Munja je varničko pražnjenje statičkog elektriciteta nakupljenog u grmljavinskim oblacima. Za razliku od pražnjenja na poslu iu svakodnevnom životu, električni naboji akumulirani u oblacima su neproporcionalno veći. Zbog toga je energija iskrističnog pražnjenja – munje i nastalih struja vrlo velika i predstavlja veliku opasnost za ljude, životinje i zgrade. Munja je praćena zvučnim impulsom - grmljavinom. Kombinacija munje i grmljavine naziva se grmljavina.

Oluja- Ovo je izuzetno lep prirodni fenomen. U pravilu, nakon grmljavine vrijeme se popravi, zrak postaje bistar, svjež i čist, zasićen jonima koji nastaju tokom udara groma. Unatoč tome, mora se imati na umu da grmljavina u određenim uvjetima može predstavljati veliku opasnost za ljude. Svaka osoba treba da zna prirodu fenomena grmljavine, pravila ponašanja tokom grmljavine i metode zaštite od groma. Oluja sa grmljavinom je složen atmosferski proces i njegova pojava je uzrokovana stvaranjem kumulonimbusnih oblaka. Jaka oblačnost je posljedica značajne atmosferske nestabilnosti. Grmljavinsko nevrijeme karakteriše jak vjetar, često intenzivna kiša i snijeg, ponegdje sa gradom. Prije grmljavine, "za sat-dva", atmosferski tlak počinje brzo da opada, sve dok vjetar naglo ne poraste, a zatim počne rasti.

Grmljavine se mogu podijeliti na lokalne, frontalne, noćne i planinske. Najčešće se osoba susreće s lokalnim ili termalnim grmljavinom. Vodena para u rastućem toku toplog vazduha kondenzuje se na nadmorskoj visini, oslobađa se mnogo toplote, a tokovi vazduha koji se uzdižu se zagrevaju u poređenju sa okolnim vazduhom, koji se diže u zapremini, sve dok se ne pretvori u grmljavinski oblak. . Veliki grmljavinski oblaci sadrže kristale leda i kapljice vode. Kao rezultat njihove fragmentacije i trenja međusobno i sa zrakom nastaju pozitivni i negativni naboji, pod čijim utjecajem nastaje jako elektrostatičko polje (jačina elektrostatičkog polja može doseći 100.000 V/m). A potencijalna razlika između pojedinih dijelova oblaka, oblaka ili oblaka i zemlje dostiže ogromne vrijednosti. Kada se dostigne kritični električni intenzitet u zraku, dolazi do lavinske jonizacije zraka - pražnjenja munje.

Frontalna grmljavina nastaje kada se masa hladnog zraka kreće u područje gdje preovladava toplo vrijeme. Hladan vazduh istiskuje topli vazduh, pri čemu se potonji diže na visinu od 5-7 km. Topli slojevi zraka prodiru u vrtloge različitih smjerova, formira se škva, snažno trenje između slojeva zraka, što doprinosi nakupljanju električnih naboja. Dužina frontalne grmljavine može doseći 100 km. Za razliku od lokalnih grmljavina, obično postaje hladnije nakon frontalnih grmljavina. Noćne grmljavine su povezane sa hlađenjem tla noću i stvaranjem vrtložnih struja silaznog zraka.

Grmljavine u planinama objašnjavaju se razlikom u sunčevom zračenju kojem su izložene južne i sjeverne padine planina. Noćne i planinske grmljavine su uporne i kratkotrajne. Aktivnost grmljavine varira u različitim područjima naše planete. Svjetski centri oluja: ostrvo Java - 220 grmljavinskih inja godišnje; Ekvatorijalna Afrika - 150; Južni Meksiko - 142; Panama 132; Centralni Brazil - 106. Rusija: Murmansk - 5; Arhangelsk - 10; Sankt Peterburg - 15; Moskva - 20. Po pravilu, što je južnije „za severnu hemisferu Zemlje“ i severnije „za južnu hemisferu Zemlje“, to je veća aktivnost grmljavine. Oluja sa grmljavinom su veoma retka na Arktiku i Antarktiku. Svake godine na Zemlji ima 16 miliona oluja s grmljavinom. Na svaki m2 zemljine površine dolazi 2-3 udara groma godišnje. U tlo najčešće udara grom iz negativno nabijenih oblaka.

Munja se razlikuje po vrsti: linearna, biserna i loptasta. Biserne i kuglaste munje su prilično rijetke pojave. Njihove karakteristike: obična linearna munja, sa kojom se svaka osoba susreće mnogo puta, ima izgled granaste linije. Snaga struje u linearnom kanalu groma je u prosjeku 60 - 170 kA sa strujom od 290 kA; Prosječna munja ima energiju od 0 kW/sat “900 MJ”. Pražnjenje se razvija za nekoliko hiljaditih delova sekunde; pri tako velikim strujama, vazduh u zoni kanala munje se skoro trenutno zagreva do temperature od 30.000 - 33.000°C. Kao rezultat toga, pritisak se oštro primjenjuje, zrak se širi i pojavljuje se udarni val, praćen zvučnim impulsom - grmljavinom. *Biserna munja je veoma retka i lepa pojava. Pojavljuje se odmah nakon linearne munje i postepeno nestaje. Najčešće, pražnjenje biserne munje prati put popravljene. Čini se da je munja udaljena 12 m i podsjeća na bisere nanizane na konop. Biserne munje mogu biti praćene izuzetnim zvučnim efektima.

Kuglaste munje su takođe prilično rijetke. Za hiljade običnih linearnih munja postoje 2-3 loptaste munje. Loptaste munje se, po pravilu, češće pojavljuju pred kraj grmljavine, rjeđe nakon grmljavine. Može imati oblik lopte, elipsoida, kruške, diska ili čak lanca kuglica. Boja munje je crvena, žuta, narandžasto-crvena. Ponekad je munja blistavo bijela sa vrlo oštrim obrisima. Boja je određena sadržajem različitih tvari u zraku. Oblik i boja munje se mogu promijeniti tokom pražnjenja. Nije bilo moguće izmjeriti parametre loptaste munje i simulirati ih u laboratorijskim uslovima. Očigledno, mnogi uočeni neidentifikovani leteći objekti "NLO" su po prirodi slični ili slični loptastim munjama.

