Què és el llamp i com es produeix?

L'origen dels núvols

La boira que s'eleva molt sobre el terra està formada per partícules d'aigua i forma núvols. Els núvols més grans i més pesats s'anomenen núvols cúmulus. Alguns núvols són senzills: no provoquen llamps ni trons. D'altres s'anomenen tempestes perquè creen una tempesta, formen llamps i trons. Els núvols de tronada es diferencien dels núvols de pluja ordinaris perquè estan carregats d'electricitat: alguns són positius, alguns són negatius.

Com es formen els núvols de tronades? Tothom sap com de fort és el vent durant una tempesta. Però fins i tot vòrtexs d'aire més forts es formen més amunt del sòl, on els boscos i les muntanyes no impedeixen el moviment de l'aire. Aquest vent genera majoritàriament electricitat positiva i negativa als núvols.

Hi ha electricitat positiva al centre de cada gota, i una quantitat igual d'electricitat negativa es troba al llarg de la superfície de la gota. Les gotes de pluja que cauen són atrapades pel vent i cauen als corrents d'aire. El vent, colpejant la gota amb força, la trenca en trossos.En aquest cas, les partícules externes separades de la gota es carreguen amb electricitat negativa.

La part més gran i més pesada restant de la gota es carrega amb electricitat positiva. La part del núvol on s'acumulen les gotes pesades està carregada d'electricitat positiva. La pluja que cau del núvol transfereix part de l'electricitat del núvol al sòl i, per tant, es crea una atracció elèctrica entre el núvol i el sòl.

A la fig. La figura 1 mostra la distribució de l'electricitat en un núvol i a la superfície de la terra. Si un núvol està carregat d'electricitat negativa, aleshores, intentant ser atret per ell, l'electricitat positiva de la terra es distribuirà per la superfície de tots els objectes elevats que condueixen el corrent elèctric. Com més alt sigui l'objecte a terra, més petita serà la distància entre la part superior i la part inferior del núvol i més petita serà la capa d'aire que queda aquí, desprèn l'electricitat oposada. És obvi que els llamps penetren més fàcilment a terra en aquests llocs. Us explicarem més sobre això més endavant.

Arròs. 1. Distribució de l'electricitat en un núvol de trons i objectes terrestres

Què causa els llamps?

Apropant-se a un arbre o casa alt, hi actua un núvol de trons carregat d'electricitat. A la fig. 1 núvol carregat d'electricitat negativa atrau electricitat positiva al terrat i l'electricitat negativa de la casa anirà a terra.

Tant l'electricitat, al núvol com al terrat de la casa, tendeixen a atraure's mútuament. Si hi ha molta electricitat al núvol, llavors es forma molta electricitat a la casa a través de la influència.

De la mateixa manera que l'aigua entrant pot erosionar una presa i precipitar-se cap a un torrent, inundant una vall en el seu moviment sense restriccions, així l'electricitat, que s'acumula cada cop més en un núvol, pot eventualment trencar la capa d'aire que la separa de la superfície de la terra i precipitar-se. a la terra, a l'electricitat oposada. Es produirà una descàrrega forta: una espurna elèctrica lliscarà entre el núvol i la casa.

Aquest és el llamp que colpeja la casa. Les descàrregues de llamps es poden produir no només entre un núvol i el terra, sinó també entre dos núvols carregats amb diferents tipus d'electricitat.

Com més fort és el vent, més ràpid es carrega el núvol d'electricitat. El vent gasta una certa quantitat de treball, que serveix per separar l'electricitat positiva i negativa.

Com es desenvolupen els llamps?

Molt sovint, els llamps que impacten a terra provenen de núvols carregats d'electricitat negativa. Els llamps que cauen d'un núvol així es desenvolupen d'aquesta manera.

Primer, petites quantitats d'electrons comencen a fluir del núvol al terra, en un canal estret, formant una mena de corrent a l'aire.

A la fig. 2 mostra aquesta iniciació de la formació del llamp. A la part del núvol on comença a formar-se el canal, s'han acumulat electrons que posseeixen una gran velocitat de moviment, per la qual cosa, en xocar amb àtoms d'aire, els trenquen en nuclis i electrons.

