Молния

Молния поражает самое высокое здание в мире - Бурдж-Халифа .

Удары молнии облако-земля во время грозы

Воспроизвести медиа

Высокоскоростное замедленное видео с молниеносной съемкой со скоростью 6200 кадров в секунду

Молния земля-облако в Маракайбо , Венесуэла

Молния в национальном парке Окаменевший лес , США

Часть серии по
Погода
Умеренный и полярный сезон Зима Весна Летом Осень
Тропические сезоны Сухой сезон Харматтан Влажный сезон
Бури Облако Кучево-дождевое облако Аркус облако Downburst Микровзрыв Тепловой взрыв Деречо Молния Вулканическая молния Гроза Воздушно-массовая гроза Грозовой снег Сухая гроза Мезоциклон Supercell Торнадо Антициклонический смерч Смерч Водяной смерч Пыльный дьявол Огненный вихрь Антициклон Циклон Полярный низкий Внетропический циклон Европейский ураган Nor'easter Субтропический циклон Тропический циклон Атлантический ураган Тайфун Штормовая волна Песчаная буря Simoom Хабуб Муссон Амихан Гейл Сирокко Огненная буря Зимняя буря Снежная буря Снежная буря Наземная метель Snowsquall
Осадки Морось Замораживание Graupel Град Мегакриометеор Ледяная крупа Бриллиантовая пыль Дождь Замораживание Ливень Снег Дождь и снег смешанные Снежные зерна Снежный каток Слякоть
Темы Загрязнение воздуха Атмосфера Химия Конвекция Физика река Климат Облако Физика Туман Сезон тумана Холодная волна Тепловая волна Струйный поток Метеорология Суровая погода Список Экстремальный Терминология суровой погоды Канада Япония Соединенные Штаты Прогноз погоды Модификация погоды
Глоссарии Метеорология Изменение климата Условия торнадо Термины тропических циклонов
Портал погоды
v т е

Молния является естественным электростатическим разрядом , в течение которого два электрический заряженные зон в атмосфере или на земле временно уравнять себя, вызывая мгновенное высвобождение столько , сколько один гигаджоуля от энергии . ^{[1] [2] [3]} Этот разряд может производить широкий спектр электромагнитного излучения , от очень горячей плазмы, создаваемой быстрым движением электронов, до ярких вспышек видимого света в виде излучения черного тела . Молния вызывает гром, звук от ударной волны, которая возникает в виде газов вблизи разряда, испытывает внезапное повышение давления. Молния обычно возникает во время гроз и других типов энергетических погодных систем, но вулканические молнии также могут возникать во время извержений вулканов.

Три основных вида молний различаются по месту их возникновения: внутри одного грозового облака , между двумя разными облаками или между облаком и землей. Известны многие другие варианты наблюдений, включая « тепловую молнию », которую можно увидеть с большого расстояния, но не услышать; сухая молния , которая может стать причиной лесных пожаров ; и шаровая молния , которая редко наблюдается с научной точки зрения.

Люди тысячелетиями обожествляли молнию . Идиоматические выражения, производные от молнии, такие как английское выражение «bolt from the blue», распространены во всех языках.

Электрификация [ править ]

Детали процесса зарядки все еще изучаются учеными, но есть общее согласие по некоторым основным концепциям электрификации грозы. Основная зона зарядки во время грозы происходит в центральной части шторма, где воздух быстро движется вверх (восходящий поток), а температура колеблется от -15 до -25 ° C (от 5 до -13 ° F); см. рис. 1. В этой области сочетание температуры и быстрого восходящего движения воздуха дает смесь из переохлажденных облачных капель (маленькие капли воды ниже точки замерзания), мелких кристаллов льда и крупы (мягкий град). Восходящий поток несет вверх переохлажденные облачные капли и очень маленькие кристаллы льда. В то же время крупа, которая значительно больше и плотнее, имеет тенденцию падать или зависать в поднимающемся воздухе. ^[4]

Различия в движении осадков вызывают столкновения. Когда поднимающиеся кристаллы льда сталкиваются с крупой, кристаллы льда приобретают положительный заряд, а крупа - отрицательно; см. рис. 2. Восходящий поток несет положительно заряженные кристаллы льда вверх к вершине грозового облака. Более крупная и плотная крупа либо висит в середине грозового облака, либо падает в нижнюю часть грозы. ^[4]

В результате верхняя часть грозового облака становится положительно заряженной, а средняя и нижняя части грозового облака заряжаются отрицательно. ^[4]

Восходящие движения внутри шторма и ветры на более высоких уровнях в атмосфере, как правило, приводят к тому, что маленькие кристаллы льда (и положительный заряд) в верхней части грозового облака распространяются горизонтально на некотором расстоянии от основания грозового облака. Эта часть грозового облака называется наковальней. Хотя это основной процесс зарядки грозового облака, некоторые из этих зарядов могут перераспределяться за счет движения воздуха внутри шторма (восходящие и нисходящие потоки). Кроме того, в нижней части грозового облака наблюдается небольшое, но важное накопление положительного заряда из-за осадков и более высоких температур. ^[4]

Общие соображения [ править ]

Типичная вспышка молнии между облаком и землей завершается формированием в воздухе электропроводящего плазменного канала высотой более 5 км (3,1 мили) от облака до поверхности земли. Собственно разгрузка - это заключительный этап очень сложного процесса. ^[5] На пике, типичная гроза производит три или более ударов по Земле в минуту. ^[6] Молния в основном возникает, когда теплый воздух смешивается с более холодными воздушными массами ^{[7], что} приводит к атмосферным возмущениям, необходимым для поляризации атмосферы. ^{[ необходима цитата ]} Однако это также может произойти во время пыльных бурь ,лесные пожары , торнадо , извержения вулканов и даже в холодную зиму, когда молния известна как громовой снег . ^{[8] [9]} Ураганы обычно генерируют некоторые молнии, в основном в дождевых полосах на расстоянии до 160 км (99 миль) от центра. ^{[10] [11] [12]}

Наука о молнии называется фульминологией , а боязнь молнии называется астрафобией .

Распространение и частота [ править ]

Молния распределяется по Земле неравномерно, как показано на карте.

На Земле частота молний составляет примерно 44 (± 5) раз в секунду, или почти 1,4 миллиарда вспышек в год ^[13], а средняя продолжительность составляет 0,2 секунды, состоящих из ряда гораздо более коротких вспышек (ударов) от 60 до 70 микросекунд . ^[14]

Многие факторы влияют на частоту, распределение, силу и физические свойства типичной молнии в определенном регионе мира. Эти факторы включают высоту поверхности земли, широту , преобладающие ветровые течения, относительную влажность и близость к теплым и холодным водоемам. В определенной степени пропорции молний внутри облаков, облаков и облаков могут также меняться в зависимости от сезона в средних широтах .

Поскольку люди являются земными существами и большая часть их имущества находится на Земле, где молния может повредить или уничтожить их, молния CG является наиболее изученной и наиболее изученной из трех типов, хотя IC и CC являются более распространенными типами молний. Относительная непредсказуемость Lightning ограничивает полное объяснение того, как и почему это происходит, даже после сотен лет научных исследований. Около 70% молний происходит над сушей в тропиках ^[15], где атмосферная конвекция наиболее велика.

