Jak dlouho trvá blesk?

Jev, jako je bouřka, je děsivý i fascinující. Záblesky blesků prorážely potemnělou oblohu a hrozné dunění hromu. V dávných dobách si lidé mysleli, že tak bohové projevují svůj hněv na obyvatele Země. V současné době může věda poskytnout přesný popis a vysvětlení tohoto přírodního jevu.

Jak se objevují blesky a hromy: stručný popis jevu

Výboj jiskry

Blesk – toto je gigantický elektrický výboj, vždy doprovázený jasným zábleskem a zvukem dunění – hrom. Blesk je zřídka jediný, obvykle se pohybuje od 2-3 do několika desítek výbojů. Vznik tohoto jevu je možný v oblacích cumulonimbus nebo nimbostratus obrovské velikosti (až 7 km na výšku). Takové mraky lze snadno odlišit od ostatních podle jejich syté tmavě modré barvy.

Blesk může vytvořit:

1. Uvnitř jednoho mraku.
2. Mezi sousedními elektrifikovanými mraky.
3. Mezi mraky a povrchem země.

Bouřkové mraky se skládají z páry, která v horních vrstvách oblaku vlivem nízké teploty kondenzuje ve formě ledových krystalků. Aby se z mraku stala bouřka, musí se ledové krystalky v něm začít aktivně pohybovat. To je usnadněno prouděním teplého vzduchu stoupajícím z vyhřívaného povrchu. Teplé vzduchové hmoty nesou nahoru menší ledové krystaly, které se srážejí s většími. V důsledku tohoto procesu se malé krystaly nabijí kladně, zatímco velké krystaly se nabíjejí záporně.

V tomto případě jsou malé ledové krystaly koncentrovány v horní části mraku, které se stávají kladně nabité, a velké – ve spodní, záporně nabité. Síla elektrického pole v takovém oblaku dosahuje obrovských hodnot: 1 milion voltů na 1 metr. Když se opačně nabité vrstvy dostanou do kontaktu v místech srážky, ionty a elektrony vytvoří kanál, všechny nabité částice se vrhnou dolů a vytvoří se silný elektrický výboj – blesk.

Výsledný kanál se zahřeje až na 30000 XNUMX stupňů Celsia a produkuje jasné světlo, které je viditelné na zlomek sekundy. Po vytvoření kanálu se bouřkový mrak začne vybíjet: po prvním úderu blesku následují dva nebo více výbojů.

Zvuk výboje

Několik sekund po záblesku se ozve hrom. Thunder – jedná se o výbušné vibrace vzduchu, ke kterým dochází v důsledku prudkého zvýšení tlaku podél kanálu, což je usnadněno zahřátím atmosféry na 30000 XNUMX stupňů Celsia.

Úder blesku je druh výbuchu, který způsobí rázovou vlnu, která je velmi nebezpečná pro osobu nebo zvíře v blízkosti. Vzhledem k tomu, že jsme ve velké vzdálenosti od epicentra bouřky, necítíme rázovou vlnu elektrického výboje, ale jasně slyšíme zvukovou vlnu, kterou nazýváme hrom nebo hrom.

Kolik blesků zasáhne denně?

Díky satelitním datům vědci zjistili, že každou sekundu uhodí na Zemi 44 ± 5 ​​blesků. To znamená, že denně dojde k více než 3,5 milionu výbojů a jejich počet za rok je asi 1,4 miliardy. Ve stejnou dobu asi 25 % dopadne na zem a asi 75 % vzplane mezi mraky.

Povaha blesku ve fyzice

Blesk nevznikne okamžitě z ničeho, i když vše se děje velmi rychle. Jeden elektrický výboj lze rozdělit do 2 fází:

1. Krokový vůdce.
2. Selhat.

Krokový vůdce

Před zábleskem můžete vidět malou skvrnu na obloze, která se pohybuje z mraku na povrch země. Toto místo se nazývá „step leader“; je to přesně ten kanál, kterým bude o něco později produkován elektrický výboj. Vůdce se může větvit, stejně jako následný úder blesku podél tohoto kanálu. K tomu dochází v důsledku nerovnoměrné ionizace vzduchu.

