Як і чому виникає блискавка
Ми часто думаємо, що електрику – це щось таке, що виробляється тільки на електростанціях, а аж ніяк не в волокнистих масах водяних хмар, які настільки розріджені, що в них спокійно можна просунути руку. Проте, в хмарах є електрика, як є навіть в людському теле. Все тіла складаються з атомів – від хмар і дерев до людського організму. У кожного атома є ядро, що несе позитивно заряджені протони і нейтральні нейтрони. Винятком є найпростіший атом водню, в ядрі якого немає нейтрона, а є тільки один протон. Навколо ядра звертаються негативно заряджені електрони. Позитивні і негативні заряди взаємно притягуються, тому електрони обертаються навколо ядра атома, як бджоли близько солодкого пирога. Тяжіння між протонами і електронами обумовлено електромагнітними силами. Тому електрику присутній скрізь, куди б ми не подивилися. Як ми бачимо, воно міститься і в атомах.
У нормальних умовах позитивні і негативні заряди кожного атома врівноважують один одного, тому тіла, що складаються з атомів, зазвичай не несуть ніякого сумарного заряду – ні позитивного, ні негативного. В результаті зіткнення з іншими предметами не викликає електричного розряду. Але іноді рівновагу електричних зарядів в тілах може порушитися. Можливо, ви це відчуваєте на собі, перебуваючи вдома в холодний зимовий день. У будинку дуже сухо і жарко. Ви, човгаючи босими ногами, ходите по Паласу. Непомітно для вас частина електронів з ваших підошов перейшла до атомам килима.
Ось тепер ви несете електричний заряд, так як кількість протонів і електронів в ваших атомах вже не збалансовано. Спробуйте тепер взятися за металеву ручку дверей. Між вами і нею проскочить іскра, і ви відчуєте електричний удар. Сталося ось що – ваше тіло, якому не вистачає електронів для досягнення електричної рівноваги, прагне за рахунок сил електромагнітного тяжіння відновити рівновагу. І воно відновлюється. Між рукою і дверною ручкою виникає потік електронів, спрямований до руки. Якби в кімнаті було темно, то ви побачили б іскри. Світло видно тому, що електрони при перескакуванні випускають кванти світла. Якщо в кімнаті тихо, ви почуєте легке потріскування.
Електрика оточує нас всюди і міститься у всіх тілах. Хмари в цьому сенсі – не виняток. На тлі блакитного неба вони виглядають дуже нешкідливими. Але так само, як ви в кімнаті, вони можуть нести електричний заряд. Якщо це так – стережіться! Коли хмара відновлює електричне рівновагу всередині себе – спалахує цілий феєрверк.
Як з’являється блискавка?
Ось що при цьому відбувається: в темному величезному грозовому хмарі постійно циркулюють потужні повітряні потоки, які зіштовхують між собою різноманітні частинки – крупинки океанічної солі, пил і так далі. Точно так же, як ваші підошви при терті об килим звільняються від електронів, і частки в хмарі при зіткненні звільняються від електронів, які перескакують на інші частинки. Так виникає перерозподіл зарядів. На одних частинках, які втратили свої електрони, є позитивний заряд, на інших, які взяли на себе зайві електрони, тепер негативний за ряд.
З причин, які не цілком ясні, важчі частинки заряджаються негативно, а більш легкі – позитивно. Таким чином, більш важка нижня частина хмари заряджається негативно. Негативно заряджена нижня частина хмари відштовхує в бік землі електрони, так як однойменні заряди відштовхуються. Таким чином, під хмарою формується позитивно заряджена частина земної поверхні. Потім точно за таким же принципом, за яким між вами і дверною ручкою проскакує іскра, між хмарою і землею проскочить така ж іскра, тільки дуже велика і потужна це і є блискавка. Електрони гігантським зигзагом летять до землі, знаходячи там свої протони. Замість ледь чутного потріскування лунає сильний удар грому.
Якщо переглянути весь процес в уповільненому темпі, то ось що ми побачимо. З підстави хмари виступає тьмяно світиться смуга, звана провідником. Провідник, він же “лідер”, починає швидкими звивистими рухами наближатися до землі. Спочатку він проскакує на 50 метрів вправо, потім на 50 метрів вліво. Це той самий зигзаг, який ми бачимо в небі. Шлях лідера до землі триває протягом часток секунди, сила струму в блискавки досягає 200 ампер. У домашній проводці сила струму не перевищує 6 ампер. Коли лідер знаходиться на відстані близько 20 метрів від землі, від неї в напрямку до лідера вискакує іскра і з’єднується з ним. Сліпучий зигзаг мчить догори, до хмари, сила струму при цьому досягає 10000 ампер.
Удар блискавки містить достатньо електрики, щоб висвітлити всі будинки і підприємства в цілому штаті, але тільки протягом частки секунди.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)