Blitze sind wie ein Wunder der Natur. Was ist ein Blitz? Wie entsteht dieses Naturphänomen und woher kommt es? Physikalische Eigenschaften und Typen von Blitzen

Blitze gehören zu den Naturphänomenen, die schon lange Angst hervorrufen. zur Menschheit. Die größten Geister wie Aristoteles oder Lucretius versuchten, sein Wesen zu verstehen. Sie glaubten, dass es sich um eine Kugel handelte, die aus Feuer bestand und im Wasserdampf der Wolken eingeschlossen war. Mit zunehmender Größe durchbrach sie diese und fiel mit einem schnellen Funken zu Boden.

Das Konzept des Blitzes und sein Ursprung

Am häufigsten entstehen Blitze in recht großen Gebieten. Der obere Teil kann sich auf einer Höhe von 7 Kilometern befinden, der untere Teil kann nur 500 Meter über der Erdoberfläche liegen. Angesichts atmosphärische Temperatur Luft können wir zu dem Schluss kommen, dass das Wasser in einer Höhe von 3-4 km gefriert und sich in Eisstücke verwandelt, die beim Zusammenstoß miteinander elektrisiert werden. Diejenigen, die haben größte Größe, erhalten eine negative Ladung und die Kleinsten erhalten eine positive Ladung. Aufgrund ihres Gewichts sind sie schichtweise gleichmäßig in der Wolke verteilt. Wenn sie sich einander nähern, bilden sie einen Plasmakanal, aus dem ein elektrischer Funke namens Blitz entsteht. Seine gebrochene Form erhielt es aufgrund der Tatsache, dass sich auf dem Weg zum Boden oft verschiedene Luftpartikel befinden, die Hindernisse bilden. Und um sie zu umgehen, muss man die Flugbahn ändern.

Physikalische Beschreibung des Blitzes

Eine Blitzentladung setzt 109 bis 1010 Joule Energie frei. Eine solch kolossale Menge an Elektrizität wird größtenteils für die Erzeugung eines Lichtblitzes aufgewendet, der auch Donner genannt wird. Aber schon ein kleiner Teil des Blitzes reicht aus, um undenkbare Dinge zu bewirken, zum Beispiel kann seine Entladung einen Menschen töten oder ein Gebäude zerstören. Noch eins interessante Tatsache sagt, dass das so ist ein natürliches Phänomen Kann Sand schmelzen und Hohlzylinder bilden. Dieser Effekt wird erreicht durch hohe Temperatur Im Inneren des Reißverschlusses kann es 2000 Grad erreichen. Auch die Zeit bis zum Auftreffen auf dem Boden ist unterschiedlich; sie kann nicht mehr als eine Sekunde betragen. Was die Leistung betrifft, kann die Impulsamplitude Hunderte von Kilowatt erreichen. Durch die Kombination all dieser Faktoren entsteht die stärkste natürliche Stromentladung, die den Tod von allem mit sich bringt, was sie berührt. Alle vorhandene Arten Blitze sind sehr gefährlich und die Begegnung mit ihnen ist für den Menschen äußerst unerwünscht.

Donnerformation

Ein Donnerschlag ist bei allen Blitzarten nicht mehr wegzudenken, birgt zwar nicht die gleiche Gefahr, kann aber in manchen Fällen zu Netzwerkausfällen und anderen technischen Problemen führen. Es entsteht, wenn eine warme Luftwelle, die durch Blitze auf eine Temperatur erhitzt wird, die heißer als die Sonne ist, mit einer kalten Welle kollidiert. Der resultierende Ton ist nichts anderes als eine Welle, die durch Luftvibrationen verursacht wird. In den meisten Fällen nimmt die Lautstärke gegen Ende der Rolle zu. Dies geschieht aufgrund der Schallreflexion von Wolken.

Welche Blitzarten gibt es?

Es stellt sich heraus, dass sie alle unterschiedlich sind.

1. Linearer Blitz ist die häufigste Art. Der Elektroboom sieht aus wie ein umgedrehter, überwucherter Baum. Aus dem Hauptkanal gehen mehrere dünnere und kürzere „Triebe“ hervor. Die Länge einer solchen Entladung kann bis zu 20 Kilometer betragen und die Stromstärke kann 20.000 Ampere betragen. Die Bewegungsgeschwindigkeit beträgt 150 Kilometer pro Sekunde. Die Temperatur des Plasmas, das den Blitzkanal füllt, erreicht 10.000 Grad.

