Расчет между вспышкой молнии громом. Что делать во время грозы
Инструкция
Итак, ожидайте молнию с секундомером в руке. В момент вспышки запустите секундомер, когда услышите гром, секундомер выключите. В результате вы получите время задержки грома – то есть время, за которое колебание воздуха прошло от места разряда до вас.
Далее, расстояние, по известной формуле, есть произведение скорости движения на время. Время у вас есть. Что же касается скорости , то для грубых расчетов достаточно помнить значение 343 метра в секунду. Если же вы хотите вычислить расстояние более-менее точно, то следует помнить, что во влажном звук распространяется быстрее, чем в сухом, а в более горячем – быстрее, чем в холодном. Например, холодной при ливневом дожде скорость звука будет 338 м/сек, а жарким и сухим летом – 350 м/сек.
Теперь считайте. Например, от вспышки молнии до звука грома прошло 8 секунд.
Берете скорость звука - 343 м/с, тогда расстояние до молнии будет 8 * 343 = 2744 метра, или (округляя) 2,7 километра. Если же температура воздуха 15 дождь средней силы), то скорость звука будет составлять 341,2 м/сек, а расстояние 2729,6 м (можно округлить до 2,73 км).
Можете ввести допуск на направление ветра. Если ветер дует по направлению от молнии к вам, звук пройдет это расстояние несколько быстрее, а при направлении ветра от вас к молнии – несколько медленнее. Для грубых расчетов достаточно помнить, что в первом случае (ветер к молнии) расстояние нужно уменьшить на 5%, а во втором (ветер от молнии) увеличить на 5%. Таким образом, при задержке грома 8 сек и скорости звука 343 м/сек при направлении ветра от молнии к вам расстояние 2744 метра надо увеличить на 137,2 м.
Источники:
- Таблица зависимости скорости звука от температуры и влажности воздуха
- расстояния по звуку
Молния, как правило, возникает в виде яркой зигзагообразной вспышки в грозовых облаках и сопровождается громом. Ее электрический разряд достигает 100 000 ампер, а напряжение – нескольких сотен миллионов вольт. Чтобы определить расстояние до молнии, нужно рассчитать время в секундах от вспышки до первых раскатов грома.
Вам понадобится
- - секундомер или часы$
- - калькулятор.
Инструкция
Молния представляет собой опасное для человеческой жизни . Однако, по иронии , именно по вине людей их становится все больше. Происходит это из-за крайне безответственного отношения к экологии: загрязнение окружающего воздуха в мегаполисах увеличивает нагревание воздушной и подъем в атмосферу пара-конденсата. Это усиливает электрическую интенсивность в облаках и провоцирует молниевые разряды.
Необходимость определить расстояние до молнии вызывается не только потребностью в расширении кругозора, но и элементарным инстинктом самосохранения. Если она слишком близко, а вы находитесь на открытом пространстве, то лучше как можно быстрее оттуда убежать. Электроток выбирает самый краткий путь до земли, а кожный покров – отличный проводник для него.
Начните отсчет секунд, как только увидите в небе световую вспышку, воспользуйтесь часами или секундомером. Как только раздастся первый раскат грома, прекратите счет, так вы получите время.
Для того чтобы найти расстояние, нужно время умножить на скорость. Если точность для вас не очень важна, то ее можно принять равной 0,33 км/с, т.е. умножить количество секунд на 1/3. Например, по вашим подсчетам время до молнии составило 12 секунд, после деления на 3 вы получите 4 км.
Чтобы определить расстояние до молнии более точно, примите среднюю скорость в воздухе равной 0,344 км/с. Ее истинное зависит от многих факторов: влажность, температура, тип местности (открытое пространство, лес, городские высотные строения, водная поверхность), скорость ветра и т.д. Например, при дождливой осенней погоде скорость звука равна примерно 0,338 км/с, при летней сухой жаре – около 0,35 км/с.