Opasni faktori munje: Linearna munja. Zbog činjenice da munju karakteriziraju velike vrijednosti struja, napona i temperature pražnjenja, njen utjecaj na osobu, u pravilu, dovodi do njihove smrti. Godišnje u svijetu u prosjeku oko 3.000 ljudi umre od udara groma, a poznati su i slučajevi da je nekoliko ljudi pogođeno u isto vrijeme. Pražnjenje groma ide putem najmanjeg električnog otpora: ako postavite dva jarbola jedan pored drugog - metalni i visoki drveni, onda će grom najvjerovatnije udariti u metalni jarbol, iako je niži, jer je električna provodljivost metal je viši; grom također mnogo češće pogađa glinovita i vlažna područja od suhih i pješčanih, budući da prvi imaju veću električnu provodljivost; u šumi i munja djeluje selektivno, pogađajući prije svega listopadno drveće kao što su hrast, topola, vrba, jasen, jer sadrže dosta škroba. Četinari - smreka, jela, ariš i listopadna stabla poput lipe, oraha, bukve - sadrže dosta ulja, pa imaju visoku električnu otpornost, a grom ih rjeđe udara.

Od 100 stabala, grom udara: 27 posto topola; 20 posto kruške; 12 posto limete; 8 posto smreke i samo 0,5 posto kedra. Osim što oštećuje ljude i životinje, linearne munje često izazivaju šumske požare, kao i stambene i industrijske objekte, posebno u ruralnim područjima. S tim u vezi, potrebno je poduzeti posebnu zaštitu od linearne munje. Kuglasta munja. Ako je priroda linearne munje jasna, pa je stoga njeno ponašanje predvidljivo, onda priroda loptaste munje još uvijek nije jasna. Opasnost da osobu pogodi loptasta munja je, prije svega, povezana upravo s nedostatkom metoda i pravila za zaštitu ljudi od nje.

Godine 1753. ruski fizičar Georg Wilhelm Richmann, kolega M.V. Lomonosov, poginuo je od kuglaste munje tokom grmljavine dok je istraživao varničko pražnjenje u atmosferi. Mnogo je poznatih slučajeva da ljudi umiru kada naiđu na kugličnu munju. Dramatičan incident dogodio se sa grupom od pet sovjetskih penjača 17. avgusta 1978. godine na Kavkazu na visini od oko 4000 m, gde su se zaustavili da prenoće jedne vedre, hladne noći. U šator penjača uletjela je svijetložuta loptica veličine teniske loptice. Lopta je lebdjela iznad vreća za spavanje u kojima su se nalazili penjači i metodično, po nekom svom planu, prodirala u vreće za spavanje. Svaka takva “posjeta” izazivala je očajnički neljudski plač, ljudi su osjećali jaku bol, kao da su bili opečeni autogenim gasom, gubili su svijest. Nisu mogli pomjerati ni ruke ni noge. Nakon što je lopta nekoliko puta „posetila” vreće za spavanje svakog penjača, nestala je. Svi penjači su zadobili mnogo teških rana. To nisu bile opekotine, već razderotine: mišići su bili istrgnuti u cijelim komadima, sve do kostiju. Jedan od penjača, Oleg Korovin, poginuo je od lopte. Pritom, loptasta munja nije dotakla niti jedan predmet u šatoru, već je samo osakatila ljude.

Ponašanje loptaste munje je nepredvidivo. Odjednom se pojavljuje bilo gdje, uključujući i u zatvorenom prostoru. Uočeni su slučajevi kuglastih munja koje se pojavljuju iz telefonske slušalice, električnog brijača, prekidača, utičnice ili zvučnika. Često ulazi u zgrade kroz cijevi, otvorene prozore i vrata. Veličine kuglastih munja kreću se od nekoliko centimetara do nekoliko metara. Obično lako lebdi ili se kotrlja iznad tla, ponekad skače. Reaguje na vjetar, propuh, rastuće i pokretne zračne struje. Međutim, postojao je slučaj kada loptasta munja nije reagirala na protok zraka.

Kuglasta munja se može pojaviti bez nanošenja štete osobi ili prostoriji, proletjeti kroz prozor i nestati iz sobe kroz otvorena vrata ili dimnjak, leteći pored osobe. Svaki kontakt s njim dovodi do teških ozljeda, opekotina, au većini slučajeva i smrti. Široka munja može eksplodirati. Nastali zračni val može ozlijediti osobu ili dovesti do uništenja zgrade. Poznati su slučajevi eksplozija groma u pećima i dimnjacima, što je dovelo do uništenja ovih potonjih. Prikupljeni dokazi o ponašanju loptaste miopije sugeriraju da u većini slučajeva eksplozije nisu bile opasne, teške posljedice su se dogodile u 10 od 100 slučajeva. Vjeruje se da loptasta munja ima temperaturu od oko 5000°C i može izazvati požar.

`Pravila ponašanja tokom grmljavine:

