Hvad er lyn og hvordan opstår det?

Oprindelsen af ​​tordenskyer

Tåge, der rejser sig højt over jorden, består af vandpartikler og danner skyer. Større og tungere skyer kaldes cumulusskyer. Nogle skyer er simple - de forårsager ikke lyn eller torden. Andre kaldes tordenvejr, fordi de skaber et tordenvejr, danner lyn og torden. Tordenskyer adskiller sig fra almindelige regnskyer ved, at de er ladet med elektricitet: nogle er positive, nogle er negative.

Hvordan dannes tordenskyer? Alle ved, hvor kraftig vinden er under et tordenvejr. Men endnu stærkere lufthvirvler dannes højere over jorden, hvor skove og bjerge ikke hæmmer luftens bevægelse. Denne vind genererer for det meste positiv og negativ elektricitet i skyerne.

Der er positiv elektricitet i midten af ​​hver dråbe, og en lige stor mængde negativ elektricitet findes langs overfladen af ​​dråben. Nedfaldende regndråber fanges af vinden og falder ned i luftstrømme. Vinden, der rammer dråben med kraft, bryder den i stykker.I dette tilfælde bliver dråbens løsrevne ydre partikler ladet med negativ elektricitet.

Den resterende større og tungere del af dråben lades med positiv elektricitet. Den del af skyen, hvor tunge dråber ophobes, er ladet med positiv elektricitet. Regnen, der falder fra skyen, overfører noget af skyens elektricitet til jorden, og dermed skabes der en elektrisk tiltrækning mellem skyen og jorden.

I fig. 1 viser fordelingen af ​​elektricitet i en sky og på jordens overflade. Hvis en sky er ladet med negativ elektricitet, vil jordens positive elektricitet blive fordelt over overfladen af ​​alle forhøjede objekter, der leder elektrisk strøm, og stræber efter at blive tiltrukket af den. Jo højere objektet står på jorden, jo mindre er afstanden mellem toppen og bunden af ​​skyen og jo mindre luftlag bliver der tilbage her, hvilket afgiver den modsatte elektricitet. Det er tydeligt, at lynet lettere trænger ind i jorden sådanne steder. Det fortæller vi mere om senere.

Ris. 1. Fordeling af elektricitet i en tordensky og jordobjekter

Hvad forårsager lyn?

Når man nærmer sig et højt træ eller et hus, virker en tordensky ladet med elektricitet på det. I fig. 1 sky ladet med negativ elektricitet tiltrækker positiv elektricitet til taget, og husets negative elektricitet vil gå i jorden.

Både elektricitet - i skyen og på husets tag - har en tendens til at tiltrække hinanden. Hvis der er meget strøm i skyen, så dannes der meget strøm på huset gennem påvirkningen.

Ligesom indkommende vand kan erodere en dæmning og strømme ind i et vandløb, oversvømme en dal i dens ubegrænsede bevægelse, således kan elektricitet, der i stigende grad ophobes i en sky, til sidst bryde gennem det luftlag, der adskiller den fra jordens overflade og bruse ned til jorden, til den modsatte elektricitet. En stærk udladning vil opstå - en elektrisk gnist vil glide mellem skyen og huset.

Dette er lynet, der slår ned i huset. Lynudladninger kan ikke kun forekomme mellem en sky og jorden, men også mellem to skyer ladet med forskellige typer elektricitet.

Jo stærkere vinden er, jo hurtigere lades skyen op med elektricitet. Vinden bruger en vis mængde arbejde, som går til at adskille den positive og negative elektricitet.

Hvordan udvikler lynet sig?

Oftest kommer lynet, der rammer jorden, fra skyer ladet med negativ elektricitet. Lynnedslag fra sådan en sky udvikler sig på denne måde.

Først begynder små mængder elektroner at strømme fra skyen til jorden i en smal kanal og danner en slags strøm i luften.

I fig. 2 viser denne initiering af lyndannelse. I den del af skyen, hvor kanalen begynder at dannes, har elektroner med høj bevægelseshastighed akkumuleret, på grund af hvilke de, der kolliderer med luftatomer, bryder dem i kerner og elektroner.

