Hva er lyn og hvordan oppstår det?

Opprinnelsen til tordenskyer

Tåke som stiger høyt over bakken består av vannpartikler og danner skyer. Større og tyngre skyer kalles cumulusskyer. Noen skyer er enkle - de forårsaker ikke lyn eller torden. Andre kalles tordenvær fordi de skaper tordenvær, danner lyn og torden. Tordenskyer skiller seg fra vanlige regnskyer ved at de er ladet med elektrisitet: noen er positive, noen er negative.

Hvordan dannes tordenskyer? Alle vet hvor sterk vinden er under et tordenvær. Men enda sterkere luftvirvler dannes høyere over bakken, hvor skog og fjell ikke hindrer luftens bevegelse. Denne vinden genererer stort sett positiv og negativ elektrisitet i skyene.

Det er positiv elektrisitet i midten av hver dråpe, og like mye negativ elektrisitet finnes langs overflaten av dråpen. Fallende regndråper fanges opp av vinden og faller ned i luftstrømmer. Vinden, som treffer dråpen med kraft, bryter den i stykker.I dette tilfellet blir de løsrevne ytre partiklene til dråpen ladet med negativ elektrisitet.

Den gjenværende større og tyngre delen av dråpen lades med positiv elektrisitet. Den delen av skyen hvor tunge dråper samler seg er ladet med positiv elektrisitet. Regnet som faller fra skyen overfører noe av skyens elektrisitet til bakken, og dermed skapes det en elektrisk tiltrekning mellom skyen og bakken.

I fig. 1 viser fordelingen av elektrisitet i en sky og på jordoverflaten. Hvis en sky er ladet med negativ elektrisitet, vil jordens positive elektrisitet fordeles over overflaten til alle forhøyede objekter som leder elektrisk strøm, og prøver å bli tiltrukket av den. Jo høyere gjenstanden står på bakken, jo mindre er avstanden mellom toppen og bunnen av skyen og jo mindre luftlag blir det igjen her, og gir fra seg motsatt elektrisitet. Det er åpenbart at lynet lettere trenger inn i bakken på slike steder. Vi forteller deg mer om dette senere.

Ris. 1. Fordeling av elektrisitet i en tordensky og jordobjekter

Hva forårsaker lyn?

Når du nærmer deg et høyt tre eller et hus, virker en tordensky ladet med elektrisitet på det. I fig. 1 sky ladet med negativ elektrisitet trekker positiv elektrisitet til taket, og den negative elektrisiteten til huset vil gå i bakken.

Både elektrisitet - i skyen og på taket av huset - har en tendens til å tiltrekke hverandre. Hvis det er mye strøm i skyen, dannes det mye strøm på huset gjennom påvirkningen.

Akkurat som innkommende vann kan erodere en demning og strømme inn i en elvestrøm, oversvømme en dal i dens ubegrensede bevegelse, slik kan elektrisitet, som i økende grad samler seg i en sky, til slutt bryte gjennom luftlaget som skiller den fra jordoverflaten og strømme ned til jorden, til motsatt elektrisitet. En sterk utladning vil oppstå - en elektrisk gnist vil gli mellom skyen og huset.

Dette er lynet som slår ned i huset. Lynutladninger kan oppstå ikke bare mellom en sky og bakken, men også mellom to skyer ladet med forskjellige typer elektrisitet.

Jo sterkere vinden er, jo raskere lades skyen med elektrisitet. Vinden bruker en viss mengde arbeid, som går til å skille den positive og negative elektrisiteten.

Hvordan utvikler lynet seg?

Oftest kommer lynet som treffer bakken fra skyer ladet med negativ elektrisitet. Lynnedslag fra en slik sky utvikler seg på denne måten.

Først begynner små mengder elektroner å strømme fra skyen til bakken, i en smal kanal, og danner en slags strøm i luften.

I fig. 2 viser denne initieringen av lyndannelse. I den delen av skyen der kanalen begynner å dannes, har elektroner med høy bevegelseshastighet samlet seg, på grunn av at de, kolliderer med luftatomer, bryter dem i kjerner og elektroner.