Это происходит как из-за смеси более теплых и холодных воздушных масс , так и из-за различий в концентрациях влаги, и обычно это происходит на границах между ними . Поток теплых океанских течений мимо более сухих массивов суши, таких как Гольфстрим , частично объясняет повышенную частоту молний на юго-востоке Соединенных Штатов . Поскольку у крупных водоемов отсутствует топографическая вариация, которая могла бы привести к атмосферному перемешиванию, молнии над мировым океаном заметно реже, чем над сушей. В Северной и Южной Поляки ограничены в своем охвате гроз и , следовательно , привести к областям с наименьшим количеством молний. ^{[требуется разъяснение ]}

В целом, на долю молний, ​​связанных с облаком и землей (CG) приходится только 25% от общего количества молний в мире. Поскольку основание грозы обычно отрицательно заряжено, именно здесь возникает большинство молний с компьютерной графикой. Этот регион обычно находится на высоте, где в облаке происходит замерзание . Замерзание в сочетании со столкновениями льда с водой, по-видимому, является важной частью начального процесса образования и разделения заряда. Во время столкновений, вызванных ветром, кристаллы льда имеют тенденцию к развитию положительного заряда, в то время как более тяжелая вязкая смесь льда и воды (называемая крупой ) приобретает отрицательный заряд. Восходящие потоки в штормовом облаке отделяют более легкие кристаллы льда от более тяжелой крупы, в результате чего в верхней части облака накапливается положительныйпространственный заряд, в то время как нижний уровень накапливает отрицательный пространственный заряд.

Поскольку концентрированный заряд внутри облака должен превышать изоляционные свойства воздуха, и он увеличивается пропорционально расстоянию между облаком и землей, доля ударов CG (по сравнению с облаком в облако (CC) или в облаке (IC ) разрядов) становится больше, когда облако приближается к земле. В тропиках, где уровень замерзания, как правило, выше в атмосфере, только 10% вспышек молний являются компьютерными. На широте Норвегии (около 60 ° северной широты), где точка замерзания ниже, 50% молний приходится на КГ. ^{[16] [17]}

Молнии обычно производятся кучево-дождевыми облаками, основания которых обычно находятся на высоте 1-2 км (0,62–1,24 мили) над землей и достигают высоты до 15 км (9,3 мили).

Место на Земле , где происходит молния чаще всего находится вблизи небольшого городка Kifuka в горах восточной части Демократической Республики Конго , ^[18] , где высота составляет около 975 м (3200 футов). В среднем этот регион получает 158 ударов молнии на квадратный километр в год (410 на квадратную милю в год). ^{[19] На} озере Маракайбо в Венесуэле в среднем 297 дней в году с молнией, эффект, известный как молния Кататумбо . ^[20] Среди других «горячих точек» - Сингапур ^[21] и Аллея молний в Центральной Флориде .^{[22] [23]}

Необходимые условия [ править ]

Для возникновения электростатического разряда необходимы два предварительных условия: во-первых, должна существовать достаточно высокая разность потенциалов между двумя областями пространства, а во-вторых, среда с высоким сопротивлением должна препятствовать свободному, беспрепятственному выравниванию противоположных зарядов. Атмосфера обеспечивает электрическую изоляцию или барьер, который предотвращает свободное выравнивание между заряженными областями противоположной полярности.

Понятно, что во время грозы в определенных областях облака происходит разделение и агрегация зарядов; однако точные процессы, с помощью которых это происходит, полностью не изучены. ^[24]

Генерация электрического поля [ править ]

Когда грозовая туча движется по поверхности Земли, на поверхности Земли под облаком индуцируется такой же электрический заряд , но противоположной полярности . Это называется зарядом изображения . Индуцированный положительный поверхностный заряд, измеренный относительно фиксированной точки, будет небольшим по мере приближения грозового облака, увеличиваясь по мере приближения к центру шторма и снижаясь по мере прохождения грозового облака. Исходное значение индуцированного поверхностного заряда можно грубо представить в виде кривой колокола.

Противоположно заряженные области создают электрическое поле в воздухе между собой. Это электрическое поле изменяется в зависимости от силы поверхностного заряда на основании грозового облака - чем больше накопленный заряд, тем выше электрическое поле.

Вспышки и удары [ править ]

Наиболее изученная и понятная форма молнии - от облака до земли (CG). Хотя чаще всего вспышки внутри облака (IC) и из облака в облако (CC) очень трудно изучать, поскольку внутри облаков нет «физических» точек для мониторинга. Кроме того, учитывая очень низкую вероятность того, что молния ударит одну и ту же точку неоднократно и постоянно, научное исследование затруднено даже в областях с высокой частотой компьютерной графики.

Лидеры молний [ править ]

В процессе, который не совсем понятен, двунаправленный канал ионизированного воздуха, называемый « лидером », инициируется между разноименно заряженными областями грозового облака. Лидеры представляют собой электрически проводящие каналы ионизированного газа, которые проходят через области или иным образом притягиваются к ним с зарядом, противоположным заряду кончика лидера. Отрицательный конец двунаправленного лидера заполняет область положительного заряда, также называемую колодцем, внутри облака, а положительный конец хорошо заполняет отрицательный заряд. Лидеры часто разделяются, образуя ветви в виде дерева. ^[25]Кроме того, отрицательные и некоторые положительные лидеры путешествуют прерывисто, в процессе, называемом «шаганием». Результирующее рывковое движение лидеров можно легко наблюдать на замедленных видеозаписях вспышек молний.

Один конец лидера может полностью заполнить противоположно заряженный колодец, в то время как другой конец все еще активен. Когда это происходит, ведущий конец, заполнивший колодец, может распространиться за пределы грозовой тучи и привести либо к вспышке облака в воздух, либо к вспышке облака в землю. При типичной вспышке «облако-земля» двунаправленный лидер возникает между областями основного отрицательного и более низкого положительного заряда в грозовом облаке. Область более слабого положительного заряда быстро заполняется отрицательным лидером, который затем распространяется к индуктивно заряженной земле.

Положительно и отрицательно заряженные лидеры движутся в противоположных направлениях: положительно вверх внутри облака и отрицательно к Земле. Оба ионных канала проходят в своих направлениях в виде ряда последовательных всплесков. Каждый лидер "объединяет" ионы у ведущих кончиков, отстреливая одного или нескольких новых лидеров, на мгновение снова объединяя их, чтобы сконцентрировать заряженные ионы, а затем отстреливая другого лидера. Отрицательный лидер продолжает распространяться и расщепляться по мере того, как он направляется вниз, часто ускоряясь по мере приближения к поверхности Земли.

Около 90% протяженности ионных каналов между «бассейнами» составляют примерно 45 м (148 футов) в длину. ^[26] Установление ионного канала занимает сравнительно много времени (сотни миллисекунд ) по сравнению с результирующим разрядом, который происходит в течение нескольких десятков микросекунд. Электрический ток необходим для установления канала, измеренный в десятки или сотнях ампер , затмевается последующими токами во время фактического разряда.

Инициирование лидеров молний недостаточно изучено. Напряженность электрического поля внутри грозового облака обычно недостаточно велика, чтобы инициировать этот процесс сам по себе. ^[27] Было предложено много гипотез. Одна теория постулирует, что потоки релятивистских электронов создаются космическими лучами, а затем ускоряются до более высоких скоростей посредством процесса, называемого пробоем на убегании . Когда эти релятивистские электроны сталкиваются и ионизируют нейтральные молекулы воздуха, они инициируют формирование лидера. Другая теория предполагает образование локально усиленных электрических полей около вытянутых капель воды или кристаллов льда. ^[28] Теория перколяции , особенно для случая смещенной перколяции, ^{[29] [требуется уточнение ]}описывает явления случайной связи, которые вызывают эволюцию связанных структур, аналогичную той, которая возникает при ударах молнии.