Ris. 2. Lyn begynder at dannes i en sky

Elektronerne, der frigives i dette tilfælde, skynder sig også til jorden, og igen kolliderer med luftens atomer, adskiller de dem.Det er som snefald i bjergene, når først en lille klump, der ruller ned, bliver dækket af snefnug, der er klæbet til den, og som fremskynder dens flugt, bliver til en stor lavine.

Og her fanger elektronlavinen nye mængder luft, og deler dens atomer i stykker. I dette tilfælde opvarmes luften, og når temperaturen stiger, stiger dens ledningsevne. Det bliver fra en isolator til en leder. Gennem den resulterende ledende luftkanal fra skyen begynder elektricitet at dræne mere og mere. Elektricitet nærmer sig jorden med en enorm hastighed og når 100 kilometer i sekundet.

På hundrededele af et sekund når lavinen af ​​elektroner jorden. Dette afslutter kun den første, så at sige, "forberedende" del af lynet: Lynet har fundet vej til jorden. Den anden, største del af Lightnings udvikling er endnu ikke kommet. Den betragtede del af lynformationen kaldes dirigenten. Dette fremmede ord betyder "leder" på russisk. Guiden gav plads til den anden, kraftigere del af lynet; denne del kaldes hoveddelen. Så snart kanalen når jorden, begynder elektricitet at strømme gennem den meget mere voldsomt og hurtigere.

Nu er der en sammenhæng mellem den negative elektricitet, der er akkumuleret i kanalen, og den positive elektricitet, der er faldet til jorden med regndråber, og ved elektrisk påvirkning sker der en udledning af elektricitet mellem skyen og jorden. En sådan udladning er en elektrisk strøm med enorm styrke - denne styrke er meget større end styrken af ​​strømmen i et konventionelt elektrisk netværk.

Strømmen, der flyder i kanalen, stiger meget hurtigt, og efter at have nået den maksimale styrke, begynder den gradvist at falde.Lynkanalen, som en så stærk strøm løber igennem, opvarmes meget og lyser derfor stærkt. Men tiden for strømmen i en lynudladning er meget kort. Udladningen varer i meget små brøkdele af et sekund, og derfor er den elektriske energi, der produceres under udladningen, relativt lille.

I fig. 3 viser lynaflederens gradvise bevægelse mod jorden (første tre figurer til venstre).

Ris. 3. Gradvis udvikling af lynaflederen (første tre figurer) og dens hoveddel (sidste tre figurer).

De sidste tre figurer viser separate øjeblikke af dannelsen af ​​den anden (hoved) del af lynet. En person, der ser på blitzen, ville selvfølgelig ikke være i stand til at skelne dens guide fra hoveddelen, da de følger hinanden ekstremt hurtigt på samme vej.

Efter tilslutning af to forskellige typer elektricitet afbrydes strømmen. Normalt stopper lynet ikke der. Ofte skynder en ny leder straks hen ad stien, som det første kast flammede op, og bag ham, på samme vej, er igen øjendelen af ​​kastet. Dette fuldender den anden udledning.

Der kan være op til 50 sådanne separate kategorier, der hver består af sin egen leder og hoveddel. Oftest er der 2-3 af dem. Udseendet af separate udladninger gør lynet intermitterende, og ofte ser en person, der ser på lynet, det flimre. Det er det, der får blitzen til at flimre.

Tiden mellem dannelsen af ​​separate udledninger er meget kort. Det overstiger ikke hundrededele af et sekund. Hvis antallet af udladninger er meget stort, kan lynets varighed nå et helt sekund eller endda flere sekunder.

Vi har kun overvejet én type lyn, som er den mest almindelige.Dette lyn kaldes lineært lyn, fordi det for det blotte øje ser ud som en streg - et smalt, lyst bånd af hvidt, lyseblåt eller lyserødt.

Linjelyn har en længde på flere hundrede meter til mange kilometer. Lynets vej er normalt zigzag. Lyn har ofte mange grene. Som allerede nævnt kan lineære lynudladninger ikke kun forekomme mellem skyen og jorden, men også mellem skyerne.

Kuglelyn

Ud over lineære er der dog meget sjældnere andre typer lyn. Vi vil overveje en af ​​dem, den mest interessante - kuglelyn.

Nogle gange er der lynudladninger, der er ildkugler. Hvordan kuglelyn dannes er endnu ikke blevet undersøgt, men de tilgængelige observationer af denne interessante type lynudladning giver os mulighed for at drage nogle konklusioner.