Ris. 2. Lyn begynner å dannes i en sky

Elektronene som frigjøres i dette tilfellet skynder seg også til bakken og, igjen kolliderer med luftens atomer, skiller dem.Det er som snøfall i fjellet, når først en liten klump som ruller nedover, blir dekket av snøflak som er festet til den, og, påskynder flyturen, blir det et stort snøskred.

Og her fanger elektronskredet nye luftvolumer, og deler atomene i stykker. I dette tilfellet varmes luften opp, og når temperaturen øker, øker dens ledningsevne. Den blir fra en isolator til en leder. Gjennom den resulterende ledende luftkanalen fra skyen begynner elektrisitet å tømmes mer og mer. Elektrisitet nærmer seg jorden med en enorm hastighet, og når 100 kilometer i sekundet.

På hundredeler av et sekund når skredet av elektroner bakken. Dette avslutter bare den første, så å si, "forberedende" delen av lynet: lynet har tatt veien til bakken. Den andre, store delen av Lightnings utvikling er ennå ikke kommet. Den betraktede delen av lynformasjonen kalles lederen. Dette fremmede ordet betyr "leder" på russisk. Guiden ga plass for den andre, kraftigere delen av lynet; denne delen kalles hoveddelen. Så snart kanalen når bakken, begynner elektrisitet å strømme gjennom den mye mer voldsomt og raskere.

Nå er det en sammenheng mellom den negative elektrisiteten som er akkumulert i kanalen og den positive elektrisiteten som har falt til bakken med regndråper, og ved elektrisk påvirkning skjer det en utladning av elektrisitet mellom skyen og bakken. En slik utladning er en elektrisk strøm med enorm styrke - denne styrken er mye større enn styrken til strømmen i et konvensjonelt elektrisk nettverk.

Strømmen som flyter i kanalen øker veldig raskt, og etter å ha nådd maksimal styrke, begynner den gradvis å avta.Lynkanalen som en så sterk strøm strømmer gjennom, varmes opp mye og lyser derfor sterkt. Men tiden for strømflyt i en lynutladning er veldig kort. Utladningen varer i svært små brøkdeler av et sekund og derfor er den elektriske energien som produseres under utladningen relativt liten.

I fig. 3 viser den gradvise bevegelsen av lynavlederen mot bakken (de tre første figurene til venstre).

Ris. 3. Gradvis utvikling av lynavlederen (de tre første figurene) og dens hoveddel (de tre siste figurene).

De tre siste figurene viser separate øyeblikk av dannelsen av den andre (hoved) delen av lynet. En person som ser på blitsen vil selvfølgelig ikke være i stand til å skille guiden fra hoveddelen, siden de følger hverandre ekstremt raskt, på samme vei.

Etter å ha koblet til to forskjellige typer elektrisitet, blir strømmen avbrutt. Vanligvis stopper ikke lynet der. Ofte skynder en ny leder umiddelbart langs banen som ble flammet av det første kastet, og bak ham, på samme vei, er igjen øyedelen av kastet. Dette fullfører den andre utladningen.

Det kan være opptil 50 slike separate kategorier, som hver består av sin egen leder og hovedorgan. Oftest er det 2-3 av dem. Utseendet til separate utladninger gjør lynet intermitterende, og ofte ser en person som ser på lynet det flimre. Det er dette som får blitsen til å flimre.

Tiden mellom dannelsen av separate utslipp er svært kort. Det overstiger ikke hundredeler av et sekund. Hvis antallet utladninger er veldig stort, kan varigheten av lynet nå et helt sekund eller til og med flere sekunder.

Vi har kun vurdert én type lyn, som er den vanligste.Dette lynet kalles lineært lyn fordi det ser ut for det blotte øye som en linje - et smalt, lyst bånd av hvitt, lyseblått eller knallrosa.

Linjelyn har en lengde fra hundrevis av meter til mange kilometer. Lynets vei er vanligvis sikksakk. Lyn har ofte mange grener. Som allerede nevnt, kan lineære lynutladninger forekomme ikke bare mellom skyen og bakken, men også mellom skyene.

Ball lyn

I tillegg til lineære, er det imidlertid mye sjeldnere andre typer lyn. Vi vil vurdere en av dem, den mest interessante - ball lyn.

Noen ganger er det lynutladninger som er ildkuler. Hvordan kulelyn dannes er ennå ikke studert, men de tilgjengelige observasjonene av denne interessante typen lynutladning lar oss trekke noen konklusjoner.