Густой лес и высокие здания значительно замедляют скорость звука. Она снижается из-за необходимости огибать многочисленные препятствия, дифракции. Провести точный расчет в этом случае довольно сложно, а главное нецелесообразно: несмотря на то, что молния не ударит в землю, она может поразить высокое дерево рядом с вами. Так что переждите ее между низкорослыми деревьями с густой кроной, лучше всего на корточках, а если вы оказались на городской улице, то укройтесь в соседнем здании.
Обратите внимание на ветер. Если он достаточно сильный и дует в вашу сторону по направлению от молнии, значит, звук идет быстрее. Тогда его среднюю скорость можно принять приблизительно равной 0,36 км/ч. При направлении ветра от вас к молнии движение звука, наоборот, замедляется и скорость примерно равна 0,325 км/ч.
Средняя протяженность молнии достигает 2,5 км, а разряд простирается на расстояние до 20 км. Поэтому следует как можно быстрее удалиться с открытого места в ближайшее здание или строение. Помните, что при приближении молнии нужно закрыть все окна и двери и отключить электрические приборы, поскольку может произойти поражение через антенну и по сети принести вред вашей технике.
Молнии бывают не только наземными, но и внутриоблачными. Они не опасны для тех, кто находится на земле, однако могут повредить летающие объекты: самолеты, вертолеты и другие транспортные средства. Кроме того, металлический объект, попавший в облако с сильным электрическим полем, способным поддержать, но не создать заряд, может стать инициатором молнии и спровоцировать ее появление.
Видео по теме
Обратите внимание
Интересный факт: у некоторых индейских народностей удар молнией считается своего рода инициацией, необходимой для достижения шаманом высшего уровня способностей.
В начале лета особенно часто наблюдается гроза. Она является опасной из-за молнии, которая перемещается с огромной скоростью и несет в себе высокие электрические разряды. Для того чтобы избежать необратимых последствий, при приближении грозы необходимо соблюсти несколько простых правил.
Инструкция
Перед грозой наблюдается временное затишье, а также резко изменяется сила ветра. Когда гроза уже , определите, на каком расстоянии вы находитесь от эпицентра. Посчитайте, сколько секунд прошло от
Летняя гроза, Аризона(2008)
Каковы шансы, что именно в ВАС ударит молния?
Национальная метеорологическая служба США подсчитала, шансы 1 к 300, что одного из членов вашей семьи поразит молния по крайней мере однажды.
Температура молнии варьируется от 30 000 градусов по Фаренгейту(приблизительно 16 649 градусов Цельсия) до 50 000 градусов по Фаренгейту(27760 по Цельсию). Это даже больше, чем температура поверхности солнца! Когда молния ударяет, то воздух возле нее нагревается до такой же температуры и сразу же взрывается, посылая вибрации или звуковые волны, которые отражаются от холмов, зданий, деревьев. Вы можете услышать раскат грома от молнии, которая ударила в 32 км от вас, это зависит от направления ветра и температуры.
«Правило 30 к 30»:
Если промежуток времени между вспышкой молнии и раскатом грома меньше, чем 30 секунд, то вы находитесь в зоне опасной близости к ней.
ФАКТ : Если гроза застала вас на улице, и вы находитесь далеко от машин и зданий, постарайтесь найти укрытие из плотной древесины или поищите насаждения из низких деревьев. Если же вы находитесь где-то, где нет ничего такого, например, в альпийской местности, то постарайтесь пригнуться и сесть как можно ниже, на дне оврага или балки, примите позу эмбриона и не вставайте. Ноги должны быть вместе, голова пригнута к груди, уши закройте руками.
ФАКТ : Если вы «растянетесь» на земле, то вы будете ниже, чем если бы вы сидели на корточках, но такое положение увеличивает шансы на поражение земляным током.
После окончания грозы подождите 30 минут (с момента последней вспышки молнии или раската грома), и только тогда уходите. Но будьте осторожны!
Даже «правило 30 к 30» не спасет вас от первой вспышки молнии, поэтому всегда будьте в курсе прогноза погоды и возможной грозы.