2. Intracloud-Blitze – der Ursprung dieser Art geht mit Veränderungen der elektrischen und magnetischen Felder einher, außerdem werden Radiowellen ausgesendet. Ein solcher Boom ist am wahrscheinlichsten näher am Äquator zu finden. In gemäßigten Breiten kommt es äußerst selten vor. Wenn es in einer Wolke zu einem Blitz kommt, kann ein Fremdkörper, der die Integrität der Hülle verletzt, beispielsweise ein elektrifiziertes Flugzeug oder ein Metallkabel, dazu führen, dass sie herauskommt. Die Länge kann zwischen 1 und 150 Kilometern variieren.

3. Bodenblitz - dieser Typ durchläuft mehrere Phasen. Bei der ersten beginnt die Stoßionisation, die zu Beginn durch freie Elektronen erzeugt wird, diese sind immer in der Luft vorhanden. Unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes erreichen Elementarteilchen hohe Geschwindigkeiten, werden auf den Boden gelenkt und kollidieren mit den Molekülen, aus denen die Luft besteht. So entstehen elektronische Lawinen, auch Streamer genannt. Es handelt sich um Kanäle, die miteinander verschmelzen und helle, wärmeisolierte Blitze verursachen. Es erreicht den Boden in Form einer kleinen Treppe, da ihm Hindernisse im Weg stehen, und um diese zu umgehen, ändert es die Richtung. Die Bewegungsgeschwindigkeit beträgt etwa 50.000 Kilometer pro Sekunde.

Nachdem der Blitz seinen Weg beendet hat, bleibt er für einige zehn Mikrosekunden stehen und das Licht wird schwächer. Danach beginnt der nächste Schritt: die Wiederholung des zurückgelegten Weges. Die jüngste Entladung übertrifft alle vorherigen an Helligkeit; der Strom darin kann Hunderttausende Ampere erreichen. Die Temperatur im Kanal schwankt um 25.000 Grad. Diese Art von Blitz dauert am längsten, daher können die Folgen verheerend sein.

Perlenblitz

Bei der Beantwortung der Frage, welche Arten von Blitzen es gibt, darf man ein solch seltenes Naturphänomen nicht aus den Augen verlieren. Am häufigsten verläuft die Entladung nach der linearen Entladung und wiederholt ihre Flugbahn vollständig. Lediglich optisch wirken sie wie voneinander entfernte Kugeln, die an Perlen aus edlem Material erinnern. Solche Blitze werden von den lautesten und dröhnendsten Geräuschen begleitet.

Kugelblitz

Ein natürliches Phänomen, wenn ein Blitz die Form einer Kugel annimmt. In diesem Fall wird die Flugbahn unvorhersehbar, was es für den Menschen noch gefährlicher macht. In den meisten Fällen tritt ein solcher elektrischer Knoten zusammen mit anderen Arten auf, es ist jedoch bekannt, dass er auch bei sonnigem Wetter auftritt.

Wie es entsteht Dies ist die Frage, die am häufigsten von Menschen gestellt wird, die mit diesem Phänomen konfrontiert sind. Wie jeder weiß, sind manche Dinge ausgezeichnete Stromleiter, und in ihnen beginnt die Kugel aufzutauchen, indem sie ihre Ladung ansammelt. Es kann auch durch den Hauptblitz entstehen. Augenzeugen behaupten, dass es einfach aus dem Nichts aufgetaucht sei.

Der Durchmesser von Blitzen liegt zwischen einigen Zentimetern und einem Meter. Was die Farbe angeht, gibt es mehrere Möglichkeiten: Von Weiß und Gelb bis hin zu leuchtendem Grün ist ein schwarzer Elektroball äußerst selten zu finden. Nach einem schnellen Abstieg bewegt es sich horizontal, etwa einen Meter über der Erdoberfläche. Solche Blitze können ihre Flugbahn unerwartet ändern und ebenso unerwartet verschwinden, wobei enorme Energie freigesetzt wird, die zum Schmelzen oder sogar zur Zerstörung führt. verschiedene Artikel. Sie lebt zwischen zehn Sekunden und mehreren Stunden.

Sprite-Blitz

In jüngerer Zeit, im Jahr 1989, entdeckten Wissenschaftler eine andere Art von Blitzen, die als Blitz bezeichnet wurde Sprite. Die Entdeckung geschah völlig zufällig, da das Phänomen äußerst selten beobachtet wird und nur Zehntelsekunden dauert. Sie unterscheiden sich von anderen durch die Höhe, in der sie vorkommen – etwa 50–130 Kilometer, während andere Unterarten die 15-Kilometer-Grenze nicht überschreiten. Sprite-Blitze zeichnen sich auch durch ihren riesigen Durchmesser aus, der 100 km erreicht. Sie erscheinen vertikal und blinken in Gruppen. Ihre Farbe variiert je nach Zusammensetzung der Luft: Näher am Boden, wo mehr Sauerstoff vorhanden ist, sind sie grün, gelb oder weiß, aber unter dem Einfluss von Stickstoff nehmen sie in einer Höhe von mehr als 70 km eine helle Farbe an roter Farbton.