Mi vidimo bljesak munje gotovo trenutno, dok svjetlost putuje brzinom od 300.000 km/s. Brzina zvuka u zraku je približno 344 m/s, odnosno za oko 3 sekunde zvuk putuje 1 km. Munja je opasna kada bljesak odmah prati udar groma, što znači da je grmljavinski oblak iznad vas, a opasnost od udara groma je najvjerovatnija. Vaše radnje prije i za vrijeme grmljavine treba da budu zimske: napustite kuću, zatvorite prozore, vrata i dimnjake, uvjerite se da nema promaje koja može privući loptaste munje. Za vrijeme grmljavine nemojte paliti peć, jer dim koji izlazi iz dimnjaka ima visoku električnu provodljivost, a povećava se vjerojatnost udara groma u dimnjak koji se diže iznad krova; Za vrijeme grmljavine držite se dalje od električnih instalacija, antena, prozora, vrata i svega ostalog što je povezano s vanjskim okruženjem. Ne sjedite blizu zida pored kojeg je visoko drvo; isključite radio i televizore sa mreže, ne koristite električne aparate i telefone „ovo je posebno važno za ruralna područja“; “i vrijeme je da se prošetamo i sakrijemo u najbližu zgradu. Posebno je opasno nevrijeme sa grmljavinom u polju. Prilikom traženja zaklona dajte prednost velikoj metalnoj konstrukciji ili konstrukciji sa metalnim okvirom, stambenoj zgradi ili fugi u odnosu na građevinu zaštićenu gromobranom; ako se nije moguće sakriti u zgradi, nema potrebe za skrivanjem u malim šupama ili ispod usamljenih stabala; ne zadržavajte se na brdima i otvorenim nezaštićenim mjestima, u blizini metalnih ili mrežastih ograda, velikih metalnih predmeta, mokrih zidova, gromobranskih uzemljenja; u nedostatku zaklona, ​​ležite na tlu, a prednost treba dati suhom pješčanom tlu, daleko od rezervoara; Ako vas grmljavina zatekne u šumi, morate preturati po području s niskim drvećem. Ne možete se skloniti ispod visokog drveća, posebno borova, hrastova i topola. Bolje je da ne bude udaljen više od 30 m od posebnog visokog drveta. Obratite pažnju da li u blizini ima stabala koja su prethodno oštećena grmljavinom ili rascepom. Bolje je kloniti se ovog mjesta. Obilje drveća koje je udario grom ukazuje na to da tlo u ovom području ima visoku električnu provodljivost, a vrlo je vjerojatan udar groma u muljevito nevrijeme, ne možete biti na vodi i ne možete plivati ​​ili pecati u blizini vode . Potrebno je udaljiti se dalje od beretke, a u planinama se udaljiti od planinskih grebena oštrih visokih preskoka i vrhova. Kada se grmljavina približava u planinama, morate ići što je moguće niže. Sakupite metalne predmete - klinove za penjanje, cepine, lonce - u ruksak i spustite ih na užetu 20-30 m niz padinu; za vrijeme grmljavine nemojte se baviti sportom na otvorenom ili trčati, jer se vjeruje da znoj i brzi pokreti "privuku" munje; ako vas zadesi grmljavina na biciklu ili motociklu, zaustavite vožnju, ostavite ih i sačekajte grmljavinu na udaljenosti od oko 30 m od njih; Ako vas grmljavina zatekne u vašem automobilu, ne morate ga napustiti. Potrebno je zatvoriti prozore i spustiti auto antenu. Nije preporučljivo voziti automobil za vrijeme grmljavine, jer grmljavinsko nevrijeme obično prati kiša, što otežava vidljivost na putu, a bljesak munje može zaslijepiti i izazvati strah i, kao rezultat, nesreću; Kada naiđete na kugličnu munju, nemojte pokazivati ​​nikakvu aktivnost prema njoj, ako je moguće, ostanite mirni i ne pomjerajte se. Nema potrebe da joj prilazite niti je nečim dodirujete, jer... može doći do eksplozije. Ne treba bježati od loptaste munje, jer to može uzrokovati da ona teče s rezultirajućim strujanjem zraka.

Zaštita od groma:

Efikasno sredstvo zaštite od groma je gromobran. Prioritet izuma gromobrana pripada Amerikancu Bendžaminu Franklinu "1749". Nešto kasnije, 1758. godine, nezavisno od njega, gromobran je izumio M.V. Lomonosov. Gromobranska zaštita ugradnjom gromobrana zasniva se na svojstvu groma da udara u najviše i dobro utemeljene metalne konstrukcije. Gromobran se sastoji od tri glavna dijela: zračnog terminala koji prima udar groma; strujni provodnik koji povezuje gromobran sa elektrodom uzemljenja, kroz koju struja groma teče u zemlju. Najčešći tipovi zračnih terminala su šipka i kabel. Gromobrane se dijele na: jednostruke, dvostruke i višestruke.

Oko gromobrana formira se zaštitna zona, odnosno prostor unutar kojeg je zgrada ili bilo koji drugi objekat zaštićen od direktnog udara groma. Stepen zaštite na ovim prostorima je veći od 95 posto. To znači da je od 100 udara groma moguće manje od 5 udaraca u zaštićeni objekt; Zaštitna zona je ograničena generatricom dva čunjeva, od kojih jedan ima visinu h jednaku visini gromobrana i poluprečnik osnove R = 0,75 h, a drugi visinu 0,8 h i poluprečnik osnove od 1,5 h “sa osnovnim polumjerom drugog konusa R = h efikasnost zaštite je osigurana na 99 posto.”

Gromobrani se izrađuju od čelika bilo kojeg profila, obično okruglog, poprečnog presjeka od najmanje 100 mm2 i dužine od najmanje 200 mm. Za zaštitu od korozije obojene su. Gromobrani od kablovskih gromobrana izrađuju se od metalnih kablova prečnika oko 7 mm. Strujni provodnici moraju izdržati toplotu veoma velikih struja groma koje teku u kratkom vremenskom periodu, pa su napravljeni od metala sa malim otporom. Presjek strujnih provodnika u zraku ne smije biti manji od 48 mm2, au zemlji - 160 mm2 Uzemljivači su najvažniji element gromobranske zaštite. Njihova je svrha pružiti dovoljno mali otpor širenju struje groma u zemlji. Kao uzemljivač možete koristiti metalne cijevi, ploče, namotaje žice i mreže, komade grabežljive armature ukopane u zemlju do dubine od 2 - 2,5 m. Preporučljivo je ugraditi gromobrane na brdima kako biste skratili put groma i povećati veličinu zaštitne zone Dimnjaci, zabati, izbočine na krovu, televizijske antene moraju biti uzemljene pomoću strujnih provodnika, a stepenice koje vode do krova trebaju biti spojene na strujni provodnik ili odvojeno uzemljene.

Pražnjenja groma ( munja) je najčešći izvor prirodnih snažnih elektromagnetnih polja. Munja je vrsta gasnog pražnjenja sa veoma velikom dužinom iskre. Ukupna dužina kanala munje doseže nekoliko kilometara, a značajan dio ovog kanala nalazi se unutar grmljavinskog oblaka. Munja Uzrok munje je stvaranje velikog volumetrijskog električnog naboja.

