Конечно, про громыхание "небесных колесниц" никто уже всерьез не
вспоминает. Более, научное определение попытался дать в свое время даже
Лукреций Кар в своей поэме "О природе вещей". Он считал гром как бы
первопричиной грозы:
Прежде всего небеса лазурные гром сотрясает
В силу того, что, летая высоко в пространстве эфира,
Тучи сшибаются там под натиском ветров противных...
Конечно, такое объяснение сегодня трудно воспринять без иронии, хотя
древние мыслители все же правильно ответили на вопрос: почему сначала мы
видим молнию, а потом слышим гром? "Весла уже заносятся назад, в то время
как звук, который они произвели, наконец достигает нас", - писал по этому
поводу Аристотель. А тот же Лукреций добавил: "...Всегда до ушей достигает
медленней звук, чем то, что дает впечатление глазу".
Лишь поняв, что гроза представляет собой огромную электрическую машину
природы, а облака не могут производить грохота при механическом
столкновении, ученые стали искать другие объяснения происхождения грома.
Одни говорили, что удар молнии образует области вакуума и гром возникает
при исчезновении вакуумной полости примерно так же, как хлопает разбиваемая
электрическая лампочка. Другие полагали, что удар молнии превращает воду,
содержащуюся в атмосфере, в пар, а уже пар, расширяясь, порождает гром.
Третьи считали, что электрический разряд разлагает воду на составляющие -
водород и кислород. А эти газы, соединяясь снова, образуют гремучую смесь,
которая и взрывается со страшным грохотом.
Однако правы в конце концов оказались те исследователи, которые поясняли:
молния мгновенно нагревает воздух на своем пути; воздух же, расширяясь, и
дает хлопок, словно пороховые газы, вырывающиеся из дула орудия.
Действительно, когда удалось измерить температуру в канале молнии,
оказалось, что она достигает 25-27 тысяч градусов! И чуть ли не три
четверти энергии грозового разряда расходуется именно на нагревание воздуха
в канале молнии. Понятно, что воздух, температура которого за несколько
десятимиллионных долей секунды поднимается почти до 1500 градусов,
расширяется столь сильно, что процесс этот сравним со взрывом.
А чтобы вы полнее представили себе, какие грандиозные мощности при этом
расходуются, добавим, что всего лишь около 0,5% этой энергии преобразуется
в звук. Но даже при этом получаются раскаты, которые слышны на десятки
километров!
Кстати, характерные для грома раскаты - результат действия нескольких
причин. Во-первых, звук, порождаемый молнией на различных этапах ее пути,
проходит разные расстояния и доходит до наблюдателя в разные промежутки
времени. Во-вторых, основному звуку вторит эхо - результат отражения от
различных частей облака. Влияют на раскаты грома также и порывы ветра.
Ныне запись грома с помощью специальных микрофонов дает возможность
делать выводы о размерах канала молнии, ее мощности, о состоянии атмосферы,
об объеме облака и даже о процессах, благодаря которым облако накапливает
электричество.
И тут уж стала выясняться сущая фантастика! Естественные электрические
машины, как оказалось, способны накапливать потенциалы в миллиарды вольт, а
общая мощность средней грозы вполне сравнима со взрывом нескольких
термоядерных бомб. И все - результат всего лишь взаимодействия капелек и
льдинок, поддерживаемых в воздухе восходящими потоками?!
Да, это действительно так. Расчет показывает, что электростатический
заряд каждой частицы облака, в общем-то, ничтожен, но таких частиц миллионы
миллионов... В облаке средних размеров, содержащем порядка 100 тысяч тонн
воды, таких капель будет примерно 6*10^12.
Умножив число капель на среднюю величину заряда каждой, получим, что
общий заряд облака составляет примерно 200 кулонов. Это не так уж много:
такого заряда хватит, чтобы 100-ватная электролампочка горела всего
несколько секунд. Однако разряд молнии длится миллионные доли секунды и
успевает за это время достичь разности потенциалов в 300 миллионов вольт!
Откуда капли берут энергию? Ведь в воде, казалось бы, отсутствуют
электрические заряды... Наэлектризовать воду можно несколькими способами:
путем захвата из воздуха ионов дождевыми каплями или смоченными ледяными
кристалликами, электризацией посредством трения при столкновениях между
собой льдинок, льдинок с каплями, при дроблении водяных капель на более
мелкие (именно такие процессы, как установлено, приводят к электризации
воды в водопадах и фонтанах)... Какой именно процесс или процессы имеют
преобладающее значение, наукой пока еще точно не установлено.
Однако результат таких процессов налицо. Одновременно с формированием
кучевого облака, которое может нести в себе, согласно расчетам французских
метеорологов Роже Клосса и Леопольда Фасси, до 360 тысяч тонн воды,
происходит и накопление в нем электрического заряда. Накопление это идет до
той самой поры, пока в воздухе не сверкнет первая искра...
Причем для того, чтобы получился молниевый разряд, должны произойти
прежде некоторые, обычно незаметные глазу обывателя, события. Дело в том,
что, несмотря на относительно высокий потенциал, накапливаемый облаком, его
зачастую все же недостаточно, чтобы пробить примерно пятикилометровый слой
воздуха, разделяющий облако и землю. (Воздух, как известно, является
достаточно хорошим изолятором). Поэтому главный разряд молнии может
состояться лишь после того, как ему проложит путь предшествующий разряд
небольшого напряжения. Такой разряд ученые называют ступенчатым лидером.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16