Verhalten während eines Gewitters

Alle Arten von Blitzen bergen eine außerordentliche Gefahr für die menschliche Gesundheit und sogar für das Leben. Um einen Stromschlag zu vermeiden, sollten in offenen Bereichen die folgenden Regeln befolgt werden:

1. In dieser Situation sind die höchsten Objekte gefährdet, daher sollten Sie offene Bereiche meiden. Um tiefer zu kommen, ist es am besten, in die Hocke zu gehen und Kopf und Brust auf die Knie zu legen; im Falle einer Niederlage schützt diese Position alle lebenswichtigen Organe. Auf keinen Fall sollten Sie sich flach hinlegen, um den möglichen Aufprallbereich nicht zu vergrößern.
2. Verstecken Sie sich auch nicht darunter hohe Bäume Und auch ungeschützte Strukturen oder Metallgegenstände (z. B. eine Picknickhütte) wären eine unerwünschte Abdeckung.
3. Bei einem Gewitter müssen Sie sofort aus dem Wasser steigen, da es ein guter Leiter ist. Einmal eingeschlagen, kann ein Blitz leicht auf eine Person übergreifen.
4. Auf keinen Fall sollten Sie ein Mobiltelefon benutzen.
5. Um dem Opfer Erste Hilfe zu leisten, führt man am besten eine Herz-Lungen-Wiederbelebung durch und ruft sofort den Rettungsdienst.

Verhaltensregeln im Haus

Auch im Innenbereich besteht Verletzungsgefahr.

1. Wenn draußen ein Gewitter herrscht, müssen Sie zunächst alle Fenster und Türen schließen.
2. Alle Elektrogeräte müssen ausgeschaltet sein.
3. Halten Sie sich von schnurgebundenen Telefonen und anderen Kabeln fern; sie leiten Strom hervorragend. Metallrohre haben den gleichen Effekt, daher sollten Sie sich nicht in der Nähe von Rohrleitungen aufhalten.
4. Wenn Sie wissen, wie Kugelblitze entstehen und wie unvorhersehbar ihre Flugbahn ist, müssen Sie, wenn sie in einen Raum eindringen, diesen sofort verlassen und alle Fenster und Türen schließen. Wenn diese Maßnahmen nicht möglich sind, ist es besser, stehen zu bleiben.

Die Natur liegt immer noch außerhalb der menschlichen Kontrolle und birgt viele Gefahren. Bei allen Arten von Blitzen handelt es sich im Wesentlichen um die stärksten elektrischen Entladungen, deren Leistung um ein Vielfaches größer ist als die aller künstlichen Stromquellen.

Blitz – Gasentladung unter natürlichen Bedingungen

Einführung3

1.Historische Ansichten zu Reißverschluss 4

2. Blitz 6

Arten von Blitzen9

Physik des linearen Blitzes9

Das Geheimnis des Kugelblitzes……………………………………………...13

3. Ziffern 26

Arten von Entladungen26

Funkenentladung2 6

4. Blitzschutz 33

Abschluss3 7

Liste der VerwendungengebadetLiteratur39

Einführung

Die Wahl des Themas meines Aufsatzes wird nicht nur vom persönlichen Interesse, sondern auch von der Relevanz bestimmt. Die Natur des Blitzes birgt viele Geheimnisse. Bei der Beschreibung dieses seltenen Phänomens sind Wissenschaftler gezwungen, sich nur auf vereinzelte Augenzeugenberichte zu verlassen. Diese dürftigen Geschichten und eine Handvoll Fotos sind alles, was der Wissenschaft zur Verfügung steht. Wie ein Wissenschaftler feststellte, wissen wir über Blitze nicht mehr, als die alten Ägypter über die Natur der Sterne wussten.

Blitze sind nicht nur als besonderes Naturphänomen von großem Interesse. Es ermöglicht die Beobachtung einer elektrischen Entladung in einem gasförmigen Medium bei einer Spannung von mehreren hundert Millionen Volt und einem Abstand zwischen den Elektroden von mehreren Kilometern. Der Zweck dieses Aufsatzes besteht darin, die Ursachen von Blitzen zu untersuchen und verschiedene Arten elektrischer Ladungen zu untersuchen. In der Zusammenfassung wird auch das Thema Blitzschutz thematisiert. Die Menschen haben schon vor langer Zeit erkannt, welchen Schaden ein Blitzschlag anrichten kann, und haben einen Schutz dagegen entwickelt.