Obicno izvor munje su grmljavinski kumulonimbusi koji nose akumulaciju pozitivnih i negativnih električnih naboja u gornjim i donjim dijelovima oblaka i formiraju električna polja sve jačine oko ovog oblaka. Formiranje takvih prostornih naboja različitih polariteta u oblaku (polarizacija oblaka) povezano je sa kondenzacijom usled hlađenja vodene pare uzdižućih tokova toplog vazduha na pozitivne i negativne jone (kondenzacioni centri) i odvajanjem naelektrisanih kapljica vlage u oblak pod uticajem intenzivnih uzlaznih toplotnih strujanja vazduha. Zbog činjenice da se u oblaku formira nekoliko klastera naelektrisanja izolovanih jedan od drugog (u donjem delu oblaka se akumuliraju pretežno naboji negativnog polariteta).

Pražnjenja groma mogu se podijeliti u nekoliko tipova na osnovu vanjskih znakova. Običan tip - linearne munje, sa varijantama: vrpca, rukola, cik-cak i razgranata. Najrjeđa vrsta pražnjenja je kuglična munja. Poznata su pražnjenja koja se zovu "Vatra Svetog Elma" i "Sjaj Anda". Munja se obično javlja više puta, tj. sastoji se od nekoliko pojedinačnih pražnjenja koja se razvijaju duž istog puta, a svako pražnjenje, baš kao i pražnjenje dobiveno u laboratorijskim uvjetima, počinje vodećim i završava obrnutim (glavnim) pražnjenjem. Brzina spuštanja predvodnika prvog pojedinačnog pražnjenja je približno 1500 km/s, brzina predvodnika narednih pražnjenja dostiže 2000 km/s, a brzina obrnutog pražnjenja varira unutar 15000 -150000 km/s, tj. 0,05 do 0,5 brzina Sveta. Vodeći kanal, kao i kanal bilo kojeg streamera, ispunjen je plazmom i stoga ima određenu provodljivost.

Gornji kraj vodećeg kanala povezan je sa jednim od naelektrisanih centara u oblaku, pa se deo naelektrisanja ovog centra sliva u vodeći kanal. Raspodjela naboja u kanalu treba biti neravnomjerna, povećavajući se prema njegovom kraju. Međutim, neka indirektna mjerenja sugeriraju da je apsolutna vrijednost naboja na vodećim glavama mala i, u prvoj aproksimaciji, kanal se može smatrati ravnomjerno nabijenim s linearnom gustinom naboja S. Ukupni naboj u vodećim kanalu u ovom slučaju je jednako Q = S*l, gdje je l dužina kanala, a njegova vrijednost je obično oko 10% vrijednosti naelektrisanja koje teče u zemlju tokom jednog pražnjenja groma. U 70-80% svih slučajeva ovo punjenje ima negativan polaritet. Kako se vodeći kanal kreće, pod uticajem električnog polja koje stvara u zemlji, naelektrisanja se pomeraju, a naelektrisanja suprotnog znaka od vodećih naboja (obično pozitivni naboji) teže da se nalaze što bliže glavi vođe. kanal. U slučaju homogenog tla, ova naelektrisanja se akumuliraju direktno ispod vodećeg kanala.

Ako je tlo heterogeno i njegov glavni dio ima visoku otpornost, naboji se koncentrišu u područjima s visokom provodljivošću (rijeke, podzemne vode). U prisustvu uzemljenih uzdignutih objekata (gromobrani, dimnjaci, visoke zgrade, stabla natopljena kišom), naboji se povlače na vrh objekta, stvarajući tu značajnu snagu polja. U prvim fazama razvoja vodećeg kanala, jačina električnog polja na njegovom čelu određena je vlastitim nabojima vođe i klasterima svemirskih naboja koji se nalaze ispod oblaka. Putanja vođe nije povezana sa zemaljskim objektima. Kako se vođa spušta, nakupine naelektrisanja na tlu i na povišenim objektima počinju da imaju sve veći uticaj. Počevši od određene visine glave vođe (visine orijentacije), jačina polja u jednom od pravaca se pokazuje najvećom, a vođa je orijentisan prema jednom od prizemnih objekata. Naravno, u ovom slučaju su pretežno zahvaćeni povišeni objekti i površine zemljišta sa povećanom provodljivošću (selektivna osjetljivost). Od vrlo visokih objekata razvijaju se kontra vođe prema vođi, čije prisustvo pomaže da se munja usmjeri prema datom objektu.

Nakon što vodeći kanal dođe do tla ili kontra vođe, počinje obrnuto pražnjenje, tokom kojeg vodeći kanal poprima potencijal koji je skoro jednak potencijalu zemlje. Na čelu obrnutog pražnjenja koje se razvija prema gore nalazi se područje povećane jakosti električnog polja, pod utjecajem kojeg dolazi do restrukturiranja kanala, praćenog povećanjem gustoće naboja plazme od 10^13 - 10 ^14 do 10^16 - 10^19 1/m3, zbog čega se provodljivost kanala povećava najmanje 100 puta. Tokom razvoja obrnutog pražnjenja, struja iM = v prolazi kroz mjesto udara, gdje je v brzina obrnutog pražnjenja. Proces koji se javlja prilikom prelaska vodećeg pražnjenja u obrnuto pražnjenje je na mnogo načina sličan procesu kratkog spoja vertikalno nabijene žice na masu.

Ako je nabijena žica spojena na masu kroz otpor r, tada je struja u tački uzemljenja jednaka: gdje je z = karakteristična impedansa žice. Dakle, čak i za vrijeme pražnjenja groma, struja na mjestu udara će biti jednaka v samo ako je otpor uzemljenja nula. Kada su otpori uzemljenja različiti od nule, struja na mjestu udara se smanjuje. Prilično je teško kvantificirati ovo smanjenje, budući da se valna impedansa kanala munje može samo grubo procijeniti. Postoji razlog za vjerovanje da karakteristična impedansa kanala munje opada sa povećanjem struje, pri čemu je prosječna vrijednost približno 200 - 300 Ohma. U ovom slučaju, kada se otpor uzemljenja objekta promijeni od 0 do 30 Ohma, struja u objektu se mijenja za samo 10%. U nastavku ćemo takve objekte zvati dobro uzemljenima i pretpostaviti da kroz njih prolazi puna struja groma iM = v. Osnovni parametri munje i intenzitet aktivnosti grmljavine Munje sa jakim strujama se javljaju izuzetno retko. Tako se munja sa strujama od 200 kA javlja u 0,7...1,0% slučajeva od ukupnog broja uočenih pražnjenja.