Selhat

Když stupňovitý vůdce dosáhne povrchu země, proud začne protékat kanálem, který položil. V tuto chvíli je vidět hlavní blesk, který je doprovázen obrovským uvolněním energie a vysokými úrovněmi proudu. V tomto případě se vůdce vždy šíří z mraku na zem a jasný záblesk, kterému říkáme blesk, naopak ze země na mrak.

Blesk je jev, který nepřichází z mraku na zem, ale vyskytuje se mezi nimi.

Proč vzniká hrom?

Úder blesku je vždy doprovázen zvukem hromu. Pojďme si vysvětlit, jak vzniká hrom.

Při záblesku dochází k prudkému skoku teploty okolního vzduchu k obrovským hodnotám, což vede k explozi ohřátého vzduchu jako k explozi, což způsobí rázovou vlnu nebo rachot hromu. Téměř vždy se hlasitost zvuku zvyšuje ke konci role v důsledku odrazu zvuku od mraků a povrchu země. Čím větší počet blesků projde kanálem, tím delší bude chvění vzduchu. Při značné délce elektrického výboje přichází zvuk z různých jeho částí v různou dobu a tvoří se bouřky.

Rychlost světla a rychlost zvuku

Protože rychlost zvuku (330 metrů za sekundu) je mnohem menší než rychlost světla (299 792 458 metrů za sekundu), hrom se vždy objeví o něco později než blesk.

Na základě doby zpoždění hromu od blesku můžete vypočítat vzdálenost k místu, kde výboj zasáhl. Chcete-li to provést, musíte spočítat, kolik sekund uplynulo mezi zábleskem a zvuky hromu. 3 sekundy budou přibližně rovny vzdálenosti 1 kilometru.

Druhy blesků

Na Zemi existuje několik druhů blesků.

1. Pozemní (jen asi 25 % z celkového počtu).
2. Intra-cloud (nejčastější jev).
3. Ve vyšších vrstvách atmosféry vznikaly blesky, které lze spatřit pouze pomocí speciálních přístrojů.
4. Sopečný.
5. Eliášův oheň.
6. Míč.

К pozemní jsou:

Lineární. Běžný druh, jehož vznik jsme právě citovali výše, popisující výboj mezi nebem a zemí. Blesk je zakřivená čára s větvemi, jejichž jeden konec je na obloze a druhý na povrchu země.

Blesky země-mrak se tvoří, když výboj zasáhne objekt umístěný ve velké výšce. Vysoké předměty akumulují elektrostatický náboj a tím přitahují blesky.

Páska. Zajímavý vzácný typ blesku, což je řada identických kanálů umístěných v krátké vzdálenosti a vzájemně rovnoběžných. Vědci se domnívají, že příčinou tohoto jevu je silný vítr, který výrazně rozšiřuje kanály.

Tečkovaný nebo perla. Velmi vzácný druh, který není souvislým výbojem, ale čárou skládající se z častých intervalů, podobně jako tečkované čáry. Vědci naznačují, že tento efekt je možný díky rychlému ochlazení některých oblastí blesku.

Záclona. Na rozdíl od jiných druhů se objevuje nad mraky. Navenek to vypadá působivě – jako síť výbojů. S ním uslyšíte tiché hučení. Takový blesk byl poprvé vyfotografován až v roce 1994.

Intracloud nebo mezicloud Existují 2 typy elektrických výbojů:

“Cloud-cloud”. Nejběžnějším typem blesku je, když jsou oba konce elektrického výboje na obloze. To se děje proto, že sousední mraky mají různé náboje a vzájemně se propichují. Tento typ blesku není pro člověka nebezpečný, protože nedosahuje povrchu Země.

Horizontální. Připomíná blesk z mraku na zem, ale nedosahuje na zem. Záblesky po obloze se šíří různými směry, takový výboj vypadá velmi působivě a je považován za extrémně silný.

To bliká vznikly v nadmořské výšce 40 km a výše z povrchu země se dělí na:

Skřítci. Námi známé elektrické výboje se tvoří v nadmořské výšce asi 16 km. Skřítci se objevují mnohem výše, od 50 do 130 km nad zemí. Jsou to záblesky studené plazmy, které vystřelují vzhůru z mraků. Tvoří se ve skupinách během silné bouřky a objevují se několik sekund po silném blesku. Mají tyto parametry: průměrná délka záblesku je 60 km, doba trvání až 100 milisekund, průměr až 100 km.