Blitze interessieren Wissenschaftler seit langem, doch auch heute wissen wir nur wenig mehr über ihre Natur als vor 250 Jahren, obwohl wir sie auch auf anderen Planeten nachweisen konnten.

2. Historische Ansichten zum Blitz

Blitz und Donner wurden von den Menschen zunächst als Ausdruck des Willens der Götter und insbesondere als Manifestation des Zorns Gottes wahrgenommen. Gleichzeitig versucht der neugierige menschliche Geist seit langem, die Natur von Blitz und Donner zu verstehen und ihre natürlichen Ursachen zu verstehen. In der Antike dachte Aristoteles darüber nach. Lucretius dachte über die Natur des Blitzes nach. Seine Versuche, den Donner als Folge der Tatsache zu erklären, dass „Wolken dort unter dem Druck der Winde zusammenstoßen“, erscheinen sehr naiv.

Viele Jahrhunderte lang, auch im Mittelalter, glaubte man, dass Blitze feuriger Dampf seien, der im Wasserdampf der Wolken eingeschlossen sei. Es dehnt sich aus und durchbricht sie höchstens Schwachstelle und stürzt schnell auf die Erdoberfläche.

Im Jahr 1752 bewies Benjamin Franklin (Abb. 1) experimentell, dass es sich bei Blitzen um eine starke elektrische Entladung handelt. Der Wissenschaftler führte das berühmte Experiment mit einem Drachen durch, der bei herannahendem Gewitter in die Luft geschleudert wurde.

Erlebnis: Am Querstück der Schlange war ein angespitzter Draht befestigt, am Ende des Seils, das er mit der Hand hielt, waren ein Schlüssel und ein Seidenband befestigt. Sobald sich die Gewitterwolke über dem Drachen befand, begann der geschärfte Draht, ihm elektrische Ladung zu entziehen, und der Drachen wurde zusammen mit der Schnur elektrisiert. Nachdem der Regen den Drachen und die Schnur benetzt hat und sie dadurch frei werden, elektrische Ladung zu leiten, können Sie beobachten, wie die elektrische Ladung „abfließt“, wenn sich Ihr Finger nähert.

Gleichzeitig mit Franklin untersuchte M.V. die elektrische Natur von Blitzen. Lomonosov und G.V. Reicher Mann.

Dank ihrer Forschung wurde Mitte des 18. Jahrhunderts die elektrische Natur von Blitzen nachgewiesen. Von da an wurde klar, dass Blitze eine starke elektrische Entladung sind, die auftritt, wenn Wolken ausreichend elektrisiert sind.

Blitz

Blitze sind eine ewige Quelle zur Aufladung des elektrischen Feldes der Erde. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde das elektrische Feld der Erde mithilfe von Atmosphärensonden gemessen. Seine Intensität an der Oberfläche betrug etwa 100 V/m, was einer Gesamtladung des Planeten von etwa 400.000 C entspricht. Ladungsträger in der Erdatmosphäre sind Ionen, deren Konzentration mit der Höhe zunimmt und in einer Höhe von 50 km ein Maximum erreicht, wo sich unter dem Einfluss der kosmischen Strahlung eine elektrisch leitende Schicht gebildet hat – die Ionosphäre. Daher ist das elektrische Feld der Erde das Feld eines Kugelkondensators mit einer angelegten Spannung von etwa 400 kV. Unter dem Einfluss dieser Spannung ab obere Schichten In die unteren fließt ständig ein Strom von 2-4 kA, dessen Dichte 1-12 A/m2 beträgt, und es wird Energie bis zu 1,5 GW freigesetzt. Und dieses elektrische Feld würde verschwinden, wenn es keinen Blitz gäbe! Deshalb in gutes Wetter Der elektrische Kondensator – die Erde – wird während eines Gewitters entladen und aufgeladen.

Blitze sind eine natürliche Entladung großer elektrischer Ladungsansammlungen in den unteren Schichten der Atmosphäre. Einer der ersten, der dies feststellte, war der amerikanische Staatsmann und Wissenschaftler B. Franklin. Im Jahr 1752 führte er ein Experiment mit einem Papierdrachen durch, an dessen Schnur ein Metallschlüssel befestigt war, und empfing während eines Gewitters Funken aus dem Schlüssel. Seitdem werden Blitze als interessantes Naturphänomen und aufgrund der schwerwiegenden Schäden an Stromleitungen, Häusern und anderen Bauwerken, die durch direkte Blitzeinschläge oder blitzinduzierte Spannungen verursacht werden, intensiv untersucht.