Broj slučajeva udara groma sa trenutnom vrijednošću od 20 kA je oko 50%. Stoga je uobičajeno da se vrijednosti amplituda struja groma prikazuju u obliku krivulja vjerojatnosti (funkcija distribucije), za koje se po ordinatnoj osi iscrtava vjerovatnoća pojave struja groma sa maksimalnom vrijednošću. Glavna kvantitativna karakteristika munje je struja koja teče kroz zahvaćeni objekat, koju karakteriše maksimalna vrednost iM, prosečna strmina fronta i trajanje impulsa ti, koje je jednako vremenu pada struje na polovinu maksimalne vrednosti. . Trenutno je dostupna najveća količina podataka o maksimalnim vrijednostima struje groma, čije mjerenje provode najjednostavniji mjerni instrumenti - magnetni rekorderi, koji su cilindrične šipke izrađene od čeličnih strugotina ili žica utisnutih u plastiku. Magnetski snimači se postavljaju u blizini visokih objekata (gromobrani, nosači dalekovoda) i nalaze se duž linija magnetnog polja koje nastaju kada struja groma prolazi kroz objekat. Budući da se za proizvodnju rekordera koriste materijali sa velikom koercitivnom silom, oni zadržavaju veliku zaostalu magnetizaciju.

Mjerenjem ove magnetizacije moguće je odrediti maksimalnu vrijednost struje magnetiziranja pomoću kalibracijskih krivulja. Mjerenja magnetnim rekorderima ne daju veliku tačnost, ali se ovaj nedostatak djelimično nadoknađuje ogromnim brojem mjerenja, kojih se trenutno broji u desetinama hiljada. Postavljanjem okvira zatvorenog za induktivni kalem u blizini zahvaćenog objekta, možete izmjeriti nagib struje groma pomoću magnetnog snimača smještenog unutar zavojnice. Mjerenja su pokazala da struje groma uvelike variraju od nekoliko kiloampera do stotina kiloampera, pa se rezultati mjerenja prikazuju u obliku krivulja vjerovatnoće (funkcije distribucije) struja groma, na kojima je vjerovatnoća struje groma sa maksimalnom vrijednošću koja prelazi vrijednost naznačeno je ucrtano na osi apscise.

U Ukrajini se pri proračunu zaštite od groma koristi kriva za planinska područja, ordinate krivulje su smanjene za 2 puta, jer se na kratkim udaljenostima od tla do oblaka munje javljaju pri manjoj gustini naelektrisanja u klasterima. odnosno smanjuje se vjerovatnoća velikih struja. Mnogo je teže eksperimentalno odrediti strminu i trajanje impulsa struje groma, pa je količina eksperimentalnih podataka o ovim parametrima relativno mala. Trajanje impulsa struje groma uglavnom je određeno vremenom širenja obrnutog pražnjenja od tla do oblaka i stoga varira u relativno uskom rasponu od 20 do 80-100 μs. Prosečno trajanje impulsa struje groma je blizu 50 μs, što je odredilo izbor standardnog impulsa.

Najvažniji sa stanovišta procene otpornosti OIE na munje su: količina naelektrisanja preneta munjom, struja u kanalu groma, broj ponovljenih udara duž jednog kanala i intenzitet aktivnosti groma. Svi ovi parametri nisu jednoznačno određeni i vjerovatno su po prirodi. Naboj koji prenosi munja fluktuira tokom procesa pražnjenja u rasponu od frakcija kulona do nekoliko desetina kulona. Prosječno naelektrisanje palo u zemlju ponovljenom munjom je 15 - 25 C. S obzirom na to da u prosjeku pražnjenje groma sadrži tri komponente, dakle, tokom jedne komponente, oko 5 - 8 C se prenosi na tlo. Od toga se oko 60% ukupne date akumulacije naelektrisanja sliva u vodeći kanal, što iznosi 3 - 5 C. Udar groma u ravne delove zemljine površine nosi naelektrisanje od 10 - 50 C (u proseku 25 C), sa udarima groma u planinama - naelektrisanje od 30 - 100 C (u proseku 60 C), sa pražnjenjima u televizor kule napunjenost dostiže 160 C.

Kada grom udari u zemlju, velika većina (85 - 90%) prenosi negativan naboj na zemlju. Naelektrisanje koje teče u zemlju tokom višestrukih munja varira od delića kulona do 100 C ili više. Prosječna vrijednost ovog naboja je blizu 20 C. Čini se da naelektrisanje koje se oslobađa u zemlju tokom grmljavine igra značajnu ulogu u održavanju negativnog naboja zemlje. Intenzitet aktivnosti grmljavine u različitim klimatskim regijama uvelike varira. Po pravilu, broj grmljavine tokom cijele godine je minimalan u sjevernim krajevima i postepeno se povećava prema jugu, gdje povećana vlažnost zraka i visoke temperature doprinose stvaranju grmljavinskih oblaka. Međutim, ovaj trend se ne prati uvijek. Postoje centri aktivnosti grmljavine u srednjim geografskim širinama (na primjer, u Kijevskoj regiji), gdje se stvaraju povoljni uslovi za stvaranje lokalnih grmljavina.

Intenzitet aktivnosti grmljavine obično se karakteriše brojem grmljavinskih dana u godini ili ukupnim godišnjim trajanjem grmljavine u satima. Posljednja karakteristika je ispravnija, jer broj udara groma u tlo ne ovisi o broju grmljavina, već o njihovom ukupnom trajanju. Broj grmljavinskih dana ili sati u godini utvrđuje se na osnovu dugotrajnih osmatranja meteoroloških stanica, čija generalizacija omogućava crtanje karata grmljavinske aktivnosti, na kojima su ucrtane linije jednakog trajanja grmljavine - izokeranske linije. . Prosečno trajanje grmljavinskog nevremena za jedan grmljavinski dan za teritoriju evropskog dela Rusije i Ukrajine je 1,5-2 sata.

Munja je iskrista pražnjenje statičkog elektriciteta nakupljenog u grmljavinskim oblacima. Za razliku od naboja koji nastaju na poslu iu svakodnevnom životu, električni naboji akumulirani u oblacima su nesrazmjerno veći. stoga je energija iskrističnog pražnjenja – munje i struje koje iz toga proizilaze vrlo visoke i predstavljaju veliku opasnost za ljude, životinje i zgrade. munja je praćena zvučnim impulsom - grmljavinom. Kombinacija munje i grmljavine naziva se grmljavina.