Восходящие стримеры [ править ]

Когда ступенчатый лидер приближается к земле, наличие противоположных зарядов на земле увеличивает напряженность электрического поля . Электрическое поле наиболее сильно на заземленных объектах, вершины которых находятся ближе всего к основанию грозовой тучи, таких как деревья и высокие здания. Если электрическое поле достаточно велико , из этих точек может развиваться положительно заряженный ионный канал, называемый положительным или направленным вверх стримером . Впервые это высказал Хайнц Касемир. ^{[30] [31] [32]}

По мере приближения отрицательно заряженных лидеров, увеличивая локализованную напряженность электрического поля, заземленные объекты, уже испытывающие коронный разряд, превышают пороговое значение и образуют восходящие стримеры.

Приложение [ править ]

Как только нисходящий лидер соединяется с доступным восходящим лидером, процесс называется присоединением, образуется путь с низким сопротивлением, и может происходить разряд. Были сделаны фотографии, на которых отчетливо видны неприсоединенные стримеры. Непривязанные нисходящие лидеры также видны в разветвленных молниях, ни одна из которых не связана с землей, хотя может показаться, что они есть. Высокоскоростные видеоролики могут показать, как идет процесс прикрепления. ^[33]

Выписка [ править ]

Обратный ход [ править ]

Как только проводящий канал перекрывает воздушный зазор между избыточным отрицательным зарядом в облаке и избыточным положительным поверхностным зарядом ниже, возникает большое падение сопротивления в канале молнии. Электроны быстро ускоряются в результате образования зоны, начинающейся в точке присоединения, которая распространяется по всей сети лидеров со скоростью до одной трети скорости света. ^[34] Это «обратный удар», и это самая яркая и заметная часть разряда молнии.

Большой электрический заряд течет по плазменному каналу от облака к земле, нейтрализуя положительный заряд земли, когда электроны уходят от точки удара к окружающей области. Этот огромный скачок тока создает большие радиальные разности напряжений вдоль поверхности земли. Названный шаг потенциалы, ^{[ править ]} они несут ответственность за более травмы и смертельные случаи в группах людей или других животных , чем сам удар. ^[35] Электричество использует все доступные пути. ^[36] Такие ступенчатые потенциалы часто протекают через одну ногу и выходят из другой, поражая несчастного человека или животное, стоящее рядом с местом удара молнии.

Электрический ток обратного хода в среднем составляет 30 килоампер для типичной вспышки с отрицательным CG, часто называемой молнией с отрицательной CG. В некоторых случаях вспышка молнии земля-облако (GC) может происходить из положительно заряженной области на земле под штормом. Эти разряды обычно исходят от крыш очень высоких конструкций, таких как антенны связи. Скорость, с которой распространяется ток обратного хода, составляет около 100 000 км / с (одна треть скорости света). ^[37]

Мощный поток электрического тока, возникающий во время обратного хода, в сочетании со скоростью, с которой он возникает (измеряется в микросекундах), быстро перегревает завершенный лидерный канал, образуя плазменный канал с высокой электропроводностью. Внутренняя температура плазмы во время обратного хода может превышать 50 000 К, в результате чего плазма начинает излучать яркий бело-голубой цвет. Как только электрический ток перестает течь, канал охлаждается и рассеивается в течение десятков или сотен миллисекунд, часто исчезая в виде фрагментов светящегося газа. Практически мгновенный нагрев во время обратного хода вызывает взрывное расширение воздуха, создавая мощную ударную волну, которая слышна как гром .

Повторный удар [ править ]

Высокоскоростные видеоролики (просмотренные покадрово) показывают, что большинство негативных вспышек молний компьютерной графики состоит из 3 или 4 отдельных ударов, хотя их может быть до 30. ^[38]

Каждый повторный удар отделяется относительно большим промежутком времени, обычно от 40 до 50 миллисекунд, поскольку другие заряженные области в облаке разряжаются в последующих ударах. Повторные удары часто вызывают заметный эффект « проблескового маячка ». ^[39]

Чтобы понять, почему при множественных ответных ударах используется один и тот же канал молнии, необходимо понять поведение положительных лидеров, которым эффективно становится типичная наземная вспышка после соединения отрицательного лидера с землей. Положительные лидеры распадаются быстрее, чем отрицательные. По причинам, не совсем понятным, двунаправленные лидеры имеют тенденцию инициировать на кончиках разложившихся положительных лидеров, в которых отрицательный конец пытается повторно ионизировать сеть лидеров. Эти лидеры, также называемые лидерами отдачи , обычно распадаются вскоре после их формирования. Когда им удается войти в контакт с проводящей частью основной сети лидеров, происходит процесс, похожий на возвратный удар, и лидер-дротикпроходит по всей длине исходной выноски или по ее части. Лидеры дротиков, соединяющиеся с землей, являются причиной большинства последующих ответных ударов. ^[40]

Каждому последующему удару предшествуют промежуточные удары лидера дротика, которые имеют более быстрое время подъема, но меньшую амплитуду, чем первоначальный возвратный удар. Каждый последующий ход обычно повторно использует выпускной канал, занятый предыдущим, но канал может быть смещен от своего предыдущего положения, поскольку ветер смещает горячий канал. ^[41]

Поскольку процессы отдачи и выстрела лидера не происходят на отрицательных лидерах, последующие ответные удары очень редко используют один и тот же канал при положительных наземных вспышках, которые будут объяснены позже в статье. ^[40]

Переходные токи во время вспышки [ править ]

Электрический ток в типичном отрицательном разряде молнии CG очень быстро повышается до своего пикового значения за 1–10 микросекунд, затем спадает медленнее в течение 50–200 микросекунд. Переходный характер тока при вспышке молнии приводит к нескольким явлениям, которые необходимо учитывать при эффективной защите наземных сооружений. Быстро меняющиеся токи имеют тенденцию перемещаться по поверхности проводника, что называется скин-эффектом , в отличие от постоянных токов, которые «протекают» через весь проводник, как вода по шлангу. Следовательно, проводники, используемые для защиты объектов, как правило, многопроволочные, а небольшие провода сплетены вместе. Это увеличивает общую площадь поверхности пучка обратно пропорционально радиусу отдельного пучка при фиксированной общей площади.площадь поперечного сечения .

Быстро меняющиеся токи также создают электромагнитные импульсы (ЭМИ), которые излучаются наружу из ионного канала. Это характерно для всех электрических разрядов. Излучаемые импульсы быстро ослабевают по мере увеличения их расстояния от источника. Однако, если они проходят над проводящими элементами, такими как линии электропередач, линии связи или металлические трубы, они могут индуцировать ток, который распространяется наружу к его окончанию. Импульсный ток обратно пропорционален импульсному сопротивлению: чем выше импеданс, тем ниже ток. ^[42] Это скачок, который чаще всего приводит к разрушению хрупкой электроники , электрических приборов или электродвигателей.. Устройства, известные как устройства защиты от перенапряжений (SPD) или ограничители перенапряжения (TVSS), подключенные параллельно этим линиям, могут обнаруживать нерегулярный переходный ток молнии и, изменяя его физические свойства, направлять импульс к присоединенному заземлению , тем самым защита оборудования от повреждений.

Типы [ править ]

Три основных типа молнии определяются «начальной» и «конечной» точками канала вспышки.

• Внутриоблако (IC) или молния в облаке происходит в пределах одного грозового облака.
• Переход от облака к облаку (CC) или межоблачная молния начинается и заканчивается между двумя разными «функциональными» блоками грозового облака.
• Молния « облако-земля» (CG) в основном возникает в грозовом облаке и заканчивается на поверхности Земли, но также может возникать в обратном направлении, то есть земля-облако.