Oftest er kulelyn formet som en vannmelon eller en pære. Det varer relativt lenge - fra en brøkdel av et sekund til flere minutter.

Den vanligste varigheten av kulelyn er 3 til 5 sekunder. Oftest vises balllyn på slutten av et tordenvær i form av røde glødende kuler med en diameter på 10 til 20 centimeter. I sjeldnere tilfeller er den også stor. For eksempel ble et lyn med en diameter på rundt 10 meter fotografert.

Ballen kan noen ganger være blendende hvit og ha veldig skarpe konturer. Kulelyn lager vanligvis en susende, summende eller susende lyd.

Kulelyn kan falme lydløst, men det kan avgi et svakt knitring eller til og med en øredøvende eksplosjon. Når den forsvinner, etterlater den ofte en skarp luktende tåke. Nær bakken eller innendørs beveger balllyn seg med hastigheten til en løpende mann - omtrent to meter per sekund.Den kan bli liggende i ro en stund, og en slik "satt" ball suser og kaster gnister til den forsvinner. Noen ganger ser det ut til at kulelyn er drevet av vinden, men vanligvis er bevegelsen uavhengig av vinden.

Kulelyn tiltrekkes av lukkede rom, hvor de trenger gjennom åpne vinduer eller dører, og noen ganger til og med gjennom små sprekker. Rør er en god måte for dem; det er derfor det ofte kommer ildkuler ut av ovner på kjøkken. Etter å ha reist rundt i rommet, forlater lynkulen rommet, og går ofte ut langs samme vei som den kom inn.

Noen ganger stiger og faller lynet to eller tre ganger i avstander på noen få centimeter til noen få meter. Samtidig med disse opp- og nedturene beveger ildkulen seg noen ganger i horisontal retning, og da ser det ut til at balllynet hopper.

Ofte "setter" kulelyn seg på ledninger, foretrekker de høyeste punktene, eller ruller langs ledninger, for eksempel langs dreneringsrør. Ved å bevege seg langs folks kropper, noen ganger under klær, forårsaker ildkuler alvorlige brannskader og til og med død. Det finnes mange beskrivelser av tilfeller av dødelig skade på mennesker og dyr ved lynnedslag. Varmelyn kan forårsake svært store skader på bygninger.

Hvor slår lynet ned?

Siden lyn er en elektrisk utladning gjennom tykkelsen av isolatoren - luft, oppstår det oftest der luftlaget mellom skyen og ethvert objekt på jordoverflaten vil være mindre. Direkte observasjoner viser dette: lynet har en tendens til å slå ned i høye klokketårn, master, trær og andre høye gjenstander.

Lyn skynder seg imidlertid ikke bare til høye objekter.Fra to tilstøtende master med lik høyde, den ene laget av tre og den andre av metall, og som står ikke langt fra hverandre, vil lyn skynde seg til metallet. Dette vil skje av to grunner: For det første leder metall elektrisitet mye bedre enn tre, selv når det er vått. For det andre er metallmasten godt forbundet med bakken og elektrisitet fra bakken kan flyte friere til masten under lederutvikling.

Sistnevnte omstendighet er mye brukt for å beskytte ulike bygninger mot lynnedslag. Jo større overflate av metallmasten som er i kontakt med bakken, jo lettere er det for elektrisitet fra skyen å passere ned i bakken.

Dette kan sammenlignes med hvordan en strøm av væske helles gjennom en trakt til en flaske. Hvis åpningen i trakten er stor nok, vil strålen gå rett inn i flasken. Hvis åpningen i trakten er liten, vil væsken begynne å renne over kanten av trakten og helle ut på gulvet.

Lyn kan slå ned selv på en flat overflate av jorden, men samtidig suser det der den elektriske ledningsevnen til jorda er større. Så for eksempel blir våt leire eller myr truffet av lynet tidligere enn tørr sand eller steinete tørr jord. Av samme grunn slår lynet ned langs elver og bekker, og foretrekker dem fremfor høye, men tørre trær som ruver i nærheten av dem.

Denne egenskapen til lyn - å skynde seg til godt jordede og godt ledende kropper - er mye brukt til å implementere forskjellige beskyttelsesenheter.