Факты о молнии:
Человеческое тело не «хранит» ток. Так что вы можете абсолютно спокойно касаться жертвы, пораженной молнией, и предоставлять первую помощь.
Диаметр молнии обычно равен примерно 1,2-2,5 см, но в некоторых случаях может достигать 13 см. Средняя длина молнии от облаков до земли примерно 5-6 км.
Согласно наблюдениям, около 2000 гроз может происходить одновременно во всем мире.
Расстояние от молнии до грома можно узнать, умножив количество секунд (от момента когда мы увидили и до когда услышали) на скорость звука, равную 331 м/c. Например 5 сек умножить на 330 (округлим) = 1650 метров.
Обычно мы видим, что вспышка молнии мерцает, это происходит потому, что несколько молний ударяют практически одновременно.
Самая длинная(на сегодняшний день) молния была зафиксирована в Даллас Форт-Ворт, Техас. Она достигла 190 км.
Молнии ударяют в 30 миллионов точек на земле за год в США.
Молния может появиться не только в грозу, но так же и во время снежной бури, песчаной бури, над извергающимся вулканом или из ядерного взрыва.
Самый большой по количеству жертв(12 человек) пожар, который был вызван молнией, произошел в январе 2006 года в Западной Виргинии, в результате взрыва угольной шахты. Взрыв произошел приблизительно в трех километрах от входа в шахту, метан воспламенился из-за молнии, которая ударила недалеко от шахты и через железный провод попала в нее.
Если молния вот-вот ударит где-то рядом с вами, то обычно перед этим происходит следующее:
- Электризуются волосы
- Пощипывает кожа
- Можно услышать звук, как будто что-то трескается
- Ключи, или другие металлические объекты могут вибрировать
Гроза над Беринговым морем
Где больше всего жертв, пораженных молнией?
Статистика по штатам США:
- Флорида
- Мичиган
- Северная Каролина
- Нью-Йорк
- Вайоминг
- Пенсильвания
- Нью-Мексико
- Арканзас
- Колорадо
- Джорджия
В этом списке лидируют северные штаты. Возможно, причиной этого является то, что в эту статистику попали жертвы, которые просто не предпринимали необходимых мер предосторожности.
Гроза над озером Алчерас, Айдахо, США
Случай в Форт-Беннинг(1989 г.): В год в США в больницы обращаются несколько тысяч человек, их травмы связаны с ударами молний. Около 600 из них умирают. В большинстве случаев молния бьет в одного человека, редко когда она попадает в группу людей. В Форт-Беннинг произошел случай группового поражения, молния ударила в 10 солдат во время их учений. Все жертвы остались живы, ни один из них не потерял сознания, но у двух солдат обнаружились провалы в памяти. Все были госпитализированы и обследованы на предмет возможных осложнений. 90 % получили ожоги первой степени, и все жаловались на плохое зрение. На повышенное давление пожаловалось 40%, на звон в ушах — 20%. Все десятеро выздоровели и вернулись к активной жизнедеятельности.
Деревья и молния
Деревья довольно часто проводят молнию в землю. Древесный сок является плохим проводником, поэтому, за счет электросопротивления он нагревается до такого состояния, что превращается в пар, и под давлением «сдувает» кору с пути молнии. Со временем на поврежденных участках дерева отрастает кора, и дерево почти полностью восстанавливается, на нем остается лишь вертикальный шрам. Но если повреждение слишком сильное, то дерево может и не восстановиться. Тогда оно погибает от гниения. Считается, что в одиночное дерево молния ударяет гораздо чаще, но, не смотря на это, в некоторых лесах вы можете встретить вертикальные шрамы почти на каждом дереве.
Высокая сосна
Дуб и вяз – два дерева, в которые молния ударяет чаще всего, сосна третья по частоте. У сосны, в отличие от дуба, глубокая корневая система, уходящая в грунтовые воды. Сосны обычно гораздо выше остальные деревьев, что увеличивает шансы на попадание молнии. Так же попаданию молнии способствует высокое содержание смолы и иголки, которые как раз идеальны для электровоспламенения во время грозы.