Существуют вариации каждого типа, такие как «положительные» и «отрицательные» вспышки ЦТ, которые имеют разные физические характеристики, общие для каждой, которые можно измерить. Различные общие имена, используемые для описания конкретного события молнии, могут быть отнесены к одному или к разным событиям.

Облако на землю (CG) [ править ]

Молния " облако-земля" (CG) - это разряд молнии между грозовым облаком и землей. Он инициируется ступенчатым лидером, движущимся вниз из облака, которое встречает стример, движущийся вверх от земли.

Компьютерная графика - наименее распространенный, но наиболее понятный из всех типов молний. Его легче изучать с научной точки зрения, потому что он заканчивается на физическом объекте, а именно на Земле, и поддается измерению с помощью наземных инструментов. Из трех основных типов молнии она представляет наибольшую угрозу для жизни и имущества, поскольку прекращает действие или «ударяет» по Земле.

Общий разряд, называемый вспышкой, состоит из ряда процессов, таких как предварительная поломка, ступенчатые выноски, соединение выносков, ответные удары, выноски-выстрели и последующие возвратные удары. ^[43] Электропроводность земли, будь то грунт, пресная или соленая вода, может влиять на скорость разряда молнии и, следовательно, на видимые характеристики. ^[44]

Положительные и отрицательные молнии [ править ]

Молния между облаком и землей (CG) бывает положительной или отрицательной, в зависимости от направления обычного электрического тока между облаком и землей. Большинство молний CG имеет отрицательный характер, что означает, что отрицательный заряд передается земле, и электроны движутся вниз по каналу молнии (обычно ток течет от земли к облаку). Обратное происходит при положительной вспышке CG, когда электроны движутся вверх по каналу молнии, а положительный заряд передается земле (обычно ток течет от облака к земле). Положительная молния встречается реже, чем отрицательная, и в среднем составляет менее 5% всех ударов молнии. ^[45]

Существует шесть различных механизмов, приводящих к образованию положительной молнии. ^[46]

• Вертикальный сдвиг ветра, смещающий верхнюю область положительного заряда грозовой тучи, обнажая ее до земли внизу.
• Потеря областей с более низким зарядом на стадии рассеивания грозы, оставляя область первичного положительного заряда.
• Сложное расположение областей заряда в грозовом облаке , эффективно приводящее к перевернутому диполю или перевернутому триполю, в котором область основного отрицательного заряда находится выше области основного положительного заряда, а не под ней.
• Необычно большая область нижнего положительного заряда в грозовой туче.
• Отсечка протяженного отрицательного лидера от его источника, что создает новый двунаправленный лидер, в котором положительный конец ударяется о землю, что обычно наблюдается при вспышках паука-гусеницы с наковальней.
• Возникновение нисходящей положительной ветви от молнии IC.

Вопреки распространенному мнению, положительные вспышки молнии не обязательно происходят от наковальни или верхней области положительного заряда и поражают место, где нет дождя, за пределами грозы. Это убеждение основано на устаревшей идее о том, что лидеры молний однополярны и происходят из соответствующей области заряда. ^[47]

Положительные удары молнии, как правило, намного более интенсивны, чем их отрицательные аналоги. Средний болт отрицательной молнии несет электрический ток 30000 ампер (30 кА), и передает 15 кулонов от электрического заряда и 1 Гига джоуль от энергии . Большие разряды положительной молнии могут выдерживать до 120 кА и 350 C. ^[48] Средняя положительная вспышка заземления примерно в два раза превышает пиковый ток типичной отрицательной вспышки и может производить пиковые токи до 400 кА и заряды в несколько сотен кулонов. . ^{[49] [50]}Кроме того, положительные вспышки заземления с высокими пиковыми токами обычно сопровождаются длительными продолжающимися токами, корреляция не наблюдается в отрицательных вспышках заземления. ^[51]

Из-за своей большей мощности положительные удары молнии значительно опаснее отрицательных. Положительная молния производит как более высокие пиковые токи, так и более длительные продолжающиеся токи, что делает их способными нагревать поверхности до гораздо более высоких уровней, что увеличивает вероятность возгорания. Положительные молнии на большие расстояния могут распространяться через чистый воздух, поэтому они известны как «молнии с неба», не предупреждающие наблюдателей.

Несмотря на распространенное заблуждение, что это положительные удары молнии из-за того, что они, по-видимому, происходят из области положительного заряда, наблюдения показали, что на самом деле это отрицательные вспышки. Они начинаются, когда IC мигает в облаке, затем отрицательный лидер покидает облако из области положительного заряда, а затем распространяется через чистый воздух и ударяется о землю на некотором расстоянии. ^{[52] [53]}

Также было показано, что положительная молния вызывает возникновение восходящих вспышек молний с вершин высоких сооружений и в значительной степени ответственна за появление спрайтов на высоте нескольких десятков километров над уровнем земли. Положительные молнии, как правило, чаще возникают во время зимних бурь , как и в случае грозового снега , во время сильных торнадо ^[54] и на стадии рассеяния во время грозы . ^[55] Также генерируется огромное количество радиоволн крайне низкой частоты (СНЧ) и очень низкой частоты ( СНЧ) . ^[56]

Из облака в облако (CC) и внутри облака (IC) [ править ]

Разряды молний могут происходить между областями облаков без контакта с землей. Когда это происходит между двумя отдельными облаками, это известно как облако-облако (CC) или межоблачная молния; когда это происходит между областями с разным электрическим потенциалом в одном облаке, это называется внутриоблачной (IC) молнией. Молния IC является наиболее часто встречающимся типом. ^[55]

Молния IC чаще всего возникает между верхней частью наковальни и нижним течением данной грозы. Эту молнию иногда можно наблюдать ночью на больших расстояниях в виде так называемой « листовой молнии ». В таких случаях наблюдатель может видеть только вспышку света, не слыша грома.

Другой термин, используемый для обозначения молнии облако-облако или облако-облако-земля, - это "гусеница наковальни" из-за привычки заряжать, обычно возникающий под наковальней или внутри нее и пробирающийся через верхние слои облаков во время грозы, часто генерируя драматические множественные ответвления. удары. Обычно они видны, когда гроза проходит над наблюдателем или начинает затухать. Наиболее яркое поведение гусеницы происходит во время сильной грозы, когда задняя наковальня сильно срезается.

Варианты наблюдений [ править ]

• Гусеничная молния наковальни , иногда называемая паучьей молниейсоздается, когда лидеры распространяются через протяженные по горизонтали области заряда во время зрелых гроз, обычно стратиформные области мезомасштабных конвективных систем. Эти разряды обычно начинаются как IC-разряды, возникающие в конвективной области; затем отрицательный лидерный конец хорошо распространяется в вышеупомянутые области заряда в слоистой области. Если лидер становится слишком длинным, он может разделиться на несколько двунаправленных лидеров. Когда это происходит, положительный конец отделенного лидера может удариться о землю в виде положительной вспышки компьютерной графики или ползти по нижней стороне облака, создавая впечатляющее отображение молнии, ползущей по небу. Наземные вспышки, производимые таким образом, имеют тенденцию передавать большое количество заряда, и это может вызвать восходящие молнии и молнии в верхних слоях атмосферы. ^[40]
• Шаровая молния может быть атмосферным электрическим явлением, физическая природа которого до сих пор спорная . Этот термин относится к сообщениям о светящихся , обычно сферических объектах, которые варьируются от размера горошины до нескольких метров в диаметре. ^[57] Иногда это связано с грозами , но, в отличие от вспышек молний, ​​которые длятся всего доли секунды, шаровая молния, как сообщается, длится много секунд. Шаровая молния описана очевидцами, но редко регистрируется метеорологами . ^{[58] [59]}Научных данных о естественной шаровой молнии недостаточно из-за ее редкости и непредсказуемости. Предположение о его существовании основано на сообщениях о публичных наблюдениях и поэтому привело к несколько противоречивым выводам. Бретт Портер ^[60], следящий за дикой природой, сообщил, что сделал снимок в Квинсленде, Австралия, в 1987 году.

