Естественные науки

Почему и как именно бьёт молния ?

Система туча-земля или туча-туча представляет собой своеобразный конденсатор. Воздух играет роль диэлектрика между облаками. Нижняя часть облака имеет отрицательный заряд. При достаточной разности потенциалов между тучей и землей возникают условия, в которых происходит образование молнии в природе.
Ступенчатый лидер
Перед основной вспышкой молнии можно наблюдать небольшое пятно, движущееся от тучи к земле. Это так называемый ступенчатый лидер. Электроны под действием разности потенциалов, начинают двигаться к земле. Двигаясь, они сталкиваются с молекулами воздуха, ионизируя их. От тучи к земле прокладывается как бы ионизированный канал. Из-за ионизации воздуха свободными электронами электропроводность в зоне траектории лидера существенно возрастает. Лидер как бы прокладывает путь для основного разряда, двигаясь от одного электрода (тучи) к другому (земле). Ионизация происходит неравномерно, поэтому лидер может разветвляться.
Обратная вспышка
В момент, когда лидер приближается к земле, напряженность на его конце растет. Из земли или из предметов, выступающих над поверхностью (деревья, крыши зданий) навстречу лидеру выбрасывается ответный стример (канал). Это свойство молний используется для защиты от них путем установки громоотвода. Когда лидер достигает земли, по проложенному каналу начинает течь ток. Именно в этот момент и наблюдается основная вспышка молнии, сопровождаемая резким ростом силы тока и выделением энергии.
Здесь уместен вопрос, откуда идет молния? Интересно, что лидер распространяется от тучи к земле, а вот обратная яркая вспышка, которую мы и привыкли наблюдать, распространяется от земли к туче. Правильнее говорить, что молния идет не от неба к земле, а происходит между ними.
Сергей Леонов
Сергей Леонов
73 314
Лучший ответ
Яна Шидловская Ух, как много вы мне помогали.
Если ты ходишь в школу, то можешь уже знать, что все атомы состоят из заряженных частиц. И эти же частицы - могут существовать самостоятельно, не участвуя в составе атомов. Также, ты можешь уже знать, что электрический заряд создает вокруг себя поле, и что заряды одинакового знака отталкивают поле друг друга, а заряды разных знаков - притягивают. Знаешь об этом?

Что случится, если у тебя в пространстве витают частицы с зарядами, и ты помещаешь туда предмет, заряженный положительно? Все положительные частицы начнут от него разлетаться, кто куда. А все отрицательные - радостно устремятся к нему. Представил?

А что будет, если взять два противоположно заряженных предмета, и поместить между ними просто атом - один атом? Все его отрицательные частицы (электроны) начнет тянуть в сторону положительного заряда, а все положительные (протоны, т. е. собственно ядро) - в противоположную сторону. Представил?
Но атом ведь не бесконечно прочен, его МОЖНО разодрать в стороны, если поле окажется достаточно сильным. И тогда с атома будет сорван хотя бы один электрон (из тех, которые расположены на самой поверхности и слабее всего там держатся). И этот электрон полетит в одну сторону, а остальной атом (который теперь имеет положительный заряд и называется "ионом") - в другую. Если подобных атомов много (газ), то образуется сразу два потока в разных направлениях - в одну сторону ионы, в другую электроны. А течение заряженных частиц согласованно в общем направлении называется "электрическим током". Сам-то по себе воздух тока не проводит, но если приложить к нему достаточно сильное электрическое поле (т. е. поместить в него два объекта с СИЛЬНЫМИ противоположными зарядами) - то сил этого поля хватит, чтобы выдергивать из молекул воздуха электроны, и тем самым придать ему электропроводность. Именно поэтому, если между двумя железками постепенно увеличивать напряжение, то рано или поздно проскочит искра - ток пробежит между ними прямо по воздуху.

А почему молния имеет такую прихотливую извилистую форму? А потому что она пробирается "от молекулы к молекуле" - ей больше неоткуда взять заряженные частицы для своего тока. Ну а молекулы-то - летают, как придется! Случайным образом, а не "ровными рядами". Вот молнии и приходится "нащупывать" себе дорогу по этим молекулам, какая ближе подвернется. Поэтому траектория молнии всегда извилистая, заранее не предсказуемая, и может даже разветвляться на отдельные "ручейки".