Wie löst man einen Blitzschlag aus? Es ist sehr schwierig zu untersuchen, was wann an einem unbekannten Ort passieren wird. Und genau so arbeiten Wissenschaftler seit vielen Jahren, die die Natur von Blitzen untersuchen. Es wird angenommen, dass das Gewitter am Himmel von Elia, dem Propheten, angeführt wird und wir seine Pläne nicht kennen. Wissenschaftler versuchen jedoch seit langem, den Propheten Elia zu ersetzen, indem sie einen leitenden Kanal zwischen einer Gewitterwolke und der Erde schaffen. Zu diesem Zweck wurde B. Franklin ins Leben gerufen Drachen, endend mit Draht und einem Schlüsselbund aus Metall. Dadurch verursachte er schwache Entladungen, die den Draht hinunterflossen, und war der Erste, der bewies, dass Blitze eine negative elektrische Entladung sind, die von den Wolken zum Boden fließt. Franklins Experimente waren äußerst gefährlich, und einer derjenigen, die versuchten, sie zu wiederholen, der russische Akademiker G. V. Richman, starb 1753 an einem Blitzschlag.

In den 1990er Jahren lernten Forscher, wie man Blitze erzeugt, ohne ihr Leben zu gefährden. Eine Möglichkeit, einen Blitz auszulösen, besteht darin, eine kleine Rakete vom Boden aus direkt in eine Gewitterwolke abzufeuern. Auf ihrer gesamten Flugbahn ionisiert die Rakete die Luft und schafft so einen leitenden Kanal zwischen der Wolke und dem Boden. Und wenn die negative Ladung am Boden der Wolke groß genug ist, kommt es entlang des entstandenen Kanals zu einer Blitzentladung, deren Parameter alle von Instrumenten aufgezeichnet werden, die sich neben der Raketenstartrampe befinden. Um mehr zu schaffen Bessere Konditionen Um Blitze abzuleiten, wird an der Rakete ein Metalldraht befestigt, der sie mit der Erde verbindet.

Die Cloud ist eine Fabrik zur Erzeugung elektrischer Ladungen. Allerdings kann auf Körpern unterschiedlich „geladener“ Staub auftreten, auch wenn sie aus dem gleichen Material bestehen – es reicht aus, dass die Oberflächenmikrostruktur unterschiedlich ist. Wenn beispielsweise ein glatter Körper an einem rauen reibt, werden beide elektrisiert.

Eine Gewitterwolke ist eine riesige Menge Dampf, von der einige zu winzigen Tröpfchen oder Eisschollen kondensiert sind. Die Spitze einer Gewitterwolke kann sich in einer Höhe von 6–7 km befinden und die Unterseite kann in einer Höhe von 0,5–1 km über dem Boden hängen. Oberhalb von 3-4 km bestehen die Wolken aus Eisschollen unterschiedlicher Größe, da die Temperatur dort immer unter Null liegt. Diese Eisstücke sind durch steigende Strömungen in ständiger Bewegung Warme Luft von der erhitzten Erdoberfläche. Kleine Eisstücke werden von aufsteigenden Luftströmungen leichter weggetragen als große. Daher bewegen sich „flinke“ kleine Eisstücke hinein Oberer Teil Wolken kollidieren ständig mit großen. Bei jeder solchen Kollision kommt es zu einer Elektrifizierung, bei der große Eisstücke negativ und kleine positiv geladen werden. Im Laufe der Zeit landen positiv geladene kleine Eisstücke oben in der Wolke und negativ geladene große Eisstücke unten. Mit anderen Worten: Die Oberseite eines Gewitters ist positiv und die Unterseite negativ geladen. Alles ist bereit für eine Blitzentladung, bei der es zu einem Luftzerfall kommt und die negative Ladung vom Boden der Gewitterwolke zur Erde fließt.

Blitze sind ein „Hallo“ aus dem Weltraum und eine Quelle für Röntgenstrahlung. Allerdings ist die Wolke selbst nicht in der Lage, sich ausreichend zu elektrisieren, um eine Entladung zwischen ihrem unteren Teil und dem Boden auszulösen. Elektrische Feldstärke in Sturmwolkeüberschreitet niemals 400 kV/m, und bei Spannungen über 2500 kV/m tritt ein elektrischer Durchschlag in der Luft auf. Damit ein Blitz entsteht, ist daher etwas anderes als ein elektrisches Feld erforderlich. Im Jahr 1992 wurde es vom russischen Wissenschaftler A. Gurevich vom Physikalischen Institut benannt. P. N. Lebedev RAS (FIAN) schlug vor, dass kosmische Strahlung – hochenergetische Teilchen, die mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aus dem Weltraum auf die Erde fallen – eine Art Zündung für Blitze sein könnte. Tausende solcher Teilchen bombardieren jede Sekunde jeden Quadratmeter der Erdatmosphäre.

