коронный разряд в форме светящихся пучков или кисточек возникающий на острых концах высоких предметов (башни, мачты, одиноко стоящие деревья) при большой напряжённости электрического поля в атмосфере что чаще всего бывает во время грозы или при её приближении, и зимой во время метелей. Название явление получило от имени святого Эльма  — покровителя моряков в католической религии.

Полярное сияние

Полярное сияние — свечение верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра. Полярные сияния наблюдаются преимущественно в высоких широтах обоих полушарий. Их можно встретить также в атмосферах Сатурна, Юпитера

Юпитер

Багровый туман

Одно из самых редко встречающихся и малоизученных явлений. Напоминает пожар, который мгновенно охватывает большие территории. Огонь не жжётся и не даёт дыма. Явление длится от нескольких секунд , до десятка минут, после чего бесследно исчезает. Большинство учёных считает, что это разновидность северного сияния, опускающегося до поверхности земли

Живое электричество

Электрический скат «Торпедо» может вырабатывать напряжение до 600 в. С его помощью он отпугивает хищников и охотится. Для человека встреча с ним хотя и не смертельна, но неприятна

Электрический угорь обитает в притоках Амазонки. Напряжение до 800 в помогает ему выжить в совершенно мутной воде. И лучше… с ним не встречаться

Вопросы по

презентации

1.О каких природных явлениях рассказывается в презентации ?

2.С какими из этих природных явлений вы встречались? Возможно, вы что-то знаете о них из других источников информации.

3.Расскажите об одной из таких встреч. Поделитесь своими знаниями.

Источники

БСЭ. 30 томов на 3 CD. ЗАО «Новый Диск», 103030 Москва, ул. Долгопрудненская, д. 33, стр. 8. Текст , иллюстрации 2003. Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», Разработка, дизайн 2003 ЗАО «Гласнет».

Сайты:

http://ru.wikipedia.org/wiki/%CC%EE%EB%ED%E8%FF

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D8%E0%F0%EE%E2%E0%FF_%EC%EE%EB%ED%E8%FF

http://ru.wikipedia.org/wiki/%CE%E3%ED%E8_%F1%E2%FF%F2%EE%E3%EE_%DD%EB%FC%EC%E0

http://ru.wikipedia.org/wiki/ Полярное_сияние