Kaj je strela in kako nastane?

Izvor nevihtnih oblakov

Megla, ki se dviga visoko nad tlemi, je sestavljena iz vodnih delcev in tvori oblake. Večje in težje oblake imenujemo kumulusi. Nekateri oblaki so preprosti - ne povzročajo strele ali groma. Druge se imenujejo nevihte, ker ustvarjajo nevihto, tvorijo strele in grmenje. Nevihtni oblaki se od običajnih deževnih oblakov razlikujejo po tem, da so nabiti z elektriko: nekateri so pozitivni, drugi negativni.

Kako nastanejo nevihtni oblaki? Vsi vedo, kako močan je veter med nevihto. Toda še močnejši zračni vrtinci nastajajo višje nad tlemi, kjer gozdovi in ​​gore ne ovirajo gibanja zraka. Ta veter ustvarja večinoma pozitivno in negativno elektriko v oblakih.

V središču vsake kapljice je pozitivna elektrika, enaka količina negativne elektrike pa je na površini kapljice. Padajoče dežne kapljice ujame veter in padejo v zračne tokove. Veter, ki s silo udari v kapljico, jo razbije na koščke.V tem primeru se ločeni zunanji delci kapljice nabijejo z negativno elektriko.

Preostali večji in težji del kapljice je nabit s pozitivno elektriko. Del oblaka, kjer se kopičijo težke kapljice, je nabit s pozitivno elektriko. Dež, ki pada iz oblaka, del elektrike oblaka prenese na tla in tako nastane električna privlačnost med oblakom in tlemi.

Na sl. 1 prikazuje porazdelitev električne energije v oblaku in na površini zemlje. Če je oblak nabit z negativno elektriko, se bo pozitivna elektrika zemlje, ki si prizadeva, da bi jo pritegnila, porazdelila po površini vseh dvignjenih predmetov, ki prevajajo električni tok. Višje ko predmet stoji na tleh, manjša je razdalja med vrhom in dnom oblaka in manjša je plast zraka, ki ostane tukaj in oddaja nasprotno elektriko. Očitno je, da na takih mestih strela lažje prodre v tla. Več o tem vam bomo povedali kasneje.

riž. 1. Porazdelitev električne energije v nevihtnem oblaku in zemeljskih predmetih

Kaj povzroča strele?

Ko se približa visokemu drevesu ali hiši, nanj deluje nevihtni oblak, nabit z elektriko. Na sl. 1 oblak, nabit z negativno elektriko, pritegne pozitivno elektriko na streho, negativna elektrika hiše pa bo šla v zemljo.

Obe elektriki – v oblaku in na strehi hiše – se medsebojno privlačita. Če je v oblaku veliko elektrike, potem se z vplivom na hiši tvori veliko elektrike.

Tako kot lahko prihajajoča voda podre jez in plane v hudournik ter poplavi dolino v svojem neomejenem gibanju, tako lahko električna energija, ki se vse bolj kopiči v oblaku, sčasoma prebije plast zraka, ki jo ločuje od zemeljske površine, in plane navzdol k zemlji, k nasprotni elektriki. Pojavila se bo močna razelektritev - med oblakom in hišo bo zdrsnila električna iskra.

To je strela, ki udari v hišo. Razelektritve strele se lahko pojavijo ne samo med oblakom in tlemi, ampak tudi med dvema oblakoma, nabitima z različnimi vrstami elektrike.

Močnejši kot je veter, hitreje se oblak napolni z elektriko. Veter porabi določeno količino dela, ki gre za ločevanje pozitivne in negativne elektrike.

Kako se razvije strela?

Najpogosteje strela, ki udari v tla, prihaja iz oblakov, nabitih z negativno elektriko. Strela, ki udari iz takega oblaka, se razvije na ta način.

Najprej začnejo majhne količine elektronov teči iz oblaka proti tlom v ozkem kanalu in tvorijo nekakšen tok v zraku.