Grmljavina je izuzetno lijep prirodni fenomen. U pravilu, nakon grmljavine vrijeme se popravi, zrak postaje proziran, svjež i čist, zasićen jonima koji nastaju pri udarima groma.
Unatoč tome, mora se imati na umu da grmljavina u određenim uvjetima može predstavljati veliku opasnost za ljude. Svaka osoba treba da zna prirodu fenomena grmljavine, pravila ponašanja tokom grmljavine i metode zaštite od groma.

Oluja sa grmljavinom je složen atmosferski proces, a njegova pojava uzrokovana je stvaranjem kumulonimbusnih oblaka. jaka oblačnost je posljedica značajne atmosferske nestabilnosti. Grmljavinsko nevrijeme karakteriše jak vjetar, često intenzivna kiša (snijeg), ponegdje sa gradom. prije grmljavine (sat ili dva prije grmljavine), atmosferski tlak počinje brzo opadati dok vjetar naglo ne poraste, a zatim počinje rasti.

Grmljavine se mogu podijeliti na lokalne, frontalne, noćne i planinske. najčešće se osoba susreće s lokalnim ili termalnim grmljavinom. Ove grmljavine se javljaju samo po vrućem vremenu sa visokom atmosferskom vlažnošću. Po pravilu se javljaju ljeti u podne ili popodne (12-16 sati). vodena para u rastućem toku toplog vazduha kondenzuje se na nadmorskoj visini, oslobađajući mnogo toplote i zagrijavajući tokove vazduha koji se uzdižu. U poređenju sa okolnim vazduhom, vazduh koji se diže je topliji i povećava se u zapremini dok ne postane grmljavinski oblak. Kristali leda i kapljice vode neprestano lebde u velikim grmljavinskim oblacima. kao rezultat njihove fragmentacije i trenja međusobno i sa zrakom nastaju pozitivni i negativni naboji, pod čijim utjecajem nastaje jako elektrostatičko polje (jačina elektrostatičkog polja može doseći 100 000 V/m). a potencijalna razlika između pojedinih dijelova oblaka, oblaka ili oblaka i zemlje dostiže ogromne vrijednosti. Kada se dostigne kritični intenzitet električnog zraka, dolazi do lavinske jonizacije zraka - pražnjenja munje.

Frontalna grmljavina nastaje kada se masa hladnog zraka kreće u područje gdje preovladava toplo vrijeme. hladni vazduh istiskuje topli vazduh, pri čemu se potonji diže na visinu od 5-7 km. topli slojevi zraka prodiru u vrtloge različitih smjerova, formira se škva, snažno trenje između slojeva zraka, što doprinosi nakupljanju električnih naboja. Dužina frontalne grmljavine može doseći 100 km. Za razliku od lokalnih grmljavina, obično postaje hladnije nakon frontalnih grmljavina.
noćna grmljavina povezana je sa hlađenjem tla noću i stvaranjem vrtložnih struja vazduha koji se diže.
grmljavine u planinama objašnjavaju se razlikom u sunčevom zračenju kojem su izložene južne i sjeverne padine planina. noćne i planinske grmljavine su slabe i kratkotrajne.

Aktivnost grmljavine u različitim područjima naše planete je različita. svjetski centri oluja: ostrvo Java - 220, ekvatorijalna Afrika - 150, južni Meksiko - 142, Panama - 132, centralni Brazil - 106 grmljavinskih dana godišnje. Rusija: Murmansk - 5, Arhangelsk - 10, Sankt Peterburg - 15, Moskva - 20 grmljavinskih dana u godini.

Po pravilu, što idete južnije (za sjevernu hemisferu Zemlje) i što je sjevernije (za južnu hemisferu Zemlje), to je veća aktivnost grmljavine. Oluja sa grmljavinom su veoma retka na Arktiku i Antarktiku. Godišnje se na Zemlji dogodi 16 miliona oluja s grmljavinom. Na svaki kvadratni kilometar Zemljine površine dolazi 2-3 udara groma godišnje. U tlo najčešće udara grom iz negativno nabijenih oblaka.
Prema vrsti munje, munje se dijele na linearne, biserne i loptaste. Biserne i kuglaste munje su prilično rijetke pojave.

Često linearne munje, sa kojim se svaka osoba susreće mnogo puta, izgleda kao linija grananja. Snaga struje u linearnom kanalu groma je u prosjeku 60 - 170 kA sa strujom od 290 kA; Prosječna munja nosi energiju od 250 kW/sat (900 MJ). energija se uglavnom ostvaruje u obliku svjetlosne, toplinske i zvučne energije.

Pražnjenje se razvija za nekoliko hiljaditih delova sekunde; pri tako visokim strujama, zrak u zoni kanala groma gotovo se trenutno zagrijava do temperature od 30.000-33.000 ° C. Kao rezultat toga, pritisak naglo raste, zrak se širi - pojavljuje se udarni val, praćen zvukom puls - grmljavina.

Prije i za vrijeme grmljavine, povremeno u mraku na vrhovima visokih šiljatih objekata (vrhovi drveća, jarboli, vrhovi oštrih stijena u planinama, krstovi crkava, gromobrani, ponekad u planinama na glavama ljudi, podignute ruke ili životinje) može se posmatrati sjaj koji je dobio naziv "Vatra svetog Elma". ovo ime su u davna vremena dali mornari koji su posmatrali sjaj na vrhovima jarbola jedrenjaka.

