Какие бывают виды молний?

Хотя мы склонны думать о молнии как о молнии, который падает на землю с неба, молния может ударить по земле или поразить облака или воздух. По данным Национальной лаборатории США по сильным штормам, внутри облаков в пять-десять раз больше вспышек молнии, чем ударов с земли на землю. Вот посмотрите на различные виды молний, ​​которые могут произойти во время грозы.

Молния от облака до земли

По мере того как отрицательный заряд растет внутри базы грозы, положительный заряд начинает скапливаться на поверхности Земли ниже, затеняя шторм, куда бы он ни шел. Это ответственно за почти все грозовые молнии, показанные на изображении выше. С молнией от облака к земле ступенчатый лидер движется вниз от отрицательного основания облака, перехваченного на пути колонной ионизированного воздуха, называемой «положительный стример», которая стреляет, чтобы встретить его с положительно заряженной земли. Когда они соединяются, между облаком и землей ревет сильный электрический ток, образуя молнию. Несколько положительных стримеров иногда соревнуются за одного и того же ступенчатого лидера.

Почти любой заземленный объект или организм под грозой может привлечь ступенчатого лидера, но молния ленива, поэтому чем ближе, тем лучше. Деревья, высокие здания, башни и антенны - любимые цели, и, вопреки народной мудрости, молния может ударить дважды.

Внутриоблачное и облачное молнии

Внутриоблачная молния никогда не покидает облако, где оно образовалось. (Фото: NOAA)

Около трех четвертей всей молнии на Земле никогда не покидает облако, где оно сформировалось, чтобы найти другую область с противоположно заряженными частицами внутри бури. Эти удары известны как «внутриоблачная молния», но их также иногда называют «листовой молнией», когда с нашей точки зрения они освещают светящийся слой на поверхности облака. «Паутинная молния» (см. Фото ниже) возникает, когда разветвляющиеся болты ползут вдоль нижней части облака.

Паутинная молния - это длинные, горизонтально перемещающиеся вспышки, часто наблюдаемые на нижней стороне облаков. (Фото: NOAA)

Молния также иногда покидает облако, но остается в небе - явление, которое может принимать различные формы. Он может прыгнуть в другое облако или просто ударить в воздух вокруг бури, если поблизости накопилось достаточно заряда.

Хотя облачные молнии обычно не беспокоят людей на поверхности, они могут нанести ущерб нашим самолетам, ракетам и другим летательным аппаратам. Траектории полета часто ведут пассажирские самолеты непосредственно через большие грозы, и хотя молнии обычно проходят снаружи самолета, в таких условиях трудно полностью защитить любую электрическую систему. В 2009 году представители компании заявили, что рейс 447 Air France, вероятно, был поражен молнией перед тем, как исчезнуть над Атлантикой - он разразился тропическим штормом как раз перед потерей мощности в обеих электрических системах - хотя, вероятно, это усугублялось рядом других факторов. Инженеры НАСА на мысе Канаверал также регулярно страдают от молнии от беспощадных летних гроз Флориды, которые могут задержать запуск и повредить дорогостоящее оборудование.

Болт из ниоткуда

Исследовательская группа по молниеносности из Университета Флориды поймала этот выстрел с высокой скоростью с помощью высокоскоростной камеры. (Фото: Университет Флориды, Молниеносная Обсерватория)

Большинство ударов молнии являются отрицательными, спускаясь от основания облака к положительно заряженной земле. Но при сильных грозах из верхних областей облака может вылететь заряженный положительный заряд, улетевший от шторма, прежде чем врезаться в отдаленную часть отрицательно заряженной земли. Иногда проезжая до 25 миль, эти удары могут подкрасться к людям, которые даже не знают, что гроза находится поблизости - отсюда и название «гром среди ясного неба». Помимо скрытности и редкости, синие молнии также намного мощнее обычных ударов молнии и поэтому наносят больше телесного и материального ущерба.

В мае 2019 года женщина во Флориде непреднамеренно захватила этот заряд положительной молнии. Это гремело на окнах - и ее

Шаровая молния

Плавающие шары электричества были зарегистрированы во время гроз по всему миру - и даже воссозданы в лаборатории - но оказалось трудно проверить в природе. Если существует естественная шаровая молния, она мимолетна, неустойчива и редка. Тем не менее, есть дразнящие подсказки, такие как видео ниже, что это реально.

Ученые также имеют интригующую теорию о природе шаровой молнии. Для исследования, опубликованного в марте 2018 года, исследователи создали переохлажденное состояние вещества, называемое конденсатом Бозе-Эйнштейна, а затем связали его магнитные поля в сложный узел. Это привело к созданию квантового объекта под названием «Шанкарский скирмион», который теоретизировался более 40 лет назад, но никогда не был успешно создан в лаборатории.

Согласно заявлению Университета Амхерста, скирмион - это «запутанная конфигурация атомных магнитных моментов», по сути, набор взаимосвязанных магнитных полей. (Как сообщает LiveScience, это своего рода кластер связанных брелков). Этот вид завязанного магнитного поля является ключом к топологической теории шаровой молнии, отмечают исследователи, которая описывает плазму горячего газа, магнитно ограниченную завязанным полем., Теоретически шаровая молния может длиться намного дольше, чем обычные болты, из-за сложности «развязывания» магнитного узла, удерживающего плазму на месте.