Arròs. 2. Els llamps es comencen a formar en un núvol

Els electrons alliberats en aquest cas també es dirigeixen a terra i, tornant a xocar amb els àtoms de l'aire, els separen.És com la caiguda de neu a les muntanyes, quan al principi un petit terròs, rodant cap avall, creix cobert de flocs de neu enganxats i, accelerant el seu vol, es converteix en una gran allau.

I aquí l'allau d'electrons captura nous volums d'aire, dividint els seus àtoms en trossos. En aquest cas, l'aire s'escalfa i, a mesura que augmenta la temperatura, augmenta la seva conductivitat. Es converteix d'un aïllant en un conductor. A través del canal conductor d'aire resultant del núvol, l'electricitat comença a drenar-se cada cop més. L'electricitat s'acosta a la terra a una velocitat tremenda, arribant als 100 quilòmetres per segon.

En centèsimes de segon, l'allau d'electrons arriba a terra. Amb això només s'acaba la primera part, per dir-ho així, "preparatòria" del llamp: el llamp s'ha fet camí cap a terra. La segona part principal del desenvolupament de Lightning encara està per arribar. La part considerada de la formació del llamp s'anomena conductor. Aquesta paraula estrangera significa "líder" en rus. El guia va deixar pas a la segona part més potent del llamp; aquesta part s'anomena part principal. Tan bon punt el canal arriba a terra, l'electricitat comença a fluir per ell de manera molt més violenta i ràpida.

Ara hi ha una connexió entre l'electricitat negativa acumulada al canal i l'electricitat positiva que ha caigut a terra amb gotes de pluja, i per acció elèctrica es produeix una descàrrega d'electricitat entre el núvol i el sòl. Aquesta descàrrega és un corrent elèctric d'una força enorme: aquesta força és molt més gran que la força del corrent en una xarxa elèctrica convencional.

El corrent que flueix pel canal augmenta molt ràpidament i, després d'arribar a la màxima força, comença a disminuir gradualment.El canal del llamp pel qual flueix un corrent tan fort s'escalfa molt i, per tant, brilla molt. Però el temps de flux de corrent en una descàrrega d'un llamp és molt curt. La descàrrega té una durada molt petita de fraccions de segon i per tant l'energia elèctrica produïda durant la descàrrega és relativament petita.

A la fig. La figura 3 mostra el moviment gradual del parallamps cap a terra (les tres primeres figures a l'esquerra).

Arròs. 3. Desenvolupament progressiu del parallamps (tres primeres figures) i de la seva part principal (tres últimes figures).

Les tres últimes figures mostren moments separats de la formació de la segona part (principal) del llamp. Una persona mirant el flaix, per descomptat, no seria capaç de distingir la seva guia de la part principal, ja que se succeeixen molt ràpidament, pel mateix camí.

Després de connectar dos tipus diferents d'electricitat, el corrent s'interromp. Normalment el llamp no s'atura aquí. Sovint, un nou líder es precipita immediatament pel camí llançat pel primer llançament, i darrere d'ell, pel mateix camí, hi ha de nou la part ocular del llançament. Això completa la segona descàrrega.

Hi pot haver fins a 50 categories separades, cadascuna formada pel seu propi líder i cos principal. Molt sovint n'hi ha 2-3. L'aparició de descàrregues separades fa que el llamp sigui intermitent, i sovint una persona que mira el llamp el veu parpellejar. Això és el que fa que el flaix parpellegi.

El temps entre la formació de descàrregues separades és molt curt. No supera les centèsimes de segon. Si el nombre de descàrregues és molt gran, la durada del llamp pot arribar a un segon sencer o fins i tot a diversos segons.

Només hem considerat un tipus de llamp, que és el més comú.Aquest llamp s'anomena llamp lineal perquè apareix a ull nu com una línia: una banda estreta i brillant de color blanc, blau clar o rosa brillant.

El llamp de línia té una longitud de centenars de metres a molts quilòmetres. El camí dels llamps sol ser en ziga-zaga. Els llamps sovint tenen moltes branques. Com ja s'ha esmentat, les descàrregues de llamps lineals es poden produir no només entre el núvol i el terra, sinó també entre els núvols.

llamp de bola

A més dels lineals, hi ha, però, molt menys sovint altres tipus de llamps. Considerarem un d'ells, el més interessant: el llamp de bola.

De vegades hi ha descàrregues de llamps que són boles de foc. Encara no s'ha estudiat com es formen els llamps de bola, però les observacions disponibles d'aquest interessant tipus de descàrrega de llamps ens permeten treure algunes conclusions.