Sjaj nastaje zbog činjenice da je na visokim, šiljatim objektima jakost električnog polja stvorena statičkim električnim nabojem oblaka posebno velika; kao rezultat, počinje jonizacija vazduha, javlja se usijano pražnjenje i pojavljuju se crvenkasti jezici sjaja koji se povremeno skraćuju i ponovo izdužuju. Ne treba pokušavati da ugasite ove požare, jer nema sagorevanja. pri velikoj jakosti električnog polja može se pojaviti hrpa svijetlećih niti - koronsko pražnjenje, koje je popraćeno šištanjem. Linearne munje se povremeno mogu pojaviti iu odsustvu grmljavinskih oblaka. Nije slučajno da je nastala izreka “grm iz vedra neba”.

biserni patent zatvarač veoma retka i lepa pojava. pojavljuje se odmah nakon linearne munje i postepeno nestaje. Pretežno, biserno pražnjenje munje prati linearnu putanju. munja ima izgled svjetlećih kuglica koje se nalaze na udaljenosti od 7-12 m jedna od druge, nalik biserima nanizanim na konac. Biserne munje mogu biti praćene značajnim zvučnim efektima.

loptaste munje takođe prilično retko. na hiljadu običnih linearnih munja ima 2-3 kuglaste munje. kuglasta munja se po pravilu pojavljuje za vrijeme grmljavine, češće pred kraj, rjeđe nakon grmljavine. javlja se, ali vrlo rijetko, u potpunom odsustvu fenomena grmljavine. može imati oblik lopte, elipsoida, kruške, diska ili čak lanca povezanih kuglica. boja munje je crvena, žuta, narandžasto-crvena, okružena svetlećim velom. ponekad je munja blistavo bijela sa vrlo oštrim obrisima. boja je određena sadržajem različitih supstanci u vazduhu. Oblik i boja munje se mogu promijeniti tokom pražnjenja. Nije bilo moguće izmjeriti parametre loptaste munje i simulirati ih u laboratorijskim uslovima. Očigledno, mnogi uočeni neidentifikovani leteći objekti (NLO) su po prirodi slični ili slični loptastim munjama. Možete pročitati više o prirodi loptaste munje

Svake sekunde, otprilike 700 munje, a svake godine oko 3000 ljudi umiru od udara groma. Fizička priroda munje nije u potpunosti objašnjena, a većina ljudi ima samo grubu predstavu o tome šta je to. Neka pražnjenja se sudaraju u oblacima, ili tako nešto. Danas smo se obratili našim piscima fizike da saznamo više o prirodi munja. Kako se pojavljuju munje, gdje munja udara i zašto grmljavina grmi. Nakon čitanja članka, znat ćete odgovor na ova i mnoga druga pitanja.

Šta je munja

Munja– varničko električno pražnjenje u atmosferi.

Električno pražnjenje je proces strujanja u mediju povezan sa značajnim povećanjem njegove električne provodljivosti u odnosu na normalno stanje. Postoje različite vrste električnih pražnjenja u plinu: iskra, arc, tinjajući.

Varničko pražnjenje nastaje pri atmosferskom pritisku i praćeno je karakterističnom iskricom. Varničko pražnjenje je skup filamentnih varničkih kanala koji nestaju i zamjenjuju jedan drugog. Spark kanali se također nazivaju streamers. Kanali za varnice su ispunjeni jonizovanim gasom, odnosno plazmom. Munja je ogromna iskra, a grmljavina je veoma glasan prasak. Ali to nije tako jednostavno.

Fizička priroda munje

Kako se objašnjava nastanak munja? Sistem oblak-zemlja ili oblak-oblak To je vrsta kondenzatora. Vazduh igra ulogu dielektrika između oblaka. Dno oblaka ima negativan naboj. Kada postoji dovoljna razlika potencijala između oblaka i tla, nastaju uslovi u kojima se u prirodi pojavljuju munje.

Step Leader

Prije glavnog bljeska munje može se uočiti mala tačka koja se kreće od oblaka do tla. Ovo je takozvani stepenasti vođa. Elektroni, pod uticajem razlike potencijala, počinju da se kreću prema zemlji. Dok se kreću, sudaraju se s molekulima zraka, ionizirajući ih. Od oblaka do tla, takoreći je položen jonizirani kanal. Zbog jonizacije zraka slobodnim elektronima, električna provodljivost u zoni putanje vođe značajno se povećava. Vođa, takoreći, utire put glavnom pražnjenju, krećući se od jedne elektrode (oblaka) do druge (zemlje). Ionizacija se odvija neravnomjerno, tako da se vođa može granati.

Backfire

U trenutku kada vođa priđe zemlji, napetost na njegovom kraju raste. Reakciona traka (kanal) se izbacuje sa zemlje ili sa objekata koji strše iznad površine (drveće, krovovi zgrada) prema vođi. Ovo svojstvo groma se koristi za zaštitu od nje ugradnjom gromobrana. Zašto grom udara u osobu ili drvo? U stvari, nije ju briga gde da udari. Na kraju krajeva, munja traži najkraći put između zemlje i neba. Zbog toga je opasno biti u ravnici ili na površini vode za vrijeme grmljavine.

Kada vođa dođe do tla, struja počinje da teče kroz položeni kanal. U ovom trenutku se opaža glavni bljesak munje, praćen naglim povećanjem snage struje i oslobađanja energije. Ovdje je relevantno pitanje, odakle dolazi munja? Zanimljivo je da se vođa širi od oblaka do zemlje, ali suprotni sjajni bljesak, koji smo navikli da vidimo, širi se od zemlje do oblaka. Ispravnije je reći da munja ne dolazi s neba na zemlju, već se javlja između njih.

Zašto grmi munja?

Grmljavina je rezultat udarnog talasa koji nastaje brzim širenjem jonizovanih kanala. Zašto prvo vidimo munje, a zatim čujemo grmljavinu? Sve je u razlici između brzina zvuka (340,29 m/s) i svjetlosti (299,792,458 m/s). Brojeći sekunde između grmljavine i munje i množeći ih sa brzinom zvuka, možete saznati na kojoj udaljenosti od vas je munja udarila.

Trebate rad o atmosferskoj fizici? Za naše čitaoce sada postoji popust od 10%. bilo koju vrstu posla

Vrste munja i činjenice o munjama

Munja između neba i zemlje nije najčešća munja. Najčešće se munje pojavljuju između oblaka i ne predstavljaju prijetnju. Pored zemaljskih i unutar-oblačnih munja, postoje munje koje se formiraju u gornjim slojevima atmosfere. Koje vrste munja postoje u prirodi?

• Intracloud lightning;
• Kuglaste munje;
• "Vilenjak";
• Jets;
• Sprites.

Posljednje tri vrste munja ne mogu se promatrati bez posebnih instrumenata, jer se formiraju na nadmorskoj visini od 40 kilometara i više.