Nach Gurewitschs Theorie ionisiert ein Teilchen kosmischer Strahlung, das mit einem Luftmolekül kollidiert, dieses, was zur Bildung einer großen Anzahl hochenergetischer Elektronen führt. Im elektrischen Feld zwischen der Wolke und dem Boden angekommen, werden die Elektronen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, ionisieren ihren Weg und lösen so eine Elektronenlawine aus, die sich mit ihnen in Richtung Boden bewegt. Der durch diese Elektronenlawine erzeugte ionisierte Kanal wird vom Blitz zur Entladung genutzt.

Jüngste Studien haben gezeigt, dass Blitze eine ziemlich starke Quelle für Röntgenstrahlung sind, deren Intensität bis zu 250.000 Elektronenvolt betragen kann, was etwa dem Doppelten der bei Röntgenaufnahmen des Brustkorbs verwendeten entspricht.

Arten von Blitzen

a) Die meisten Blitze treten zwischen einer Wolke und auf Erdoberfläche Es gibt jedoch Blitze, die zwischen den Wolken auftreten. Alle diese Blitze werden üblicherweise als linear bezeichnet. Die Länge eines einzelnen linearen Blitzes kann in Kilometern gemessen werden.

b) Eine andere Blitzart ist der Streifenblitz (Abb. 2). In diesem Fall sieht das folgende Bild so aus, als würden mehrere nahezu identische lineare Blitze erscheinen, die relativ zueinander verschoben sind.

c) Es wurde festgestellt, dass ein Blitz in manchen Fällen in mehrere Dutzend Meter lange einzelne leuchtende Bereiche zerfällt. Dieses Phänomen wird Perlenblitz genannt. Nach Malan (1961) wird diese Art von Blitzen auf der Grundlage einer längeren Entladung erklärt, nach der das Leuchten an der Stelle, an der sich der Kanal auf den Beobachter zubiegt, der ihn mit dem ihm zugewandten Ende beobachtet, heller zu sein scheint. Und Yuman (1962) glaubte, dass dieses Phänomen als Beispiel für den „Ping-Effekt“ betrachtet werden sollte, der aus einer periodischen Änderung des Radius der Entladungssäule mit einer Periode von mehreren Mikrosekunden besteht.

d) Kugelblitze, das geheimnisvollste Naturphänomen.

Physik des linearen Blitzes

Lineare Blitze bestehen aus mehreren schnell aufeinanderfolgenden Impulsen. Jeder Impuls stellt eine Unterbrechung des Luftspalts zwischen der Wolke und dem Boden dar und erfolgt in Form einer Funkenentladung. Schauen wir uns zunächst den ersten Impuls an. Es gibt zwei Phasen seiner Entwicklung: Zuerst wird ein Entladungskanal zwischen der Wolke und dem Boden gebildet, und dann fließt der Hauptstromimpuls schnell durch den gebildeten Kanal.

Die erste Stufe ist die Bildung eines Abflusskanals. Alles beginnt damit, dass sich am Boden der Wolke ein elektrisches Feld von sehr hoher Intensität bildet – 105...106 V/m.

Freie Elektronen erfahren in einem solchen Feld enorme Beschleunigungen. Diese Beschleunigungen sind nach unten gerichtet, da der untere Teil der Wolke negativ und die Erdoberfläche positiv geladen ist. Auf dem Weg von der ersten Kollision zur nächsten gewinnen die Elektronen erhebliche kinetische Energie. Wenn sie daher mit Atomen oder Molekülen kollidieren, ionisieren sie diese. Dadurch entstehen neue (Sekundär-)Elektronen, die wiederum im Feld der Wolke beschleunigt werden und dann bei Stößen neue Atome und Moleküle ionisieren. Es entstehen ganze Lawinen schneller Elektronen, die ganz unten Wolken bilden, Plasma-„Fäden“ – einen Streamer.

Durch die Verschmelzung der Streamer entsteht ein Plasmakanal, durch den anschließend der Hauptstromimpuls fließt.

Dieser Plasmakanal, der sich vom „Boden“ der Wolke zur Erdoberfläche entwickelt, ist mit freien Elektronen und Ionen gefüllt und kann daher elektrischen Strom gut leiten. Er heißt Führer oder genauer gesagt Schrittführer. Tatsache ist, dass der Kanal nicht glatt geformt ist, sondern in Sprüngen – in „Schritten“.

Warum es in der Bewegung des Anführers zu Pausen kommt, und zwar relativ regelmäßig, ist nicht sicher bekannt. Es gibt mehrere Theorien über Stufenführer.