• Молния из бисера , также известная как жемчужная молния, цепная молния, perlschnurblitz и eclair en chapelet, и это лишь некоторые из них ^[61], представляет собой стадию затухания канала молнии, в которой светимость канала распадается на сегменты. ^[62] Почти каждый разряд молнии будет проявлять бусинки, так как канал охлаждается сразу после обратного удара, иногда называемого стадией «выпадения бусинок» молнии. «Бусовая молния» - это скорее стадия обычного разряда молнии, чем вид молнии сам по себе. Изгиб канала молнии обычно является мелкомасштабной особенностью и поэтому часто проявляется только тогда, когда наблюдатель / камера находится близко к молнии. ^[63]
• Молния между облаками и воздухом - это вспышка молнии, при которой один конец двунаправленного лидера выходит из облака, но не вызывает наземной вспышки. Такие вспышки иногда можно рассматривать как неудачные наземные вспышки. Голубые и гигантские джеты - это форма молнии, разлетающейся из облака в воздух или из облака в ионосферу, когда лидер запускается с вершины грозы.
• Сухая молния используется в Австралии, Канаде и Соединенных Штатах для молнии, возникающей без осадков на поверхности. Этот тип молний - наиболее частая естественная причина лесных пожаров . ^[64] Пирокучевые облака производят молнии по той же причине, что и кучево-дождевые облака ^{[ необходима цитата ]} .

• Разветвленная молния - это молния, соединяющая облако с землей, и ее путь разветвляется.
• Тепловая молния - это вспышка молнии, которая, кажется, не производит заметного грома, потому что происходит слишком далеко, чтобы гром был слышен. Звуковые волны рассеиваются до того, как достигают наблюдателя. ^[65]

• Ленточные молнии возникают во время гроз с сильным поперечным ветром и множественными обратными ударами. Ветер будет слегка сдувать каждый последующий обратный ход в сторону от предыдущего обратного хода, создавая эффект ленты. ^[66]

• Ракетная молния - это форма разряда облаков, обычно горизонтального и у основания облаков, со световым каналом, движущимся по воздуху с визуально разрешаемой скоростью, часто с перерывами. ^[67]

• Листовая молния - это молния от облака к облаку, которая демонстрирует диффузное осветление поверхности облака, вызванное тем, что фактический путь разряда скрыт или находится слишком далеко. Сама молния не может быть видна зрителю, поэтому она выглядит как вспышка или полоса света. Молния может находиться слишком далеко, чтобы различить отдельные вспышки.

• Гладкий канал молнии- неофициальный термин, относящийся к типу удара молнии «облако-земля», который не имеет видимых ответвлений и выглядит как линия с плавными кривыми, в отличие от зазубренного вида большинства каналов молнии. Они представляют собой форму положительных молний, ​​обычно наблюдаемых в конвективных регионах сильных гроз на севере центральной части Соединенных Штатов или вблизи них. Предполагается, что сильные грозы в этой области имеют структуру заряда «перевернутого триполя», в которой область основного положительного заряда расположена ниже области основного отрицательного заряда, а не над ней, и в результате эти грозы генерируют преимущественно положительные облака. наземная молния. Термин «молния с гладким каналом» также иногда относят к восходящим вспышкам молний, ​​направленным вверх от земли к облаку.которые обычно представляют собой негативные вспышки, инициированные восходящими позитивными лидерами из высоких построек.

• Молния стаккато - это удар молнии облако-земля (CG), который представляет собой кратковременный удар, который (часто, но не всегда) проявляется как одна очень яркая вспышка и часто имеет значительные ветвления. ^[68] Они часто встречаются в области визуального свода около мезоциклона вращающихся гроз и совпадают с усилением восходящих потоков грозы . Подобный удар облака в облако, состоящий из короткой вспышки над небольшой областью, похожей на вспышку, также происходит в аналогичной области вращающихся восходящих потоков. ^[69]

• Суперболты довольно вольно определяются как удары с энергией источника более 100 гигаджоулей [100 ГДж] (большинство ударов молнии составляют около 1 гигаджоуля [1 ГДж]). События такого масштаба происходят примерно так часто, как одно из 240 ударов. Они категорически не отличаются от обычных ударов молнии, а просто представляют собой самый верхний край континуума. Вопреки распространенному заблуждению, суперболты могут быть как положительно, так и отрицательно заряженными, а соотношение зарядов сравнимо с таковым у «обычной» молнии. ^{[70] [71] [72]}

• Симпатическая молния - это способность молнии слабо координироваться на больших расстояниях. При наблюдении из космоса разряды могут появляться группами. ^{[ необходима цитата ] [ требуется пояснение ]}
• Восходящая молния или молния земля-облако - это вспышка молнии, которая исходит из верхней части заземленного объекта и распространяется вверх от этой точки. Этот тип молнии может быть вызван предыдущей вспышкой молнии или может возникать самостоятельно. Первые обычно встречаются в регионах, где случаются молнии пауков, и могут одновременно затрагивать несколько заземленных объектов. ^[73] Последнее обычно происходит в холодное время года и может быть доминирующим типом молний в грозовых снегах. ^[74]

• Ясная молния описывает молнию, которая возникает при отсутствии видимого облака достаточно близко, чтобы вызвать его. В Скалистых горах США и Канады гроза может быть в соседней долине, и ее нельзя будет наблюдать из той долины, куда ударяет молния, ни визуально, ни на слух. Аналогичные события происходят в горных районах Европы и Азии. Также в таких местах, как звуки , большие озера или открытые равнины, когда штормовая ячейка находится на близком горизонте (в пределах 26 км или 16 миль), может происходить некоторая удаленная активность, может произойти удар, и поскольку шторм так далеко, удар называется громом на ровном месте . ^[75] Эти вспышки обычно начинаются как обычные вспышки молнии IC до того, как отрицательный лидер выйдет из облака и ударится о землю на значительном расстоянии. ^{[52] [53]} Положительные удары в условиях ясного неба могут происходить в условиях сильного сдвига, когда область верхнего положительного заряда становится горизонтально смещенной от области осадков. ^[76]

Эффекты [ править ]

Удар молнии [ править ]

Объекты, пораженные молнией, испытывают тепловые и магнитные силы огромной величины. Тепло, создаваемое токами молнии, проходящими через дерево, может испарять его сок, вызывая паровой взрыв, который разрывает ствол. Когда молния проходит через песчаный грунт, почва, окружающая плазменный канал, может таять, образуя трубчатые структуры, называемые фульгуритами . Хотя 90 процентов людей, пораженных молнией, выживают, ^[77] люди или животные, пораженные молнией, могут получить серьезные травмы.из-за поражения внутренних органов и нервной системы. Здания или высокие сооружения, пораженные молнией, могут быть повреждены, поскольку молния ищет непреднамеренные пути к земле. При безопасном нанесении удара молнии на землю система молниезащиты, обычно включающая по крайней мере один громоотвод , может значительно снизить вероятность серьезного материального ущерба. Молния также играет важную роль в круговороте азота , окисляя двухатомный азот в воздухе до нитратов, которые осаждаются дождем и могут способствовать росту растений и других организмов. ^{[78] [79]} Удары молнии, как правило, не опасны для самолетов, но очень восприимчивы к ударам из-за металлических фюзеляжей. ^{[необходимая цитата ]}Благодаря проводящим свойствамалюминиевого сплавафюзеляж действует какклетка Фарадея.