Oftest er kuglelyn formet som en vandmelon eller en pære. Det varer relativt længe - fra en brøkdel af et sekund til flere minutter.

Den mest almindelige varighed af kuglelyn er 3 til 5 sekunder. Oftest opstår kuglelyn i slutningen af ​​et tordenvejr i form af røde glødende bolde med en diameter på 10 til 20 centimeter. I sjældnere tilfælde er den også stor. For eksempel blev et lyn med en diameter på omkring 10 meter fotograferet.

Bolden kan nogle gange være blændende hvid og have meget skarpe konturer. Kuglelyn laver normalt en hvæsende, summende eller hvæsende lyd.

Kuglelyn kan falme lydløst, men det kan udsende et svagt knitren eller endda en øredøvende eksplosion. Når det forsvinder, efterlader det ofte en skarpt lugtende tåge. Tæt på jorden eller indendørs bevæger kuglelyn sig med en løbende mands hastighed - cirka to meter i sekundet.Den kan blive i ro et stykke tid, og sådan en "afgjort" bold hvæser og kaster gnister, indtil den forsvinder. Nogle gange ser kuglelyn ud til at være drevet af vinden, men normalt er dets bevægelse uafhængig af vinden.

Kuglelyn tiltrækkes af lukkede rum, hvor de trænger gennem åbne vinduer eller døre, og nogle gange endda gennem små revner. Rør er en god måde for dem; det er derfor, der ofte kommer ildkugler ud af ovne i køkkener. Efter at have rejst rundt i lokalet forlader lynkuglen rummet, ofte ad samme vej som den kom ind.

Nogle gange stiger og falder lynet to eller tre gange i afstande fra et par centimeter til et par meter. Samtidig med disse op- og nedture bevæger ildkuglen sig nogle gange i vandret retning, og så ser det ud til, at kuglelynet springer.

Ofte "sætter kuglelyn sig" på ledninger, foretrækker de højeste punkter, eller ruller langs ledninger, for eksempel langs drænrør. Ved at bevæge sig langs folks kroppe, nogle gange under tøj, forårsager ildkugler alvorlige forbrændinger og endda død. Der er mange beskrivelser af tilfælde af dødelig skade på mennesker og dyr ved lynnedslag. Varmelyn kan forårsage meget alvorlige skader på bygninger.

Hvor slår lynet ned?

Da lyn er en elektrisk udladning gennem tykkelsen af ​​isolatoren - luft, opstår det oftest, hvor luftlaget mellem skyen og enhver genstand på jordens overflade vil være mindre. Direkte observationer viser dette: lyn har en tendens til at slå ned i høje klokketårne, master, træer og andre høje genstande.

Lyn skynder sig dog ikke kun til høje genstande.Fra to tilstødende master af samme højde, den ene lavet af træ og den anden af ​​metal, og stående ikke langt fra hinanden, vil lyn skynde sig til metal. Dette vil ske af to årsager: For det første leder metal elektricitet meget bedre end træ, selv når det er vådt. For det andet er metalmasten godt forbundet med jorden, og elektricitet fra jorden kan flyde mere frit til masten under lederudvikling.

Sidstnævnte omstændighed er meget brugt til at beskytte forskellige bygninger mod lynnedslag. Jo større overfladearealet på metalmasten er i kontakt med jorden, jo lettere er det for elektricitet fra skyen at passere ned i jorden.

Dette kan sammenlignes med, hvordan en strøm af væske hældes gennem en tragt ned i en flaske. Hvis åbningen i tragten er stor nok, vil strålen gå direkte ned i flasken. Hvis åbningen i tragten er lille, vil væsken begynde at løbe over kanten af ​​tragten og løbe ud på gulvet.

Lyn kan slå ned selv på en flad overflade af jorden, men samtidig skynder det sig, hvor jordens elektriske ledningsevne er større. Så f.eks. bliver vådt ler eller mose ramt af lynet hurtigere end tørt sand eller stenet tør jord. Af samme grund slår lynet ned langs floder og vandløb og foretrækker dem frem for høje, men tørre træer, der tårner sig op i nærheden af ​​dem.

Denne karakteristik af lyn - at skynde sig til veljordede og godt ledende kroppe - bruges i vid udstrækning til at implementere forskellige beskyttelsesanordninger.