Im Jahr 1938 schlug Schonland zwei mögliche Erklärungen für die Verzögerung vor, die die stufenartige Natur des Anführers verursacht. Einer von ihnen zufolge sollten sich Elektronen durch den Kanal bewegen führender Streamer (getrunkenÖDas). Einige Elektronen werden jedoch von Atomen und positiv geladenen Ionen eingefangen, sodass es einige Zeit dauert, bis neue vorrückende Elektronen eintreffen, bevor ein ausreichender Potentialgradient vorhanden ist, damit der Strom weiter fließen kann. Einer anderen Sichtweise zufolge benötigen positiv geladene Ionen Zeit, um sich unter dem Kopf des Führungskanals anzusammeln und so einen ausreichenden Potentialgradienten darüber zu erzeugen. Aber die physischen Prozesse, die in der Nähe des Kopfes des Anführers ablaufen, sind durchaus verständlich. Die Feldstärke unter der Wolke ist ziemlich hoch – das ist sie<
B/m; im Raumbereich direkt vor dem Kopf des Anführers ist er sogar noch größer. In einem starken elektrischen Feld in der Nähe des Leiterkopfes kommt es zu einer intensiven Ionisierung von Atomen und Luftmolekülen. Dies geschieht erstens aufgrund der Bombardierung von Atomen und Molekülen durch schnelle Elektronen, die aus dem Anführer (den sogenannten) austreten Stoßionisation) und zweitens die Absorption von Photonen der vom Anführer emittierten ultravioletten Strahlung durch Atome und Moleküle (Photoionisation). Aufgrund der intensiven Ionisierung von Atomen und Luftmolekülen, die auf dem Weg des Anführers angetroffen werden, wächst der Plasmakanal, der Anführer bewegt sich in Richtung Erdoberfläche.>

Unter Berücksichtigung der Zwischenstopps auf dem Weg benötigte der Vorläufer 10 bis 20 ms, um den Boden in einer Entfernung von 1 km zwischen der Wolke und der Erdoberfläche zu erreichen. Jetzt ist die Wolke durch einen Plasmakanal, der den Strom perfekt leitet, mit der Erde verbunden. Der Kanal aus ionisiertem Gas schien die Wolke mit der Erde kurzzuschließen. Damit ist die erste Entwicklungsstufe des Initialimpulses abgeschlossen.

Zweite Etage fließt schnell und kraftvoll. Der Hauptstrom fließt entlang des vom Leiter gelegten Weges. Der Stromimpuls dauert ca. 0,1 ms. Die aktuelle Stärke erreicht Werte in der Größenordnung<
A. Es wird eine erhebliche Menge an Energie freigesetzt (bis zu
J). Die Gastemperatur im Kanal erreicht
. In diesem Moment entsteht das ungewöhnlich helle Licht, das wir bei einer Blitzentladung beobachten, und es entsteht Donner, verursacht durch die plötzliche Ausdehnung des plötzlich erhitzten Gases.>

Wichtig ist, dass sich sowohl das Leuchten als auch die Erwärmung des Plasmakanals in Richtung vom Boden zur Wolke entwickeln, also runter rauf. Um dieses Phänomen zu erklären, teilen wir den gesamten Kanal bedingt in mehrere Teile auf. Sobald sich der Kanal gebildet hat (der Kopf des Anführers hat den Boden erreicht), springen zunächst die Elektronen, die sich in seinem untersten Teil befanden, nach unten; daher beginnt zunächst der untere Teil des Kanals zu glühen und sich zu erwärmen. Dann strömen Elektronen aus dem nächsten (höheren Teil des Kanals) zu Boden; Das Leuchten und Erhitzen dieses Teils beginnt. Und so werden nach und nach – von unten nach oben – immer mehr Elektronen in die Bewegung Richtung Boden einbezogen; Dadurch breiten sich das Leuchten und die Erwärmung des Kanals von unten nach oben aus.

Nach Ablauf des Hauptstromimpulses erfolgt eine Pause

Dauer von 10 bis 50 ms. Während dieser Zeit erlischt der Kanal praktisch, seine Temperatur sinkt auf ca<
, der Ionisationsgrad des Kanals nimmt deutlich ab.>

Wenn zwischen aufeinanderfolgenden Blitzeinschlägen mehr Zeit als üblich vergeht, kann der Ionisierungsgrad insbesondere im unteren Teil des Kanals so gering sein, dass ein neuer Pilot erforderlich wird, um die Luft erneut zu ionisieren. Dies erklärt einzelne Fälle der Bildung von Stufen an den unteren Enden der Leiter, die nicht dem ersten, sondern den nachfolgenden Hauptblitzeinschlägen vorausgingen.