Принцип «поведения» молнии:
Не смотря на то, что разряды молнии появляются чаще всего под облаками, она все равно может ударить в землю где угодно, если рядом с ней есть грозовая туча. Как происходит этот процесс:
Удар молнии происходит за ½ секунды. Существует два ключевых понятия связанных с процессе удара молнии. Это смещающийся лидер и обратный разряд. С помощью них можно отследить процесс с момента выхода молнии из облака до соединения с Землей. Смещающийся лидер – это слабый разряд молнии внутри облака. Такие разряды двигаются по направлению к земле «серийными шагами», каждый шаг вниз составляет примерно 45 метров в длину. Когда смещающийся лидер спускается вниз и соединяется с землей или деревом(например), цепь замыкается и молния бьет. Обратный разряд – это разряд молнии, который возникает из земли. Он возвращается в облако. Существует еще одно понятие – это лидер. Лидер появляется, когда электроны разряжены. Он спускается по начальному пути молнии до самой земли. Это дает возможность молнии бить в одно и то же место несколько раз. Молния имеет «излюбленные» места для удара и она может следовать по одинаковому пути дважды, несмотря на убеждения некоторых.
Грозовые облака над Денвером
[Недавняя статистика показала, что в штате Аризона каждый год жертвами удара молнии приходится от 10 до 20 человек, и один из них обязательно умирает.]
Искусство выживания
Молния - что такое молния и как действовать во время грозы
Молния – это искровой разряд электростатического заряда кучевого облака, сопровождающийся ослепительной вспышкой и резким звуком (громом).
Опасность. Молниевой разряд характеризуется большими токами, а его температура доходит до 300 000 градусов. Дерево при ударе молнии расщепляется и даже может загореться. Расщепление дерева происходит вследствие внутреннего взрыва из-за мгновенного испарения внутренней влаги древесины.
Прямое попадание молнии для человека обычно заканчивается смертельным исходом. Ежегодно в мире от молнии погибает около 3000 человек.
Предупредительные мероприятия перед грозой
Для снижения опасности поражения молнией объектов экономики, зданий и сооружений устраивается молниезащита в виде заземленных металлических мачт и натянутых высоко над сооружениями объекта проводами.
Перед поездкой на природу уточните прогноз погоды. Если предсказывается гроза, то перенесите поездку на другой день. Если Вы заметили грозовой фронт, то в первую очередь определите примерное расстояние до него по времени задержки первого раската грома, первой вспышки молнии, а также оцените, приближается или удаляется фронт.
Поскольку скорость света огромна (300 000 км/с), то вспышку молнии мы наблюдаем мгновенно. Следовательно задержка звука будет определяться расстоянием и скоростью звука (около 340 м/с). Мы должны время в секундах от вспышки молнии до первого раската умножить на 340 - и получим расстояние в метрах до грозового фронта.
Пример: если после вспышки до грома прошло 5 с, то расстояние до грозового фронта равно 340 м/с х 5с = 1700 метров. Если с течением времени запаздывание звука растет, то грозовой фронт удаляется, а если запаздывание звука сокращается, а гром перестает быть раскатистым и напоминает сухой треск, то грозовой фронт приближается. Чем раскатистее гром на ровной местности - тем дальше гроза.
Как действовать во время грозы
Молния опасна тогда, когда вслед за вспышкой СРАЗУ следует раскат грома, а гром практически не имеет раскатов. В этом случае срочно примите меры предосторожности.
Если Вы находитесь в сельской местности: закройте окна, двери, дымоходы и вентиляционные отверстия. Не растапливайте печь, поскольку высокотемпературные газы, выходящие из печной трубы, имеют низкое сопротивление. Не разговаривайте по телефону: молния иногда попадает в натянутые между столбами провода.
Во время ударов молнии не подходите близко к электропроводке, молниеотводу, водостокам с крыш, антенне, не стойте рядом с окном, по возможности выключите телевизор, радио и другие электробытовые приборы.