Evo nekoliko činjenica o munjama:

• Dužina najduže zabilježene munje na Zemlji je bila 321 km. Ova munja je uočena u Oklahomi 2007.
• Najduža munja je trajala 7,74 sekundi i zabilježen je u Alpima.
• Munja se formira ne samo na zemlja. Znamo sigurno za upaljene munje Venera, Jupiter, Saturn I Uran. Saturnova munja je milione puta snažnija od Zemljine.
• Jačina struje u munjama može doseći stotine hiljada ampera, a napon može doseći milijarde volti.
• Temperatura kanala munje može dostići 30000 stepeni Celzijusa je in 6 puta temperaturu površine Sunca.

Kuglasta munja

Kuglasta munja je posebna vrsta munje, čija priroda ostaje misterija. Takva munja je svijetleći objekt u obliku lopte koja se kreće u zraku. Prema ograničenim dokazima, loptasta munja se može kretati nepredvidivom putanjom, podijeliti se na manje munje, eksplodirati ili jednostavno neočekivano nestati. Postoji mnogo hipoteza o poreklu loptaste munje, ali nijedna se ne može smatrati pouzdanom. Činjenica - niko ne zna kako se pojavljuju loptaste munje. Neke hipoteze svode promatranje ovog fenomena na halucinacije. Kuglaste munje nikada nisu uočene u laboratorijskim uslovima. Svi naučnici mogu biti zadovoljni iskazima očevidaca.

Na kraju, pozivamo vas da pogledate video i podsjetimo vas: ako vam kurs ili test padne na glavu poput munje po sunčanom danu, nema potrebe da očajavate. Stručnjaci studentskog servisa pomažu studentima od 2000. godine. Potražite kvalifikovanu pomoć u bilo kom trenutku. 24 sati dnevno, 7 dana u nedelji spremni smo da vam pomognemo.

Često mislimo da je električna energija nešto što se proizvodi samo u elektranama, a nikako u vlaknastim masama vodenih oblaka, koji su toliko razrijeđeni da lako možete zabiti ruku u njih. Međutim, u oblacima postoji elektricitet, baš kao što ga ima i u ljudskom tijelu.

Priroda električne energije

Sva tijela su napravljena od atoma – od oblaka i drveća do ljudskog tijela. Svaki atom ima jezgro koje sadrži pozitivno nabijene protone i neutralne neutrone. Izuzetak je najjednostavniji atom vodika, u čijem jezgru nema neutrona, već samo jedan proton.

Negativno nabijeni elektroni kruže oko jezgra. Pozitivni i negativni naboji se međusobno privlače, pa se elektroni okreću oko jezgre atoma, kao pčele oko slatke pite. Privlačenje između protona i elektrona nastaje zbog elektromagnetnih sila. Dakle, struja je prisutna svuda gde pogledamo. Kao što vidimo, on je takođe sadržan u atomima.

Zanimljiva činjenica: Priroda munje leži u elektricitetu sadržanom u oblacima.

U normalnim uslovima, pozitivni i negativni naboji svakog atoma međusobno se balansiraju, tako da tijela koja se sastoje od atoma obično ne nose nikakav neto naboj – ni pozitivan ni negativan. Kao rezultat toga, kontakt s drugim predmetima ne uzrokuje električno pražnjenje. Ali ponekad ravnoteža električnih naboja u tijelima može biti poremećena. To možete i sami iskusiti dok ste kod kuće tokom hladnog zimskog dana. Kuća je vrlo suha i vruća. Ti, šetajući se bosim nogama, hodaš po palati. Bez vašeg znanja, neki od elektrona sa vaših tabana prešli su na atome tepiha.

Povezani materijali:

Zašto je pritisak nizak kada je oblačno, a visok kada je vedro?

Sada nosite električni naboj jer broj protona i elektrona u vašim atomima više nije uravnotežen. Sada pokušajte zgrabiti metalnu kvaku vrata. Između vas i nje će preskočiti iskra i osjetit ćete strujni udar. Ono što se dogodilo je da vaše tijelo, koje nema dovoljno elektrona da postigne električnu ravnotežu, nastoji da uspostavi ravnotežu putem sila elektromagnetne privlačnosti. I restauriran je. Između ruke i kvake na vratima je tok elektrona usmjeren prema ruci. Da je soba mračna, vidjeli biste iskre. Svjetlost je vidljiva jer elektroni, kada skaču, emituju kvante svjetlosti. Ako je prostorija tiha, čut ćete lagano pucketanje.

Struja nas svuda okružuje i sadržana je u svim tijelima. Oblaci u tom smislu nisu izuzetak. Na pozadini plavog neba izgledaju vrlo bezopasno. Ali baš kao i vi u sobi, oni mogu nositi električni naboj. Ako jeste, pazite! Kada oblak uspostavi električnu ravnotežu u sebi, izbija cijeli vatromet.

Povezani materijali:

Kako nastaje grad?

Kako se pojavljuju munje?

Evo šta se dešava: snažne vazdušne struje neprestano kruže u mračnom, ogromnom grmljavinskom oblaku, gurajući zajedno različite čestice - zrnca okeanske soli, prašine i tako dalje. Kao što se vaši tabani, kada se trljaju o tepih, oslobađaju od elektrona, čestice u oblaku, kada se sudare, oslobađaju se od elektrona, koji skaču na druge čestice. Tako dolazi do preraspodjele naboja. Neke čestice koje su izgubile svoje elektrone imaju pozitivan naboj, dok druge koje su preuzele dodatne elektrone sada imaju negativan naboj.

Iz razloga koji nisu sasvim jasni, teže čestice postaju negativno nabijene, dok lakše čestice postaju pozitivno. Dakle, teži donji dio oblaka postaje negativno nabijen. Negativno nabijeni donji dio oblaka gura elektrone prema tlu, jer se slični naboji međusobno odbijaju. Tako se ispod oblaka formira pozitivno nabijeni dio zemljine površine. Zatim, po potpuno istom principu da iskra skače između vas i kvake, ista iskra će skočiti između oblaka i zemlje, samo vrlo velika i moćna - ovo je munja. Elektroni lete ogromnim cik-cak prema zemlji, pronalazeći tamo svoje protone. Umjesto jedva čujnog pucketanja, čuje se snažan udar grmljavine.