Wie oben erwähnt, folgt der neue Leiter dem Weg, den der ursprüngliche Leiter eingeschlagen hat. Es läuft ohne Unterbrechung von oben nach unten (1 ms). Und wieder folgt ein kräftiger Impuls des Hauptstroms. Nach einer weiteren Pause wiederholt sich alles. Dadurch werden mehrere kraftvolle Impulse angezeigt, die wir natürlicherweise wahrnehmen einzelner Rang Blitz als einzelner heller Blitz (Abb. 3).

Das Geheimnis des Kugelblitzes

Kugelblitze ähneln in keiner Weise gewöhnlichen (linearen) Blitzen, weder in ihrem Aussehen noch in ihrem Verhalten. Gewöhnliche Blitze sind von kurzer Dauer; Der Ball lebt Dutzende von Sekunden, Minuten. Normale Blitze werden von Donner begleitet; der kugelförmige ist fast geräuschlos, es gibt viele unvorhersehbare Verhaltensweisen in seinem Verhalten (Abb. 4).

Der Kugelblitz stellt uns viele Rätsel, Fragen, auf die es keine klare Antwort gibt. Derzeit können wir nur spekulieren und Hypothesen aufstellen.

Die einzige Methode zur Untersuchung von Kugelblitzen ist die Systematisierung und Analyse zufälliger Beobachtungen.

Ergebnisse der Beobachtungsverarbeitung

Wir präsentieren die zuverlässigsten Informationen über Kugelblitze (BL).

Ein BL ist ein kugelförmiges Objekt mit einem Durchmesser von 5 ... 30 cm. Die Form eines BL verändert sich leicht und nimmt eine birnenförmige oder abgeflachte Kugelform an. Sehr selten wurde BL in Form eines Torus beobachtet.

Das CMM leuchtet normalerweise orange; Fälle von violetter Farbe wurden beobachtet. Die Helligkeit und der Charakter des Glühens ähneln dem Glühen heißer Holzkohle, manchmal wird die Intensität des Glühens mit einer schwachen Glühbirne verglichen. Vor dem Hintergrund homogener Strahlung erscheinen und bewegen sich hellere leuchtende Bereiche (Flares).

Die Lebensdauer des BL variiert zwischen einigen Sekunden und zehn Minuten. Die Existenz eines BL endet mit seinem Verschwinden, manchmal begleitet von einer Explosion oder einem hellen Blitz, der einen Brand verursachen kann.

CMM wird normalerweise während eines Gewitters mit Regen beobachtet, es gibt jedoch vereinzelte Hinweise darauf, dass CMM während eines Gewitters ohne Regen beobachtet wird. Es gab Fälle von CMM-Beobachtungen über Gewässern in erheblicher Entfernung vom Ufer oder anderen Objekten.

Das CMM schwebt in der Luft und bewegt sich mit Luftströmungen, kann aber gleichzeitig „seltsame“ aktive Bewegungen ausführen, die eindeutig nicht mit der Luftbewegung übereinstimmen.

Beim Zusammenstoß mit umgebenden Objekten prallt das KMG ab, als wäre es schwach aufgeblasen Luftballon oder beendet seine Existenz.

Bei Kontakt mit Stahlgegenständen wird die Kugel zerstört und es wird ein mehrere Sekunden dauernder heller Blitz beobachtet, der von verstreuten leuchtenden Fragmenten begleitet wird, die an Metallschweißen erinnern. Bei der späteren Inspektion stellte sich heraus, dass die Stahlgegenstände leicht geschmolzen waren.

CMM dringt manchmal durch geschlossene Fenster in einen Raum ein. Die meisten Zeugen beschreiben den Penetrationsprozess als Einströmen durch ein kleines Loch; ein sehr kleiner Teil der Zeugen behauptet, dass CMM durch intaktes Fensterglas eindringt, ohne seine Form zu verändern.

Wenn das KMG kurzzeitig die menschliche Haut berührt, werden leichte Verbrennungen registriert. Kontakte, die zu einem Blitz oder einer Explosion führten, führten zu schweren Verbrennungen und sogar zum Tod.

Während des Beobachtungszeitraums wurden keine signifikanten Änderungen in der Größe des BL und der Helligkeit des Leuchtens beobachtet.

Es gibt Hinweise auf die Beobachtung des Entstehungsprozesses von BL aus Steckdosen oder in Betrieb befindlichen Elektrogeräten. In diesem Fall erscheint zunächst ein leuchtender Punkt, der innerhalb weniger Sekunden auf eine Größe in der Größenordnung von 10 cm anwächst. In allen solchen Fällen bleibt der BL mehrere Sekunden bestehen und wird mit einem charakteristischen Knall zerstört, ohne dass die Objekte nennenswert beschädigt werden gegenwärtige und umgebende Objekte.