Если Вы находитесь в лесу, то укройтесь на низкорослом участке леса. Не укрывайтесь вблизи высоких деревьев, особенно сосен, дубов и тополей.
Не находитесь в водоеме или на его берегу. Отойдите от берега, спуститесь с возвышенного места в низину.
В степи, поле или при отсутствии укрытия (здания) не ложитесь на землю, подставляя электрическому току все свое тело, а сядьте на корточки в ложбине, овраге или другом естественном углублении, обхватив ноги руками.
Если грозовой фронт настиг Вас во время занятий спортом, то немедленно прекратите их. Металлические предметы (мотоцикл, велосипед, ледоруб и т.д.) положите в сторону, отойдите от них на 20-30 м.
Если гроза застала Вас в автомобиле, не покидайте его, при этом закройте окна и опустите антенну радиоприемника. Если в автомобиле сухо, он сможет выдержать удар молнии, защитив Вас.
Куда и почему ударяет молния?
2008. Юлия Кафтанова. От себя разъясняю больше. При движении грозового фронта от трения воздуха между землей и облаками образуется огромная разность потенциалов. Явление чем-то похоже на гигантский природный конденсатор, накапливающий энергию.
Поэтому метеочувствительным людям может стать плохо перед грозой, даже если она прошла рядом, в работе тонких электроприборов могут наблюдаться электрические помехи, а радиосигнал может не проходить сквозь грозовой фронт.
Разряд статического электричества обычно проходит по пути наименьшего электрического сопротивления - по ионизированному каналу, проложенному "бегущим лидером" (как по проводу). Так как между самым высоким предметом, среди аналогичных, и кучевым облаком расстояние меньшее, значит меньше и электрическое сопротивление. Следовательно, молния поразит в первую очередь высокий предмет (мачту, дерево и т.п.).
Большая часть молний и электрических разрядов происходит между грозовыми облаками и внутри грозового облака - порядка 80%. Но мощность электрических разрядов между землей и облаками несопоставимо больше, так как намного выше разность потенциалов "между небом и землей".
После накопления критического статического заряда из грозового облака стекает небольшой заряд (микро-шаровая молния) - так называемый "бегущий лидер" и движется к земле со скоростью порядка 20 м/с. По пути он образует ионизированный канал, может расщепляться и делиться - тогда молния ветвится.
Как только он достигает земли или высокого предмета, имеющего статический заряд электричества, с земли в грозовое облако по проложенному ионизированному каналу происходит мгновенный многократный электрический разряд. Его мы видим как единую очень яркую "цельную" молнию, но на расстоянии мы слышим раскаты грома, так как мгновенных последовательных разрядов молнии по одному каналу производится от 10-15 до 80 и даже 100 в чрезвычайно редких случаях. Можете посчитать количество раскатов грома на отдалении 2 км от молнии.
"Бегущий лидер" - это ионизированный заряд электричества, стекающий с грозового облака. На фото вверху страницы очень хорошо видно, как с грозового фронта стекают вниз "бегущие лидеры", оставляя за собой слабосветящийся ветвистый канал. И очень хорошо заметен яркий мощный канал "от земли до неба" со вспышкой на облаке, по которому происходит непосредственный разряд молнии. Все такие активные каналы при входе в грозовое облако очень ярко подсвечены, а сам по себе выход "бегущего лидера" из облака - еще нет.
На четвертой слева молнии очень хорошо видно, что мощный разряд бьет вдоль канала из земли и еще не достиг развилки. А крайний справа вверху "слабый" разряд - это движение "бегущего лидера" из облака. На конце крайней левой развилки третьей слева молнии даже виден очень яркий "бегущий лидер" в виде точечного маленького шара.
Тем, кто считает, что разряд молнии бьет из облака в землю, и широко распространяет эти неверные сведения в интернете, настоятельно советую почитать высшую физику - в XX веке с активным приходом фотографии в нашу жизнь явление молнии было очень хорошо описано.
