Гром и молния — это явления, которые мы наблюдаем во время грозы. Их появление сопровождается величественным ревом грома и впечатляющими вспышками молний. Но почему они возникают? Давайте разберемся в этом вопросе.
Первая причина возникновения грома и молнии — столкновение заряженных частиц в атмосфере. Во время грозы в атмосфере образуется большое количество электрических зарядов, как положительных, так и отрицательных. При некоторых условиях эти заряды начинают перемещаться и сталкиваться друг с другом, что и приводит к возникновению электрического разряда, иначе говоря — молнии.
Второй причиной грома и молнии является трение воздуха. Когда молекулы воздуха движутся со слишком большой скоростью, происходит трение между ними. Это трение вызывает разделение зарядов воздуха на положительные и отрицательные. Когда эти заряды накапливаются в огромных количествах и выходят наружу, возникает молния и гром.
Третья причина связана с нагреванием воздуха. Во время грозы молния нагревает окружающий воздух до очень высоких температур. Такое нагревание вызывает резкий расширительный эффект в воздухе, который приводит к порывистым ветрам и громкому стуку, известному нам как гром.
Четвертая причина грома и молнии — взаимодействие электрических полей. Заряды внутри облака создают электрическое поле вокруг себя. Однако, когда произойдет разряд, поле становится крайне интенсивным, что может вызывать взаимодействие с другими облаками или землей, а затем — гром и молнию.
Пятая причина грома и молнии — электрическое разрядное противостояние. В атмосфере есть различные объемные заряды, которые конкурируют друг с другом. Когда одна область в атмосфере имеет более высокий заряд, чем соседняя область, возникают разрядные разности, которые приводят к молнии и грому.
Влияние атмосферных явлений на возникновение грома и молнии
Существует ряд атмосферных условий, которые оказывают влияние на процесс возникновения грома и молнии:
- Неравномерное распределение электрического заряда в атмосфере. Встреча холодного и теплого воздуха, а также попадание воздушных потоков воздуха вместе создают условия для накопления электрического заряда в облаках. При достижении критической степени заряда, происходит разряд, который и сопровождается молнией и громом.
- Ионизация воздуха. Во время грозы атмосферный воздух подвергается интенсивной ионизации. При ударе молнии о чередующуюся поляризацию частиц воздуха и прямую ионизацию электлизованного воздуха, атомы и молекулы воздуха разлагаются на положительно и отрицательно заряженные частицы. Такая ионизация создает условия для дальнейшего образования разрядов и вспышек молний.
- Присутствие влаги в атмосфере. Увлажнение атмосферы является одним из факторов, способствующих возникновению грозовых бурь. Это связано с тем, что вода хороший проводник электричества, и под действием электрических полей ее молекулы могут разлагаться на ионы, увлажняя атмосферу и создавая условия для образования разрядов электрической энергии.
- Высота облаков. Чем выше облака, тем сильнее электрические поля в ихнем внутреннем пространстве. Поэтому в большинстве случаев громы и молнии проявляются в большой высоте над поверхностью земли, где облака достигают своего максимального развития.
- Магнитное поле Земли. Магнитное поле Земли также оказывает влияние на процессы образования громов и молний. Полярные области, близость к экватору, север и юг Земли – все это факторы, которые могут влиять на интенсивность и частоту грозовых бурь в определенных регионах.
Взаимодействие этих атмосферных факторов создает условия для возникновения громов и молний, которые являются одними из самых впечатляющих проявлений силы природы.
Причина 1: Электрическое разделение зарядов во время грозы
Гром и молния возникают в результате электрического разделения зарядов во время грозовой бури. Грозовые облака формируются из водяного пара и твердых частиц, таких как лед и град. Внутри облака происходят интенсивные поднятия и опускания воздуха, что вызывает трение между частицами и электрическую зарядку.
В результате этого трения происходит разделение зарядов: положительный заряд накапливается в верхней части облака, а отрицательный заряд собирается в нижней части облака. Этот процесс приводит к созданию огромного электрического потенциала между небом и землей.
Когда разность потенциалов становится достаточно велика, происходит пробитие воздуха и формируется молния. Молния представляет собой огромный электрический разряд, разрывающий воздух и создающий яркую вспышку света.
Вместе с молнией слышится гром. Гром — это звуковая волна, возникающая в результате нагревания воздуха молнией до очень высоких температур. Резкий нагрев воздуха вызывает быстрое расширение и последующее сжатие воздушных молекул, что приводит к вибрации и созданию звука, который мы слышим как гром.
Причина 2: Коллизия мелких и крупных частиц воздуха
Возникающие различия в температуре и давлении между разными областями воздуха приводят к перемещению воздушных масс и созданию так называемых термодинамических границ. Эти границы могут быть горизонтальными или вертикальными.
Когда мелкие частицы воздуха, такие как пыль или водяные капли, попадают в зону этих границ, они начинают заряжаться. Заряженные частицы притягивают или отталкивают друг друга в зависимости от их полярности.
Когда насыщенные зарядом мелкие частицы преодолевают электрическую силу, возникает искра молнии, которая может проявиться в виде зигзагообразного разряда в атмосфере.
Сопровождающий гром служит акустическим проявлением мощного разогрева воздушных масс и разрыва молнии. Сам звук распространяется волной давления и вызывает дрожание молекул воздуха на своем пути, что создает характерный громоподобный звук.
Причина 3: Ионизация тумана, облаков и дождя во время грозы
В самом начале грозы, когда атмосферное напряжение достигает высоких значений, происходит образование ионов. Это происходит из-за трения между различными частями атмосферы, такими как туман, облака и дождь.
Когда молния разряжается в атмосфере, ее электрический заряд возбуждает молекулы водной пары и атмосферных газов, таких как кислород и азот. Как результат, эти молекулы теряют или получают электроны, становясь ионами.
Полученные ионы затем притягиваются к другим нейтральным молекулам в воздухе и создают канал ионизации. Этот канал проникает через туман, облака и дождь, аккумулируя все больше ионов по пути.
Когда положительный ион и отрицательный ион достигают определенного уровня насыщения, возникает молния. Во время молнии происходит быстрое освобождение энергии, которая и создает звуковую волну, которую мы воспринимаем как гром.
| Молния | Туман |
| Облака | Дождь |