А почему молния так ярко светится? Это уже институтский уровень, или, может, 11-классовый, не знаю. Дело в том, что магнитное и электрическое поле - это по сути одно и то же, только с разных точек зрения. Если заряд (электрон, ион, или вообще любой заряженный предмет) пролетает мимо тебя, либо ты пролетаешь мимо него - то его электрическое поле воспринимается тобой как магнитное, с выраженным направлением, с двумя полюсами, все как положено. Если частица пролетает БЫСТРЕЕ - то магнитное поле получается интенсивнее. Если она пролетает в другую сторону - у поля меняются местами полюса. Но самое интересное - это если заряд движется НЕравномерно. То есть, ускоряет свой полет, или тормозится, или заворачивает по кривой линии. В этом случае он не просто создает магнитное поле, а оно еще и МЕНЯЕТСЯ. Например, летел электрон равномерно, и неожиданно его что-то заставило резко свернуть. Магнитное поле вокруг него так же резко повернется в пространстве. Короче говоря, ЛЮБЫЕ ускорения при движении зарядов - порождают в магнитном поле возмущения. Изменения какие-нибудь. А эти возмущения - распространяются вокруг со световой скоростью, как круги на воде. Эти самые волны мы и называем "фотонами", и можем их воспринимать глазами.
Добавлю в комменте.
Кристина Копусова Когда электрическое напряжение выдирает из молекулы воздуха электрон - он, естественно, испытывает ускорение, "пинок", толчок. Поэтому вокруг него возникает электромагнитная волна, "фотон". И чем электрон крепче держался на своем месте, чем больше усилий пришлось приложить полю, чтобы его оттуда выдернуть - тем более РЕЗКИМ окажется возмущение поля, и более короткая будет длина волны новорожденного фотона. Поскольку воздух состоит сразу из смеси разных газов, и в их атомах электроны держатся с разной силой - то при ионизации (когда появляются свободные электроны и начинает протекать ток) рождаются фотоны сразу многих цветов, многих длин волн. Но преобладают - коротковолновые, поэтому молния обычно имеет голубой-фиолетовый цвет. Вернее, он ПРЕОБЛАДАЕТ над остальными цветами.
Вот тут всё описано. https://www.mzke.ru/kak_obrazuetsya_molniya.html
Ал ** Лень смотреть...
Сверху вниз бьет, так которая снизу вверх не бьет.
Dildora Nematjanovna
Dildora Nematjanovna
81 945
Ал ** Редко, но бывает...
См. ТВН - Техника высоких напряжений. Точный ответ есть.
Сперва сгущается электрическое поле между зарядами. Потом - ионизация канала ( От - к + проходит импульс тока называемый стримером). Потом - по каналу проходит основной разряд тока молнии. Потом - обратные импульсные разряды (туда-сюда)...
Разнополярные заряды в Атмосфере отталкиваются, а одинаковые притягиваются. Потенциал увеличивается и, наконец, наступает Пробой -Разряд и не всегда в самой высокой точке.
эээ... точно нельзя сказать, если честно. Недавно была статья, что облака заряжены каждое по-разному, и всё равно может выйти разряд, чем считалось раньше: типа, например, внизу отрицательные заряды, а сверху облака положительные заряды частиц пыли, примесей, капелек, якобы частицы так формируются и между ними проходит разряд в виде тока, нет... сложнее.
На этот вопрос нету правильного и точного ответа
Анастасия Бердникова Точный ответ есть! см. ТВН.
Вывод: Молния бьёт благодаря статическому заряду в облаках. Облако - фабрика по производству электрических зарядов. Молния бьёт благодаря облакам, без них не будет молнии. Гипотеза подтверждена – облака трутся друг об друга, накапливается энергия и бьёт молния.
Яна Шидловская А каким образом облако имеет свой заряд, которые спускает, и превращают в молнию ?
Анастасия Бердникова Как в детском саде...