Переходные светящиеся события

Молния - не единственная электрическая хитрость грозы в рукавах. Есть еще один мир странных призрачных огней, которых большинство людей никогда не видят, танцующих вокруг верхней атмосферы над штормами. На самом деле они не являются молниеносными в традиционном смысле - «преходящие световые события» или «атмосферные оптические явления» являются предпочтительными терминами, но мы до сих пор мало о них знаем.

Цветное изображение спрайта, полученное с самолета. (Фото: НАСА / Университет Аляски, Фэрбенкс / Wikimedia Commons)

Спрайты - это огромные вспышки света, которые появляются прямо над активными грозами, и обычно соответствуют мощной, положительно заряженной молнии от облака к земле внизу. Также известный как «красные спрайты», поскольку большинство из них светятся красным, эти тонкие вспышки могут выстрелить на расстоянии до 60 миль от вершины облака, хотя они слабо заряжены и редко держатся дольше нескольких секунд. Формы спрайтов сравнивали с колоннами, морковью и медузами, но их слабый заряд и мягкое свечение означают, что их редко можно увидеть невооруженным глазом - на самом деле, фотографических свидетельств их не было до 1989 года. С тех пор, однако, тысячи спрайтов были сфотографированы и сняты с земли, с самолетов и из космоса.

Синие струи длятся всего доли секунды. (Фото: NOAA)

Голубые струи - это то, как они звучат: лучи синей энергии, вырывающиеся из вершины грозы в окружающее небо. Но, несмотря на однозначное название, они являются одним из самых загадочных переходных световых событий, поскольку они не связаны напрямую с молнией от облака к земле и не связаны с локальным магнитным полем. Когда светящиеся сине-белые полосы появляются из облака, они распространяются вверх в узких конусах, постепенно раздувая и рассеиваясь на высотах около 30 миль. Синие самолеты длятся всего лишь доли секунды, но были засвидетельствованы пилотами и даже засняты на видео.

Это изображение эльфа было получено Лабораторией космической динамики Университета штата Юта. (Фото: Университет штата Юта)

Эльфы, как и спрайты, встречаются в области активной молнии от облака до земли, а также находятся в ионосфере. Эти светящиеся, быстро расширяющиеся диски могут растягиваться на 300 миль, но они длятся менее одной тысячной секунды, что затруднит их обнаружение, даже если на вашем пути не было грозы. НАСА обнаружило эльфов в 1992 году, когда видеокамера в условиях низкой освещенности на космическом челноке зафиксировала одну в действии, и ученые полагают, что они вызваны электромагнитным импульсом, вызванным грозой в ионосферу.

Молниеносные события включают в себя спрайтов, эльфов и синих джетов. (Фото: NOAA)

Молниезащита

За последние 30 лет больше американцев погибало от молнии в год, чем от ураганов или торнадо, но, поскольку смертельные случаи распространяются на большее количество времени и расстояний, согласно «NOAA», это «наиболее недооцененная опасность для погоды». По какой-то причине от ударов молнии умирает намного больше мужчин, чем женщин - с 2006 года более 78 процентов смертей от молнии в США были мужчинами. Молния также более частая и сильная в некоторых частях страны, особенно во Флориде, Техасе и других штатах вблизи Мексиканского залива.

Удары молнии от облака к земле могут поразить людей несколькими способами. Быть на открытом воздухе во время грозы - или за 30 минут до или после нее - не очень хорошая идея, и ни один из них не стоит рядом с чем-то высоким, как дерево или столб. Но в идеале вы должны быть внутри, в любом случае.

Лучшее место - это здание с водопроводом и электропроводкой, поскольку они будут проводить электричество лучше, чем человеческое тело. Конструкции с открытыми отверстиями небезопасны, включая навесы, навесы для автомобилей, укрытия для пикников, бейсбольные убежища и стадионы под открытым небом. Если вы застряли на улице, попробуйте сесть в закрытый металлический автомобиль со свернутыми окнами, избегая вещей с открытыми кабинами, таких как кабриолеты, тележки для гольфа, тракторы или строительная техника.

Плавательные бассейны общеизвестно опасны во время грозы, потому что вода проводит электричество так легко. Наряду с металлом, другим главным проводником, вода также может помочь молнии проникнуть в наши дома и на предприятия, пропуская ее через водопроводные и электрические системы. Заслонка может ударить по зданию напрямую или проехать по линиям электропередачи, что может привести к поражению электрическим током любого, кто принимает душ, использует компьютер или разговаривает по телефону в то время (наземные линии являются основным риском; мобильные телефоны обычно безопасны для использования в буря). Даже если торнадо не предвидится, самая безопасная часть здания - это интерьер, вдали от окон, воды и электрических приборов.

Для получения дополнительной информации о науке о молнии и безопасности, проверьте эти ссылки:

  • NOAA: Основы молнии
  • NOAA: Основы Грозы

Примечание редактора: эта статья была дополнена новой информацией с момента ее первоначального опубликования в июне 2009 года.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