Прошлый урок: Физика для чайников. Урок 23. Электромагнетизм
Это может быть удивительно, но гроза с молниями и громом имеет ту же природу, что и синтетическая рубашка, которая трещит и искрит в темноте когда наэлектризуется. Вспомним урок Физика для чайников. Урок 17. Электростатические явления. Закон Кулона. В нем я рассказывал вам, что при трении различных поверхностей друг о друга (например, шерсть и эбонитовая палочка) они могут наэлектризоваться. Это значит, что на поверхностях скапливаются электрические заряды. Из урока Физика для чайников. Урок 21. Электрический ток вы узнали, что такое электрический ток и что он может оказывать на вещество, по которому проходит, какое-то действие, например, нагревать его.
По отношению к электрическому току вещества делятся на проводники и диэлектрики. Первые проводят электрический, вторые – нет. Но если между двумя зарядами высокое напряжение (см. урок Физика для чайников. Урок 20. Что такое напряжение) то оно может пробить диэлектрик. И тогда он на какое-то время начинает проводить электрический ток. Воздух – диэлектрик. При его пробое возникает так называемая электрическая дуга (дуговой разряд) – поток горячей плазмы. Выглядит она как искра:
Тоже самое происходит и при грозе, только в гораздо больших масштабах. Гроза возникает, когда имеют место конвекции: теплый и влажный воздух поднимается вверх, при этом влага переходит в твердое состояние – превращается во множество микроскопических льдинок. Грозовые фронты образуются, тогда когда кучево-дождевые облака располагаются на высоте более 15 тыс. м, а восходящие от земли потоки имеют скорость до 100 км/ч. Конвекция приводит к возникновению грозовых разрядов, так как более крупные градинки из нижней части облака сталкиваются и трутся об поверхность более легких льдинок верхней его части.
Многочисленные исследования подтверждают, что падающие более тяжелые градинки, образующиеся при температуре воздуха теплее - 15°С, носят отрицательный заряд, а легкие кристаллы льда, образовавшиеся при температуре воздуха холоднее - 15°С (да да, в небе холодно даже летом), обычно положительно заряженные. Восходящие от земли потоки воздуха поднимают в более высокие слои положительные легкие льдинки, в центральную часть тучи отрицательные градинки и делят облако на три части:
· Самая верхняя часть, заряжена положительно.
· Средняя зона, имеет, как правило, отрицательный заряд
· Нижняя зона, обычно заряжена положительно
Таким образом, облако по своей сути – это тоже самое, что наэлектризованная синтетическая рубашка, только во много раз сильнее. Напряженность поля там может достигать несколько киловольт на сантиметр. Это достаточно для пробоя, с образованием электрической дуги (молнии).
Следующий урок: Физика для чайников. Выпуск 25. Шаровая молния