Molt sovint, els llamps de bola tenen forma de síndria o pera. Dura relativament llarg, des d'una fracció de segon fins a diversos minuts.

La durada més habitual dels llamps de bola és de 3 a 5 segons. Molt sovint, els llamps de boles apareixen al final d'una tempesta en forma de boles vermelles brillants amb un diàmetre de 10 a 20 centímetres. En casos més rars, també és gran. Per exemple, es va fotografiar un llamp d'uns 10 metres de diàmetre.

La pilota de vegades pot ser encegadorament blanca i tenir contorns molt afilats. Els llamps de bola solen emetre un so de xiulets, brunzits o xiulets.

Els llamps de bola poden desaparèixer en silenci, però poden emetre una lleugera crepitació o fins i tot una explosió ensordidora. Quan desapareix, sovint deixa una boira d'olor picant. A prop del terra o a l'interior, els llamps de bola es mouen a la velocitat d'un home que corre, aproximadament dos metres per segon.Pot romandre en repòs una estona, i una bola tan "assentada" xiula i llança espurnes fins que desapareix. De vegades sembla que els llamps de bola són impulsats pel vent, però normalment el seu moviment és independent del vent.

Els llamps de boles se senten atrets pels espais tancats, on penetren per finestres o portes obertes i, de vegades, fins i tot per petites esquerdes. Les canonades són una bona manera per a ells; és per això que sovint surten boles de foc dels forns de les cuines. Després de viatjar per l'habitació, la bola del llamp surt de l'habitació, sovint sortint pel mateix camí on va entrar.

De vegades, el llamp puja i cau dues o tres vegades a distàncies d'uns quants centímetres a uns metres. Simultàniament amb aquests pujades i baixades, de vegades la bola de foc es mou en direcció horitzontal, i després sembla que el llamp de la bola fa salts.

Sovint, els llamps de boles "s'assenten" als cables, preferint els punts més alts, o rodan al llarg dels cables, per exemple, al llarg de les canonades de drenatge. Desplaçant-se pel cos de les persones, de vegades sota la roba, les boles de foc causen cremades greus i fins i tot la mort. Hi ha moltes descripcions de casos de danys mortals a persones i animals per llamps. Els llamps de calor poden causar danys molt greus als edificis.

On cau un llamp?

Com que el llamp és una descàrrega elèctrica a través del gruix de l'aïllant - aire, sovint es produeix on la capa d'aire entre el núvol i qualsevol objecte a la superfície de la terra serà més petita. Les observacions directes ho demostren: els llamps tendeixen a colpejar campanars alts, pals, arbres i altres objectes alts.

No obstant això, els llamps no només arriben a objectes alts.Des de dos pals adjacents d'igual alçada, un de fusta i l'altre de metall, i situats no gaire lluny l'un de l'altre, els llamps s'enfilaran cap al metall. Això passarà per dos motius: primer, el metall condueix l'electricitat molt millor que la fusta, fins i tot quan està humit. En segon lloc, el pal metàl·lic està ben connectat a terra i l'electricitat del terra pot fluir més lliurement cap al pal durant el desenvolupament del líder.

Aquesta darrera circumstància s'utilitza àmpliament per protegir diversos edificis dels llamps. Com més gran sigui la superfície del pal metàl·lic en contacte amb el terra, més fàcil serà que l'electricitat del núvol passi al terra.

Això es pot comparar amb com s'aboca un corrent de líquid a través d'un embut a una ampolla. Si l'obertura de l'embut és prou gran, el doll anirà directament a l'ampolla. Si l'obertura de l'embut és petita, el líquid començarà a desbordar-se per la vora de l'embut i s'abocarà al terra.

Els llamps poden caure fins i tot en una superfície plana de la terra, però al mateix temps es precipita on la conductivitat elèctrica del sòl és més gran. Així, per exemple, l'argila humida o el pantà és colpejat per un llamp més aviat que la sorra seca o el sòl sec pedregós. Per la mateixa raó, els llamps impacten les ribes dels rius i rieres, preferint-los als arbres alts però secs que s'alcen a prop d'ells.

Aquesta característica dels llamps, córrer cap a cossos ben connectats a terra i ben conductors, s'utilitza àmpliament per implementar diversos dispositius de protecció.