Гром [ править ]

Поскольку электростатический разряд земной молнии перегревает воздух до температур плазмы по длине канала разряда за короткое время, кинетическая теория диктует, что газовые молекулы подвергаются быстрому увеличению давления и, таким образом, расширяются наружу от молнии, создавая ударную волну, слышимую как гром. . Поскольку звуковые волны распространяются не от одного точечного источника, а по длине пути молнии, различные расстояния от источника звука до наблюдателя могут вызвать эффект качения или грохота. Восприятие звуковых характеристик дополнительно осложняется такими факторами, как нерегулярная и, возможно, разветвленная геометрия канала молнии, из-за акустического эха.от местности и из-за того, что удар молнии обычно бывает многоразовым.

Свет распространяется со скоростью около 300000000 м / с (980000000 футов / с), а звук распространяется по воздуху со скоростью около 343 м / с (1130 футов / с). Наблюдатель может приблизительно определить расстояние до удара, рассчитав интервал между видимой молнией и слышимым громом, который она производит. Вспышка молнии, предшествующая грому на одну секунду, будет находиться на расстоянии примерно 343 м (1125 футов); задержка в три секунды означает расстояние примерно 1 км или 0,62 мили (3 × 343 м). Вспышка, предшествующая грому на пять секунд, будет означать расстояние примерно 1,7 км или 1,1 мили (5 × 343 м). Следовательно, удар молнии, наблюдаемый с очень близкого расстояния, будет сопровождаться внезапным раскатом грома без заметного промежутка времени, возможно, с запахом озона (O₃ ).

Молния на достаточном расстоянии может быть видна и не слышна; Есть данные, что грозу можно увидеть на расстоянии более 160 км (100 миль), тогда как гром распространяется примерно на 32 км (20 миль). Как ни странно, есть много примеров, когда люди говорили, что «шторм был прямо над головой или кругом, а грома не было». Поскольку грозовые облака могут достигать 20 км в высоту, ^[80] молнии, возникающие высоко в облаках, могут казаться близко, но на самом деле они находятся слишком далеко, чтобы вызвать заметный гром.

Излучение высоких энергий [ править ]

Производство рентгеновских лучей ударом молнии было теоретически предсказано еще в 1925 г. ^[81], но никаких доказательств не было найдено до 2001/2002 г. ^{[82] [83] [84],} когда исследователи из Института горного дела Нью-Мексико и Технология обнаружила рентгеновское излучение от индуцированного удара молнии по заземленному проводу, тянущемуся за ракетой, выстреливающей в грозовое облако. В том же году Университет Флориды и Технологический университет ФлоридыИсследователи использовали массив детекторов электрического поля и рентгеновского излучения в исследовательском центре молний в Северной Флориде, чтобы подтвердить, что естественная молния испускает рентгеновские лучи в больших количествах во время распространения ступенчатых лидеров. Причина рентгеновского излучения все еще остается предметом исследования, поскольку температура молнии слишком низкая, чтобы учесть наблюдаемые рентгеновские лучи. ^{[85] [86]}

Ряд наблюдений с помощью космических телескопов выявил еще более мощное гамма- излучение, так называемые земные гамма-вспышки (TGF). Эти наблюдения бросают вызов нынешним теориям молнии, особенно с недавним открытием явных признаков антивещества, производимого в молнии. ^[87] Недавние исследования показали, что вторичные частицы, производимые этими TGF, такие как электроны , позитроны , нейтроны или протоны , могут набирать энергию до нескольких десятков МэВ. ^{[88] [89]}

Качество воздуха [ править ]

Очень высокие температуры, вызываемые молнией, приводят к значительному локальному увеличению содержания озона и оксидов азота . Каждая вспышка молнии в регионах с умеренным и субтропическим климатом производит в среднем 7 кг NOx. ^[90] В тропосфере эффект молнии может увеличить выбросы NOx на 90% и озона на 30%. ^[91]

Вулканический [ править ]

Вулканическая активность создает благоприятные для молнии условия множеством способов. Огромное количество пылевидного материала и газов, выбрасываемых взрывом в атмосферу, создает плотный шлейф частиц. Плотность пепла и постоянное движение внутри вулканического шлейфа создают заряд за счет фрикционных взаимодействий (трибоэлектризация), что приводит к очень мощным и очень частым вспышкам, когда облако пытается нейтрализовать себя. Из-за большого содержания твердого материала (золы), в отличие от зон, генерирующих водные заряды в обычном грозовом облаке, это часто называют грязной грозой .

• Мощные и частые вспышки были свидетелями в вулканическом султаном еще в 79 н.э. извержение Везувия по Плиний Младший . ^[92]
• Точно так же пары и пепел, исходящие из жерл на склонах вулкана, могут вызывать более локальные и более мелкие вспышки на высоте более 2,9 км.
• Небольшие кратковременные искры , недавно обнаруженные около недавно выдавленной магмы, свидетельствуют о том, что материал был сильно заряжен еще до того, как попал в атмосферу. ^[93]

Огненная молния [ править ]

Интенсивные лесные пожары, такие как те, что наблюдались в сезон лесных пожаров в Австралии в 2019–2020 годах , могут создавать свои собственные погодные системы, которые могут вызывать молнии и другие погодные явления. ^[94] Сильный жар от огня заставляет воздух быстро подниматься в дымовом шлейфе, вызывая образование пирокумуло-дождевых облаков. Более холодный воздух втягивается этим турбулентным поднимающимся воздухом, помогая охладить шлейф. Поднимающийся шлейф дополнительно охлаждается за счет более низкого атмосферного давления на большой высоте, позволяя влаге в нем конденсироваться в облако. Пирокумуло-дождевые облака образуются в нестабильной атмосфере. Эти погодные системы могут вызывать сухие молнии, огненные смерчи , сильные ветры и грязный град. ^[94]

Внеземное [ править ]

Молния наблюдалась в атмосферах других планет , таких как Юпитер и Сатурн . Хотя суперболты на Земле в меньшинстве, на Юпитере они, по-видимому, обычны.

Молния на Венере была спорным вопросом после десятилетий исследования. Во время советских миссий « Венера» и « Пионер США» в 1970-х и 1980-х годах были обнаружены сигналы, свидетельствующие о том, что в верхних слоях атмосферы могут присутствовать молнии. ^[95] Хотя в ходе полета миссии Кассини-Гюйгенс над Венерой в 1999 г. не было обнаружено никаких признаков молнии, окно наблюдения длилось всего несколько часов. Радиоимпульсы, зарегистрированные космическим кораблем Venus Express (который начал вращаться вокруг Венеры в апреле 2006 года), могут быть вызваны молнией на Венере.