Elfové. Jsou to velkoplošné výboje ve formě čípků se slabým červeným světlem. Jejich průměr je asi 400 km. Vyskytuje se v horních partiích bouřkových mraků. Jejich výška je 100 km, doba trvání je 3 milisekundy.

Trysky. Záblesky s modrou září a trubicovitým kuželovým tvarem. Dosahují výšky 40-70 km. Vydrží o něco déle než elfové.

Neobvyklý Typy elektrických výbojů jsou:

Sopečný. Tento typ vzniká při sopečné erupci. To je způsobeno srážkou elektrických nábojů, které nesou popel a magma.

Ohně svatého Elma. Jedná se o výboje, ke kterým dochází na ostrých koncích vysokých předmětů (vrcholy skal, stěžně lodí, stromy, věže atd.). Vznikají v důsledku vysoké intenzity elektrického pole během bouřky v létě nebo sněhové bouře v zimě.

Ples. Tento typ elektrického výboje je kulovitá plazmová sraženina o průměru 10-20 cm, která se volně pohybuje vzduchem, má nepředvídatelnou trajektorii a je schopná explodovat. Můžeme s jistotou říci, že se jedná o nejzajímavější a málo prozkoumaný typ blesku.

Zajímavá fakta o blesku na obloze

1. Nejdelší úder blesku na Zemi byl zaznamenán v roce 2007 v americké Oklahomě. Jeho délka byla 321 km.
2. Nejdelší blesk, pozorovaný po dobu 7,74 sekund, byl zaznamenán v Alpách.
3. Podobné přírodní jevy se vyskytují i ​​na jiných planetách. Vědcům se podařilo zaznamenat vzplanutí na Venuši, Uranu, Saturnu a Jupiteru a zjistili, že na Saturnu jsou mnohem silnější než na Zemi.
4. Proudové charakteristiky v blesku jsou velmi vysoké: proud někdy dosahuje stovek tisíc ampér, napětí se rovná miliardě voltů.
5. Teplota kanálu blesku dosahuje rekordních 30000 5 stupňů Celsia, což je téměř 6-1krát více než teplota na Slunci, a šířka kanálu, kterým proud prochází, je pouze XNUMX centimetr v průměru.
6. Rychlost blesku je v průměru asi 56000 40 km za sekundu, zatímco bouřka se pohybuje rychlostí asi 9,5 km/h. Průměrná délka elektrického výboje je XNUMX kilometru.
7. Typický záblesk trvá 0,2–0,3 sekundy a skládá se ze 3–4 elektrických výbojů.
8. Ve Venezuele, v ústí řeky Catatumbo, můžete po celý rok v noci vidět spoustu blesků, které se vyskytují bez přerušení po dlouhou dobu. Vrchol neobvyklého jevu nastává v květnu a říjnu.
9. Když elektrický výboj zasáhne písek nebo kámen, vytvoří se fulgurity. Fulgurity jsou skleněné duté trubice různých tvarů a velikostí.
10. Blesk udeří do letadel jednou za 5-10 tisíc letových hodin.
11. Pravděpodobnost spatření sférické plazmatické sraženiny je 1 ku 10 000.
12. Pravděpodobnost úmrtí na úder blesku je poměrně nízká: 1 ku 2000000 XNUMX XNUMX.
13. Když elektrický výboj zasáhne zem nebo přímo člověka, zanechá ozdobné stopy, které svým tvarem navenek připomínají blesk.
14. Blesk vždy hledá nejkratší cestu k úderu mezi zemí a nebem. Nejčastěji proto naráží na vysoké objekty tyčící se nad povrchem země. Z tohoto důvodu je během bouřky velmi nebezpečné být na pláni nebo na vodní hladině, protože v tomto případě se člověk promění v nejvyšší objekt.
15. Bleskosvody byly vynalezeny jako hromosvod, ale neposkytují 3% záruku. Podle pozorování vědců se 10 z XNUMX nábojů minuly.

Pokud se vyskytne problém se studiem, naléhavě se obraťte na vzdělávací službu Phoenix.Help s žádostí o pomoc. Jako spolehlivý hromosvod převezmeme celou vaši studijní zátěž.