От себя могу высказать предположение о природе шаровой молнии: таинственная шаровая молния может оказаться очень крупным "бегущим лидером", который способен увидеть невооруженный глаз человека (а не только зафиксировать специальная фотография), за которым полностью закрылся ионизированный канал, и поэтому полноценный разряд молнии стал невозможным.
Если "бегущий лидер" оказался "слабеньким" и разрушился до того, как он полностью сформировал ионизированный канал, разряда молнии не происходит. Большинство выходов "бегущих лидеров" не заканчивается разрядом молнии. "Бегущий лидер", формирующий привычную нам молнию "между небом и землей", живет порядка 50-80 секунд, так как ему необходимо время для достижения поверхности.
"Бегущий лидер", за которым непосредственно следует электрический разряд и молния, на специальных фотографиях напоминает небольшую яркую искру и представляет собой сгусток ионизированного газа (сгусток низкотемпературной плазмы). Именно путем фотографирования молнии и того, что происходит непосредственно перед разрядом, в XX веке было сделано открытие, корректно описывающее явление молнии.
Если же "бегущий лидер" оказался очень большим по размеру, он начинает встречать более существенное сопротивление окружающей среды, скорость его движения резко замедляется, ионизированный канал за ним успевает полностью или частично закрыться. Поэтому полноценного разряда молнии не происходит, и мы можем наблюдать явление шаровой молнии (например, в зоне смерча и торнадо, как на фото). Стремясь занять наименьший объем, вещество в состоянии плазмы принимает шарообразную форму (площадь внешней поверхности шара минимальна среди прочих тел при фиксированном объеме).
Фактически, наблюдается три фазовых состояния, описывающих различное поведение математической модели "бегущего лидера" - формирование "бегущего лидера", который не закончился никаким разрядом (более 99%), "бегущий лидер", которому "повезло" и которому удалось полностью сформировать ионизированный канал, движение которого закончилось разрядом молнии (менее 1%), и "переросток", за которым частично или полностью закрылся ионизированный канал, и он сформировал видимую невооруженным глазом шаровую молнию (чрезвычайно редко).
Если рассматривать явление разряда молнии с точки зрения модной сегодня теории катастроф, то именно разряд молнии необходимо рассматривать как фазовое изменение состояния системы "природных конденсаторов". Только разряд молнии и "бегущий лидер", которому "повезло", вызывает скачкообразное изменение состояния электрических потенциалов грозовых облаков и поверхности земли и соответственно может рассматриваться как "катастрофа". Моментом начала скачкообразного изменение состояния системы является момент достижения "бегущим лидером" другого облака или поверхности земли (а также дерева, молниеотвода и т.п.).
Сам момент скачкообразного изменения состояния системы (то есть разряд молнии) может быть описан набором аппроксимированных дельта-функций по числу мгновенных электрических разрядов, аргументом является время.
Ни "бесплодный" "бегущий лидер", который не закончился разрядом молнии, ни тем более "переросток"-шаровая молния с точки зрения современной теории катастроф не вызывают скачкообразное изменения состояния "природных конденсаторов" - грозовых облаков и поверхности земли. Именно поэтому шаровая молния не может рассматриваться как явление, вызывающее скачкообразное изменение состояния системы вцелом, ведь она не влечет за собой полноценного разряда молнии со сформированным по всей длинне ионизированным каналом.
В крайнем случае, шаровая молния, получающая извне энергетическую подпитку (например, от мощного вращения торнадо, как на фото), влечет за собой локальные электрические микро-разряды в своей локализованной окрестности. Эти микро-молнии и электрические разряды проходят по локализованным в некоторой окрестности ионизированным каналам. Если же энергетический подпитки шаровой молнии извне не происходит и связь с источником полностью утеряна, то шаровая молния не формирует локальные электрические разряды вообще.
Но так или иначе, во время своего существования (с момента образования до момента разрушения) поведение шаровой молнии обусловлено исключительно локальными изменениями состояния системы и никак не влияют на ее глобальное состояние и поведение, в отличие от привычного разряда молнии.