Явления, связанные с человеком [ править ]

• Инверсионные следы от самолетов также в небольшой степени влияют на молнии. Плотные инверсионные следы самолетов, содержащие водяной пар, могут обеспечивать путь с более низким сопротивлением через атмосферу, оказывая некоторое влияние на установление ионного пути, по которому будет следовать вспышка молнии. ^[96]
• Шлейф выхлопных газов ракеты обеспечил путь для молнии, когда она была засвидетельствована, когда она поразила ракету Аполлон-12 вскоре после взлета.
• Было замечено, что термоядерные взрывы , обеспечивающие дополнительный материал для электропроводности и очень турбулентную локализованную атмосферу, вызывают вспышки молний внутри грибовидного облака. Кроме того, интенсивное гамма-излучение от крупных ядерных взрывов может образовывать интенсивно заряженные области в окружающем воздухе за счет комптоновского рассеяния . Сильно заряженные области пространственного заряда создают множественные разряды молнии в открытом воздухе вскоре после взрыва устройства. ^[97]

Научное исследование [ править ]

Свойства [ править ]

Гром слышен как раскатистый, постепенно рассеивающийся грохот, потому что звук из разных частей длинного удара приходит в несколько разное время. ^[98]

Когда локальное электрическое поле превышает диэлектрическую прочность влажного воздуха (около 3 мегавольт на метр), электрический разряд приводит к удару , за которым часто следуют соразмерные разряды, ответвляющиеся по тому же пути. Механизмы, которые вызывают накопление зарядов до молнии, все еще являются предметом научных исследований. ^{[99] [100]} Новое исследование, подтверждающее пробой диэлектрика. Райсон 2016 . Молния может быть вызвана циркуляцией теплого влажного воздуха через электрические поля . ^[101] Затем частицы льда или воды накапливают заряд, как в генераторе Ван де Граафа . ^[102]

Исследователи из Университета Флориды обнаружили, что окончательная одномерная скорость 10 наблюдаемых вспышек составляла от 1,0 × 10 ⁵ до 1,4 × 10 ⁶ м / с, в среднем 4,4 × 10 ⁵ м / с. ^[103]

Обнаружение и мониторинг [ править ]

Первым детектором, изобретенным для предупреждения о приближении грозы, был колокол молнии . Бенджамин Франклин установил одно такое устройство в своем доме. ^{[104] [105]} Детектор был основан на электростатическом устройстве, названном «электрические колокольчики», изобретенном Эндрю Гордоном в 1742 году.

Грозовые разряды генерируют широкий спектр электромагнитных излучений, включая радиочастотные импульсы. Время, в которое импульс от данного разряда молнии достигает нескольких приемников, можно использовать для определения местоположения источника разряда с точностью до нескольких метров. Федеральное правительство США построило общенациональную сеть таких детекторов молний, ​​позволяющую отслеживать разряды молний в реальном времени на всей территории США ^{[106] [107]} Кроме того, частная глобальная система обнаружения, состоящая из более чем 500 станций обнаружения, принадлежащих и управляемый любителями / волонтерами, предоставляет карты молний почти в реальном времени на blitzortung.org

В волноводе Земля-ионосфера ловушки электромагнитной УНЧ - и ELF волны. Электромагнитные импульсы, передаваемые ударами молнии, распространяются в этом волноводе. Волновод дисперсионный, а это значит, что их групповая скорость зависит от частоты. Разница групповой задержки импульса молнии на соседних частотах пропорциональна расстоянию между передатчиком и приемником. Вместе с методами пеленгации это позволяет обнаруживать удары молнии на расстоянии до 10 000 км от их источника. Кроме того, собственные частоты волновода Земля-ионосфера, резонансы Шумана на частоте около 7,5 Гц, используются для определения глобальной грозовой активности. ^[108]

В дополнение к наземному обнаружению молний, ​​на борту спутников было построено несколько приборов для наблюдения за распределением молний. К ним относятся оптический детектор переходных процессов (OTD) на борту спутника OrbView-1, запущенного 3 апреля 1995 г., и последующий датчик изображения молнии (LIS) на борту TRMM, запущенный 28 ноября 1997 г. ^{[109] [110] [111]}

Начиная с 2016 года Национальное управление океанических и атмосферных исследований запустило геостационарные метеорологические спутники серии R (GOES-R), оснащенные приборами Geostationary Lightning Mapper (GLM), которые представляют собой оптические детекторы переходных процессов в ближней инфракрасной области, которые могут обнаруживать мгновенные изменения в оптическая сцена, указывающая на наличие молнии. ^{[112] [113]} Данные обнаружения освещения могут быть преобразованы в карту грозовой активности в Западном полушарии в реальном времени; этот метод картирования был реализован Национальной метеорологической службой США . ^[114]

Искусственно запускаемый [ править ]

• Ракетные молнии могут быть «вызваны» запуском специально разработанных ракет, которые увлекают катушки с проволокой в ​​грозу. Проволока разматывается по мере взлета ракеты, создавая возвышенность, которая может привлечь спускающихся лидеров. Если присоединяется лидер, провод обеспечивает путь с низким сопротивлением для возникновения молнии. Провод испаряется обратным током, создавая на его месте прямой плазменный канал молнии. Этот метод позволяет проводить научные исследования молний более контролируемым и предсказуемым образом. ^[115]

  Международный центр исследования и тестирования молний (ICLRT) в Кэмп Блендинг, Флорида, обычно использует в своих исследованиях молнии, запускаемые ракетами.

• С лазерным запуском

  С 1970-х годов ^[116] исследователи пытались вызвать удары молнии с помощью инфракрасных или ультрафиолетовых лазеров, которые создают канал ионизированного газа, через который молния будет проводиться на землю. Такое срабатывание молнии предназначено для защиты стартовых площадок ракет, объектов электроэнергетики и других чувствительных целей. ^{[117] [118] [119] [120] [121]}

  В Нью-Мексико, США, ученые испытали новый тераваттный лазер, который вызывал молнию. Ученые выпустили сверхбыстрые импульсы из чрезвычайно мощного лазера, посылая несколько тераватт в облака, чтобы вызвать электрические разряды в грозовых облаках над регионом. Лазерные лучи, посылаемые лазером, создают каналы для ионизированных молекул, известные как « нити».". Перед тем, как молния ударит по Земле, нити проводят электричество через облака, играя роль громоотводов. Исследователи создали нити, срок жизни которых был слишком коротким, чтобы вызвать настоящий удар молнии. Тем не менее, повышение электрической активности в облаках было По словам французских и немецких ученых, проводивших эксперимент, быстрые импульсы, посланные из лазера, могут вызвать удары молнии по запросу. ^[122] Статистический анализ показал, что их лазерные импульсы действительно усиливали электрическую активность в грозовой туче она была направлена в силе они генерировали небольшие локальные разряды , расположенные в положении плазменных каналов . ^[123]

Физические проявления [ править ]

Магнетизм [ править ]

Движение электрических зарядов создает магнитное поле (см. Электромагнетизм ). Сильные токи разряда молнии создают мимолетное, но очень сильное магнитное поле. Там, где путь тока молнии проходит через скалу, почву или металл, эти материалы могут стать постоянно намагниченными. Этот эффект известен как индуцированный молнией остаточный магнетизм или LIRM. Эти течения следуют по пути с наименьшим сопротивлением, часто горизонтально у поверхности ^{[124] [125],} но иногда и вертикально, где разломы, рудные тела или грунтовые воды предлагают путь с меньшим сопротивлением. ^[126] Одна из теорий предполагают , что ведущие камни , естественные магниты , встречающиеся в древностях, были созданы таким образом. ^[127]

Магнитные аномалии, индуцированные молнией, могут быть нанесены на карту в земле ^{[128] [129],} а анализ намагниченных материалов может подтвердить, что молния была источником намагничивания ^[130], и дать оценку пикового тока разряда молнии. ^[131]

Исследования, проведенные в Университете Инсбрука , показали, что магнитные поля, создаваемые плазмой, могут вызывать галлюцинации у людей, находящихся в пределах 200 м от сильной грозы. ^[132]