V teplém období se poměrně často vyskytují bouřky – působivé přírodní jevy, které však vyvolávají nejen zvědavost, ale i strach. Během bouřky vznikají mezi mraky a Zemí elektrické výboje, které jsou jasně viditelné a slyšitelné: blesky jsou pozorovány v podobě rozvětvených světelných čar prorážejících oblohu a o něco později slyšíme valící se zvuk hromu. V tomto případě je zpravidla silný déšť doprovázený silným větrem a kroupami. Bouřky jsou jedním z nejnebezpečnějších atmosférických jevů: pouze povodně jsou spojeny s větším počtem lidských obětí než bouřky. Zájem o studium přírodní elektřiny vznikl již ve starověku. První, kdo prozkoumal elektrickou podstatu blesku, byl Benjamin Franklin, americký politik, ale zároveň vědec a vynálezce. Byl to on, kdo v roce 1752 navrhl první projekt hromosvodu. Pokusme se zjistit, jaké nebezpečí představuje bouřka a co potřebujete vědět a dělat, abyste se ochránili.

Na Zemi je přitom asi jeden a půl tisíce bouřek, průměrná intenzita výbojů se odhaduje na 100 blesků za sekundu nebo přes 8 milionů za den. Bouřky jsou po povrchu planety rozmístěny nerovnoměrně. Nad oceánem je přibližně desetkrát méně bouřek než nad kontinenty. Asi 30 % všech bleskových výbojů je soustředěno v tropickém a rovníkovém pásmu (od 30° severní šířky do 78° jižní šířky). Maximální bouřková aktivita se vyskytuje ve střední Africe. V polárních oblastech Arktidy a Antarktidy a nad póly se bouřky prakticky nevyskytují. Intenzita bouřek sleduje slunce, přičemž maximum bouřek se vyskytuje v létě (ve středních zeměpisných šířkách) a během denních odpoledních hodin. Minimum zaznamenaných bouřek se vyskytuje před východem Slunce. Bouřky jsou také ovlivněny geografickými rysy oblasti: silná centra bouřek se nacházejí v horských oblastech Himálaje a Kordiller.

Při bouřce vzniká mezi mraky a Zemí obrovské napětí, které dosahuje hodnoty 1000000000 V. Při tomto napětí dochází k ionizaci vzduchu, přeměně v plazmu a k obřímu elektrickému výboji s proudem až 300000 10000 A. Teplota plazmatu při blesku přesahuje 340 10 °C. Blesk se projevuje jako jasný záblesk světla a rázová vlna zvuku, která je o něco později slyšet jako hrom. Blesk je nebezpečný i tím, že může udeřit zcela nečekaně a jeho dráha může být nepředvídatelná. Vzdálenost k frontě bouřky a rychlost jejího přiblížení či ústupu lze však snadno určit pomocí stopek. Chcete-li to provést, musíte zjistit dobu mezi zábleskem blesku a úderem hromu. Rychlost zvuku ve vzduchu je přibližně 3,4 m/s, takže pokud uslyšíte hrom XNUMX sekund po záblesku světla, pak je fronta bouřky vzdálena přibližně XNUMX km. Tímto způsobem měření času mezi zábleskem světla a hromu, jakož i času mezi různými údery blesku, je možné určit nejen vzdálenost k nim, ale také rychlost přibližování nebo ústupu fronty bouřky:

kde je rychlost zvuku, je doba mezi zábleskem světla a hromem prvního blesku, je doba mezi zábleskem světla a hromem druhého blesku, je doba mezi blesky. Pokud se hodnota rychlosti ukáže jako kladná, pak se fronta bouřky blíží, a pokud je záporná, vzdaluje se. Je třeba vzít v úvahu, že směr větru se ne vždy shoduje se směrem pohybu bouřky.

Pokud se ocitnete v bouřce, měli byste dodržovat několik jednoduchých pravidel, abyste se ochránili:

Za prvé, při bouřce je vhodné vyhýbat se otevřeným prostranstvím. Blesk pravděpodobně zasáhne nejvyšší bod; osamělý člověk v poli je právě tím bodem. Pokud z nějakého důvodu zůstanete sami na poli s bouřkou, schovejte se do jakékoli možné prohlubně: příkopu, prohlubně nebo nejnižšího místa v poli, dřepněte si a ohněte hlavu. Je třeba si uvědomit, že písčité a kamenité půdy mají nižší elektrickou vodivost, což znamená, že jsou bezpečnější než jílovité půdy. Neměli byste se schovávat pod izolovanými stromy, protože jsou primárně náchylné k úderům blesku. A pokud jste v lese, pak je nejlepší se schovat pod nízko rostoucími stromy s hustou korunou.