Na sl. 2 prikazuje ta začetek nastajanja strele. V delu oblaka, kjer se kanal začne oblikovati, se kopičijo elektroni z visoko hitrostjo gibanja, zaradi česar jih ob trčenju z atomi zraka razbijejo na jedra in elektrone.

riž. 2. V oblaku začne nastajati strela

Elektroni, sproščeni v tem primeru, prav tako hitijo na tla in jih, ko ponovno trčijo z atomi zraka, ločijo.To je kot padanje snega v gorah, ko se najprej majhna kepica, ki se kotali navzdol, prekrije s snežinkami, ki se nalepijo nanjo, in s pospešenim letom postane velik plaz.

In tukaj plaz elektronov zajame nove količine zraka in razdeli njegove atome na koščke. V tem primeru se zrak segreva, z naraščanjem temperature pa se povečuje njegova prevodnost. Iz izolatorja se spremeni v prevodnik. Skozi nastali prevodni kanal zraka iz oblaka začne vedno bolj odtekati elektrika. Elektrika se Zemlji približuje z ogromno hitrostjo, ki doseže 100 kilometrov na sekundo.

V stotinkah sekunde plaz elektronov doseže tla. S tem se konča le prvi, tako rekoč »pripravljalni« del strela: strela si je utrla pot do tal. Drugi, večji del razvoja Lightninga šele prihaja. Obravnavani del formacije strele se imenuje prevodnik. Ta tuja beseda v ruščini pomeni "vodja". Vodnik je naredil prostor za drugi, močnejši del strele; ta del se imenuje glavni del. Takoj, ko kanal doseže tla, začne po njem veliko bolj burno in hitreje teči elektrika.

Zdaj obstaja povezava med negativno elektriko, nakopičeno v kanalu, in pozitivno elektriko, ki je z dežnimi kapljami padla na tla, in z električnim delovanjem pride do praznjenja elektrike med oblakom in zemljo. Takšna razelektritev je električni tok ogromne moči - ta moč je veliko večja od jakosti toka v običajnem električnem omrežju.

Tok, ki teče v kanalu, se zelo hitro poveča, po dosegu največje jakosti pa se začne postopoma zmanjševati.Kanal strele, skozi katerega teče tako močan tok, se močno segreje in zato močno sveti. Toda čas toka pri razelektritvi strele je zelo kratek. Razelektritev traja zelo majhne delčke sekunde, zato je električna energija, proizvedena med razelektritvijo, relativno majhna.

Na sl. 3 prikazuje postopno premikanje strelovoda proti tlom (prve tri številke levo).

riž. 3. Postopni razvoj strelovoda (prve tri številke) in njegovega glavnega dela (zadnje tri številke).

Zadnje tri slike prikazujejo ločene trenutke nastanka drugega (glavnega) dela strele. Človek, ki gleda blisk, seveda ne bi mogel ločiti njegovega vodnika od glavnine, saj si sledita izjemno hitro, na isti poti.

Po priključitvi dveh različnih vrst elektrike se tok prekine. Običajno se strele tam ne ustavijo. Pogosto novi vodja takoj odhiti po poti, ki jo je utrl prvi met, za njim pa je na isti poti spet očesni del meta. S tem je drugi izpust končan.

Obstaja lahko do 50 takšnih ločenih kategorij, od katerih ima vsaka svojega vodjo in glavnino. Najpogosteje jih je 2-3. Pojav ločenih izpustov povzroči prekinitev strele in pogosto oseba, ki gleda strelo, vidi, da utripa. To je tisto, kar povzroči utripanje bliskavice.

Čas med nastankom ločenih izpustov je zelo kratek. Ne presega stotink sekunde.Če je število izpustov zelo veliko, lahko trajanje strele doseže celo sekundo ali celo nekaj sekund.

Upoštevali smo le eno vrsto strele, ki je najpogostejša.Ta strela se imenuje linearna strela, ker je s prostim očesom videti kot črta – ozek, svetel pas bele, svetlo modre ali svetlo rožnate barve.

Linijska strela ima dolžino od sto metrov do več kilometrov. Pot strele je običajno cik-cak. Strela ima pogosto veliko vej. Kot smo že omenili, se linearne razelektritve strele lahko pojavijo ne samo med oblakom in tlemi, ampak tudi med oblaki.