Солнечный ветер и космические лучи [ править ]

Некоторые высокоэнергетические космические лучи, производимые сверхновыми звездами, а также солнечные частицы из солнечного ветра, входят в атмосферу и наэлектризовывают воздух, что может создавать пути для молний. ^[133]

Молния и изменение климата [ править ]

Из-за низкого разрешения глобальных климатических моделей точное представление молнии в этих климатических моделях затруднительно, в основном из-за их неспособности имитировать конвекцию и необходимость облачного льда, которые имеют фундаментальное значение для образования молний. Исследования программы «Будущий климат для Африки» показывают, что использование модели, допускающей конвекцию, над Африкой позволяет более точно уловить конвективные грозы и распределение частиц льда. ^[134] Это исследование показывает, что с будущим изменением климата общее количество молний может лишь незначительно увеличиться. Это связано с тем, что общее количество грозовых дней в году уменьшается, в то время как больше облачного льда и более сильная конвекция приводят к большему количеству ударов молний, ​​происходящих в те дни, когда молнии действительно случаются. ^[134]

В культуре и религии [ править ]

Во многих культурах молния рассматривалась как часть божества или божества сама по себе. Они включают в себя греческий бог Зевс , в ацтекский бог Тлалок , то майя Бог K , славянскую мифологию «s Перуна , в Балтийскую Pērkons / Перкунаса , Тор в скандинавской мифологии , Ukko в финской мифологии , в индуистский бог Индра , и синтоистский бог Raijin . ^[135] В традиционной религии африканцевУ племен банту молния - знак гнева богов. Стихи иудейской религии и ислама также приписывают сверхъестественное значение молнии. В христианстве , то Второе пришествие в Иисусе сравниваются с молнией. ^{[Матфея 24:27] [Луки 17:24]}

Выражение «Молния никогда не ударяет дважды (в одно и то же место)» похоже на «Возможность никогда не ударяет дважды» в духе возможности «один раз в жизни», т. Е. Чего- то , что обычно считается невероятным. Молния случается часто, особенно в определенных областях. Поскольку различные факторы изменяют вероятность ударов в любом заданном месте, повторные удары молнии имеют очень низкую вероятность (но не невозможны). ^{[136] [137]} Точно так же «гром среди ясного неба» относится к чему-то совершенно неожиданному, а «человек, которого ударила молния» - это образная или комедийная метафора для кого-то, кто однажды в жизни испытал яркую, внезапную молнию. -скорость откровения,похоже на прозрение илипросветление .

Некоторые политические партии используют вспышки молний как символ власти, например , Партия народного действия в Сингапуре , Британский союз фашистов в 1930-х годах и Партия прав национальных государств в США в 1950-х годах. ^[138] Schutzstaffel , то военизированное крыло НСДАП , использовал руну Sig в их логотип , который символизирует молнию. Немецкое слово Blitzkrieg , что означает «молниеносная война», было главной наступательной стратегией немецкой армии во время Второй мировой войны.

На французском и итальянском языках выражение «Любовь с первого взгляда» - это coup de foudre и colpo di fulmine , соответственно, что дословно переводится как «удар молнии». В некоторых европейских языках есть отдельное слово для обозначения молнии, ударяющей в землю (в отличие от молнии в целом); часто это родственное английскому слову «лучи». Название самой известной породистой лошади Австралии , Фар Лап , происходит от общего чжуанского и тайского слова, обозначающего молнию. ^[139]

Молния в геральдике называется молнией и изображается в виде зигзага с неострёнными концами. Этот символ обычно обозначает мощность и скорость.

Молния используется для представления мгновенных коммуникационных возможностей электрических телеграфов и радиоприемников. Это был часто используемый мотив в дизайне ар-деко , особенно в зигзагообразном дизайне ар-деко конца 1920-х годов. ^[140] Молния является обычным знаком для подразделений военной связи по всему миру. Молния также является символом НАТО для сигнального актива .

Символ молнии в Юникоде - ☇ U + 2607.

См. Также [ править ]

Этот раздел « см. Также » может содержать чрезмерное количество предложений . Убедитесь, что указаны только самые релевантные ссылки, они не являются красными и что каких-либо ссылок еще нет в этой статье. (Август 2018 г.) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

• Атмосферная конвекция
• Корона вспышка
• Темная молния
• Сбор энергии молнии
• Кераунография
• Керауномедицина - медицинское исследование пострадавших от молнии
• Фигура Лихтенберга
• Система прогнозирования молний
• Палеололния
• Радио атмосферное
• Огонь Святого Эльма
• Спрайты
• Верхние атмосферные молнии
• Спутники Vela - спутники, которые могут регистрировать суперболты молний
• Уистлер (радио)

Ссылки [ править ]

Примечания [ править ]

Библиография [ править ]

• Раков, Владимир А .; Умань, Мартин А. (2003). Молния: физика и эффекты . Кембридж, Англия: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521583275.
• Умань, Мартин А. (1986). Все о молнии . Dover Publications, Inc., стр.  103–110 . ISBN 978-0-486-25237-7.

 Эта статья включает в себя материалы, являющиеся  общественным достоянием, из документа Национального управления океанических и атмосферных исследований : «Понимание молний: электрификация грозы» .

Дальнейшее чтение [ править ]

• Андерс, Андре (2003). "Отслеживание происхождения науки о дуговой плазме I. Ранние импульсные и колеблющиеся разряды" . IEEE Transactions по науке о плазме . 31 (4): 1052–1059. Bibcode : 2003ITPS ... 31.1052A . DOI : 10.1109 / TPS.2003.815476 .Это также доступно у Anders, A. (2003). «База данных энергетических ценностей (ECD)» (PDF) . IEEE Transactions по науке о плазме . 31 (5): 1052–1059. Bibcode : 2003ITPS ... 31.1052A . DOI : 10.1109 / TPS.2003.815476 . Проверено 5 сентября 2008 года .
• Курей, Вернон (2014). Введение в Lightning . Springer Verlag. DOI : 10.1007 / 978-94-017-8938-7 . ISBN 978-94-017-8937-0. S2CID  127691542 .
• Поле, PR; WH Рука; Г. Каппеллути; и другие. (Ноябрь 2010 г.). "Стандартизация угроз" (PDF) . Европейское агентство по авиационной безопасности. Исследовательский проект EASA.2008/5. Архивировано из оригинального (PDF) 7 декабря 2013 года.
• Гослайн, Анна (май 2005 г.). «Молнии из космоса» . Новый ученый . 186 (2498): 30–34. Образец в формате .PDF, состоящий от книги до страницы 20.
• Ларсен, Алекс (1905). «Фотосъемка молний движущейся камерой» . Годовой отчет Смитсоновского института . 60 (1): 119–127, листы I – VI.
• «Эффекты молнии» . Зеркало литературы, развлечений и обучения . 12 (323). Колумбийский колледж, Нью-Йорк. 19 июля 1828 г. - через проект Гутенберг . Раннее исследование молний.

Внешние ссылки [ править ]

В Wikiquote есть цитаты, связанные с: Lightning

Викискладе есть медиафайлы по теме: Молния (категория)

Найдите молнию в Викисловаре, бесплатном словаре.

• «Молния»  . Encyclopdia Britannica . 16 (11-е изд.). 1911. с. 673.
• Как работает Lightning в HowStuffWorks
• Грозы и молнии в Керли
• Исследование NOAA Lightning
• Европейское сотрудничество в области обнаружения молний
• WWLLN Всемирная сеть определения местоположения Lightning
• Библиография фульгуритов
• Изображение молнии в облаке вулканического пепла