Za druhé, během bouřky se vyhněte vodě, protože přírodní voda je dobrým vodičem proudu. Úder blesku se šíří kolem vodní plochy v okruhu asi 100 metrů. Často naráží na banky. Při bouřce je proto nutné se vzdálit od břehu a nemůžete plavat ani rybařit. Při bouřce je navíc vhodné zbavit se kovových předmětů. Hodinky, řetízky a dokonce i deštník otevřený nad hlavou jsou potenciálními cíli úderu. Jsou známy případy úderu blesku do svazku klíčů v kapse.

Za třetí, pokud vás zastihne bouřka v autě, pak docela dobře chrání před bleskem, protože i když udeří blesk, dochází k výboji na povrchu kovu. Zavřete proto okna, vypněte rádio a GPS navigaci. Nedotýkejte se žádných kovových částí vozu. Během bouřky je velmi nebezpečné mluvit mobilním telefonem. Nejlepší je vypnout při bouřce. Byly případy, kdy byl příchozí hovor způsoben bleskem. Kolo a motorka vás na rozdíl od auta před bouřkou nezachrání. Je nutné sesednout, položit vozidlo na zem a vzdálit se na vzdálenost cca 30 m od něj.

V přírodě existují různé typy blesků: lineární (pozemní, vnitrooblakové, blesky v horních vrstvách atmosféry) a kulové blesky – svítící útvary vznášející se ve vzduchu, jedinečně vzácný přírodní jev. Pokud je povaha lineárního blesku jasná a jeho chování je předvídatelnější, pak povaha kulového blesku stále skrývá mnoho tajemství. Navzdory skutečnosti, že pravděpodobnost zasažení člověka kulovým bleskem je malá, představuje vážné nebezpečí, protože neexistují žádné spolehlivé metody a pravidla pro ochranu před ním.

Chování kulového blesku je nepředvídatelné. Může se náhle objevit kdekoli, včetně interiéru. Byly zaznamenány případy, kdy se kulový blesk objevil z telefonního sluchátka, holicího strojku, vypínače, zásuvky nebo reproduktoru. Poměrně často se do budov dostává potrubím, otevřenými okny a dveřmi. Jsou známy případy, kdy kulový blesk pronikl do místnosti úzkými škvírami a dokonce i klíčovou dírkou. Rozměry kulového blesku se mohou lišit: od několika centimetrů po několik metrů. Kulový blesk se ve většině případů snadno vznáší nebo kutálí nad zemí, někdy skáče, ale může se vznášet i nad povrchem země. Kulový blesk podle očitých svědků reaguje na vítr, průvan, stoupavé a sestupné vzdušné proudy. Ale není tomu tak vždy: existují případy, kdy kulový blesk nijak nereagoval na proudění vzduchu.

Kulový blesk se může náhle objevit a stejně náhle zmizet, aniž by způsobil újmu osobě nebo prostoru. Může například vletět do okna a vylétnout z místnosti otevřenými dveřmi nebo komínem a proletět kolem vás. Měli byste však vědět, že jakýkoli kontakt s osobou vede k těžkým zraněním, popáleninám a ve většině případů ke smrti. Pokud tedy uvidíte kulový blesk, nejbezpečnější je vzdálit se od něj co nejdále.

Navíc často vybuchují kulové blesky. Výsledná rázová vzduchová vlna může zranit osobu nebo vést ke zničení. Známé jsou například případy výbuchů blesků v kamnech a komínech, které vedly k vážným škodám. Teplota uvnitř kulového blesku dosahuje 5000 °C, takže může způsobit požár. Statistiky o chování kulových blesků uvádějí, že v 80 % případů nebyly výbuchy nebezpečné, ale přesto se u 10 % výbuchů vyskytly vážné následky.

Pomocí navrhované metody doporučujeme vypočítat vzdálenost k výboji blesku a jeho rychlost, pokud byl první hrom slyšet 20 sekund po pozorování prvního blesku a druhý 15 sekund po pozorování druhého blesku. Doba mezi záblesky je 1 minuta.