З давніх часів блискавка викликала захоплення і страх у людей. Можливо саме через це у багатьох культурах блискавка асоціювалася з божеством.
Наприклад, у грецькій міфології Зевс використовував блискавку як зброю, що символізувала його могутність і владу.
У скандинавській міфології бог Тор також був пов’язаний з блискавкою. Блискавку вважалася результатом удару його молотом.
У цій статті Як? Так! розглянемо як утворюється блискавка, поговоримо про різновиди блискавок та їх впливом на навколишнє середовище.
Але як завжди, спочатку розберімося з найпростішими термінами.
Зміст статті:
Про грозові хмари та електричні заряди у них
Поговорімо окремо про наступні питання:
- як формуються грозові хмари;
- як накопичуються електричні заряди у хмарах.
Трохи фізики, щоб краще зрозуміти як утворюється блискавка.
Формування грозових хмар
Грозові хмари формуються за наявності певних атмосферних умов.
До головних факторів, які утворюють грозові хмари можна віднести:
- Високу вологість: Вода в атмосфері повинна бути в достатній кількості для конденсації та утворення хмар.
- Нестабільність повітря: Нестабільність виникає, коли тепле повітря піднімається, охолоджується і конденсується, утворюючи хмари.
- Підйом повітря в результаті локального нагрівання поверхні землі.
Накопичення електричних зарядів у хмарах
Процес зарядження в грозових хмар відбувається завдяки зіткненню та взаємодії між краплями води, кристалами льоду та градинами.
У грозових хмарах електричні заряди розподіляються нерівномірно. Верхня частина хмари зазвичай набуває позитивного заряду, тоді як нижня частина — негативного. Це створює сильне електричне поле всередині хмари та між хмарою і землею.
Коли напруженість електричного поля досягає критичного значення, відбувається електричний розряд — блискавка.
Як утворюється блискавка
Лідерний розряд
Лідерний розряд — початковий етап утворення блискавки, коли негативно заряджений канал починає рухатися вниз від хмари до землі.
Цей процес відбувається стрибками, кожен з яких триває кілька мікросекунд і охоплює відстань до 50 метрів. Лідерний розряд створює іонізований канал, через який пізніше пройде основний розряд.
Зустрічний розряд
Коли лідерний розряд наближається до землі, позитивно заряджені об’єкти на поверхні (дерева, будівлі тощо) можуть випустити зустрічний розряд.
Коли лідерний і зустрічний розряди зустрічаються, утворюється замкнений канал, через який проходить основний розряд.
Основний розряд
Основний розряд — це найяскравіший і найпотужніший етап блискавки. Після утворення замкненого каналу між хмарою і землею, через нього проходить потужний електричний струм, що супроводжується яскравим спалахом світла і гучним звуком грому. Основний розряд триває кілька мікросекунд, але може нести струм до 30 000 ампер.
Подальші розряди
Після основного розряду можуть відбутися подальші розряди, які проходять по тому ж іонізованому каналу. Ці розряди менш інтенсивні, але можуть повторюватися кілька разів протягом однієї грози.
Подальші розряди також супроводжуються спалахами світла і звуками грому, хоча вони менш яскраві та гучні, ніж основний розряд.
Щороку по всьому світу реєструється приблизно 1,4 мільярда ударів блискавки. Це близько 44 ударів блискавки кожну секунду.
Типи блискавок
Насправді блискавки бувають різними. Ба більше, називаються вони зовсім не так, як ми до цього звикли.
Внутрішньохмарні блискавки
Як виникає блискавка внутрішньохмарна: виникають всередині однієї грозової хмари, внаслідок накопичення електричних зарядів всередині хмари.
Під час грози, коли вологе повітря піднімається, воно охолоджується. Водяна пара конденсується у краплі води та кристали льоду. Через зіткнення між цими частинками відбувається передача електричних зарядів, що призводить до розподілу зарядів у хмарі: верхня частина хмари стає позитивно зарядженою, а нижня — негативно зарядженою.
Коли різниця потенціалів досягає критичної величини, відбувається розряд, який ми спостерігаємо як блискавку.
Міжхмарні блискавки
Міжхмарні блискавки виникають між двома або більше грозовими хмарами. Цей тип блискавки утворюється, коли електричні заряди різних хмар взаємодіють між собою.
Процес утворення міжхмарних блискавок подібний до внутрішньохмарних, але розряд відбувається між хмарами, а не всередині однієї хмари. Це може статися, коли одна хмара має надлишок негативних зарядів, а інша — позитивних.
Читайте також: Як продовжити молодість мозку
Блискавки між хмарою та землею
Бувають позитивні та негативні блискавки.
Позитивні блискавки виникають, коли позитивно заряджена область хмари розряджається до негативно зарядженої поверхні Землі.
Цей тип блискавки менш поширений, але більш потужний та небезпечний — можуть спричиняти серйозні пошкодження інфраструктури та природних об’єктів, викликають пожежі.
Позитивні блискавки також можуть бути причиною серйозних травм та смертей серед людей і тварин.
Негативні блискавки виникають, коли негативно заряджена область хмари розряджається до позитивно зарядженої поверхні Землі. Це — найбільш поширений тип блискавок між хмарою та землею, який становить приблизно 90% усіх блискавок цього типу.
Негативні блискавки також можуть спричиняти значні пошкодження, але вони зазвичай мають меншу енергію, ніж позитивні. Вони можуть пошкоджувати будівлі, електричні мережі та становлять загрозу для життя людей і тварин, особливо якщо удар відбувається у відкритій місцевості.
Читайте також: Як утворюються коралові рифи
Рідкісні види блискавок
Скоріше за все, це види блискавок, які всі знають: кулькова та стрічкова.
Кульова блискавка — найзагадковіший та найменш вивчений вид блискавок. Вона виглядає як світна куля, що може з’являтися під час грози або навіть у безхмарну погоду.
Існує кілька теорій щодо утворення кульової блискавки, включаючи плазмові явища, хімічні реакції та електромагнітні хвилі. Проте жодна з цих теорій не отримала остаточного підтвердження.
Кульова блискавка зʼявляється дуже рідко. Свідки описують її як кулястий об’єкт діаметром від кількох сантиметрів до метра, який може рухатися у повітрі, проникати через вікна та стіни, а потім зникати без сліду або вибухати. Випадки спостереження кульової блискавки часто супроводжуються звуковими ефектами та запахом озону.
Стрічкова блискавка виглядає як широка, яскрава смуга світла. Вона утворюється внаслідок специфічних атмосферних умов, коли сильний вітер розтягує звичайну блискавку у горизонтальному напрямку, створюючи ефект стрічки.
Це явище зазвичай спостерігається під час сильних штормів або у гірських районах.
Розподіл ударів блискавки по планеті є нерівномірним. Наприклад, найбільше ударів блискавки фіксується в Африці, особливо в районі басейну річки Конго.
Як блискавки впливають на навколишнє середовище
Блискавка є потужним джерелом електромагнітного випромінювання, яке охоплює широкий спектр частот, включаючи радіохвилі. Коли блискавка вдаряє, вона генерує імпульси радіохвиль, які можуть поширюватися на сотні кілометрів.
Ці імпульси можуть впливати на роботу радіоапаратури, викликати перешкоди в радіозв’язку та навіть впливати на роботу навігаційних систем.
Також, блискавка створює потужні магнітні поля, які можуть впливати на навколишнє середовище. Ці магнітні поля можуть індукувати електричні струми в проводах та інших металевих об’єктах, що може призводити до пошкодження електроніки та електроприладів.
Крім того, магнітні поля, створені блискавкою, можуть впливати на живі організми. Наприклад, є дослідження, які показують, що магнітні поля можуть впливати на орієнтацію птахів під час міграції, оскільки багато видів птахів використовують магнітне поле Землі для навігації.
Вплив на будівлі та комунікації
Блискавка може спричиняти значні пошкодження будівель та інфраструктури. Коли блискавка вдаряє в будівлю, вона може викликати займання та пожежі. Електричний струм може проходити через електричні мережі, викликаючи короткі замикання та пошкодження електроприладів. Металеві конструкції, такі як антени та вежі, також можуть бути пошкоджені або зруйновані.
Дороги, мости та залізничні колії, також можуть постраждати від ударів блискавки. Наприклад, блискавка може викликати вибухи газопроводів або пошкодження електричних підстанцій, що призводить до відключення електропостачання та інших аварійних ситуацій.
Вплив на людей
Люди також можуть страждати від ударів блискавки. За статистикою, щорічно по всьому світу реєструються тисячі випадків травм та смертей від ударів блискавки.
Люди можуть отримати серйозні опіки, пошкодження нервової системи, серцеві напади або навіть померти.
Особливо небезпечно перебувати на відкритій місцевості під час грози. Люди, які знаходяться на пляжах, полях, горах або інших відкритих просторах, мають високий ризик бути ураженими блискавкою. Важливо дотримуватися правил безпеки під час грози, щоб знизити ризик травм та смертей.
Читайте також: Як відкрити кокос
Захист від удару блискавки
Блискавковідводи — найефективніший захист від ударів блискавки.
Вони працюють за принципом перехоплення електричного розряду та його безпечного відведення в землю.
Основними компонентами блискавковідводу є металевий стрижень, який встановлюється на найвищій точці будівлі, провідник, який з’єднує стрижень з заземлювачем, та сам заземлювач, який забезпечує розсіювання електричного заряду у ґрунті.
Стрижень перехоплює блискавку, провідник направляє струм до заземлювача, а заземлювач розсіює енергію в землі, мінімізуючи ризик пошкодження будівлі та її мешканців.
Щорічно від удару блискавки гине приблизно 24 000 людей по всьому світу, а ще близько 240 000 отримують травми.
Правила поведінки під час грози в приміщенні та на відкритій місцевості
Правила поведінки відрізняються залежно від того, де саме ви перебуваєте. Нижче — наші поради та план дій.
Якщо ви знаходитеся в приміщенні
Під час грози важливо захистити електроприлади від можливого перенапруження внаслідок удару блискавки.
Для цього рекомендується:
- вимкнути всі електроприлади з розеток;
- використовувати захисні пристрої від перенапруги (стабілізатори напруги або розетки з вбудованим захистом);
- уникати використання електроприладів під час грози.
Під час грози важливо дотримуватися певних правил поведінки для забезпечення безпеки:
- Уникати контакту з металевими предметами (радіатори, водопровідні труби та електроприлади).
- Не використовувати стаціонарні телефони та інтернет, оскільки лінії можуть бути уражені блискавкою.
- Залишатися якомога далі від вікон та дверей, щоб уникнути можливого ураження уламками скла чи інших матеріалів.
Як ви знаходитеся на відкритій місцевості
Якщо ви опинилися на відкритій місцевості під час грози, важливо знайти безпечне місце для укриття.
Найбільш безпечними місцями є:
- Автомобіль.
- Невисокі будівлі з блискавковідводами.
- Заглиблення в землі (наприклад. траншеї).
Якщо ви не можете знайти безпечне укриття, дотримуйтесь наступних рекомендацій:
- Уникайте високих об’єктів, які можуть притягнути блискавку (дерева, стовпи або вежі).
- Не стійте на відкритих місцях, де ви можете стати найвищою точкою.
- Сядьте навпочіпки, щоб мінімізувати контакт з землею та зменшити ризик ураження струмом.