Kroglasta strela

Poleg linearnih pa veliko redkeje obstajajo tudi druge vrste strele. Razmislili bomo o eni od njih, najbolj zanimivi - kroglični streli.

Včasih pride do izpustov strele, ki so ognjene krogle. Kako nastane kroglasta strela, še ni raziskano, vendar nam razpoložljiva opazovanja te zanimive vrste razelektritve strele omogočajo nekaj sklepov.

Najpogosteje je kroglična strela oblikovana kot lubenica ali hruška. Traja razmeroma dolgo - od delčkov sekunde do nekaj minut.

Najpogostejše trajanje kroglaste strele je 3 do 5 sekund. Najpogosteje se kroglasta strela pojavi ob koncu nevihte v obliki rdečih žarečih krogel s premerom od 10 do 20 centimetrov. V redkejših primerih je tudi velik. Na primer, fotografirana je bila strela s premerom približno 10 metrov.

Žogica je včasih lahko slepeče bela in ima zelo ostre obrise. Kroglasta strela običajno oddaja sikajoč, brneč ali piskajoči zvok.

Kroglasta strela lahko tiho ugasne, lahko pa odda šibko prasketanje ali celo oglušujočo eksplozijo. Ko izgine, pogosto pusti meglico z ostrim vonjem. Pri tleh ali v zaprtih prostorih se kroglična strela giblje s hitrostjo tekajočega človeka - približno dva metra na sekundo.Nekaj ​​časa lahko miruje in tako "usedla" krogla sika in se iskri, dokler ne izgine. Včasih se zdi, da kroglično strelo poganja veter, običajno pa je njeno gibanje neodvisno od vetra.

Kroglično strelo privlačijo zaprti prostori, kjer prodrejo skozi odprta okna ali vrata, včasih pa tudi skozi majhne špranje. Cevi so dober način zanje; zato iz pečic v kuhinjah pogosto prihajajo ognjene krogle. Po potovanju po prostoru krogla zapusti sobo in pogosto izstopi po isti poti, po kateri je vstopila.

Včasih se strela dvakrat ali trikrat dvigne in pade na razdalji od nekaj centimetrov do nekaj metrov. Hkrati s temi vzponi in padci se ognjena krogla včasih premika v vodoravni smeri, nato pa se zdi, da kroglična strela skoči.

Pogosto se kroglična strela "naseli" na žice, raje na najvišjih točkah, ali pa se kotali vzdolž žic, na primer vzdolž drenažnih cevi. Ognjene krogle, ki se gibljejo po telesih ljudi, včasih pod oblačili, povzročijo hude opekline in celo smrt. Obstaja veliko opisov primerov usodnih poškodb ljudi in živali zaradi strele. Toplotne strele lahko povzročijo zelo hude poškodbe zgradb.

Kam udari strela?

Ker je strela električna razelektritev skozi debelino izolatorja - zraka, se najpogosteje pojavi tam, kjer bo plast zraka med oblakom in poljubnim predmetom na površini zemlje manjša. Neposredna opazovanja to kažejo: strela rado udari v visoke zvonike, jambore, drevesa in druge visoke predmete.

Vendar pa strela ne hiti le na visoke predmete.Iz dveh sosednjih enako visokih jamborov, enega iz lesa in drugega iz kovine, ki stojita nedaleč drug od drugega, bodo strele hitele na kovinskega. To se bo zgodilo iz dveh razlogov. Prvič, kovina veliko bolje prevaja elektriko kot les, tudi ko je mokra. Drugič, kovinski steber je dobro povezan s tlemi in električna energija iz tal lahko med razvojem vodila bolj prosto teče v jambor.

Slednja okoliščina se pogosto uporablja za zaščito različnih zgradb pred strelo. Večja kot je površina kovinskega jambora v stiku s tlemi, lažje prehaja elektrika iz oblaka v tla.

To lahko primerjamo s tem, kako se tok tekočine skozi lij vlije v steklenico. Če je odprtina v lijaku dovolj velika, gre curek naravnost v steklenico. Če je odprtina v lijaku majhna, se začne tekočina prelivati ​​čez rob lijaka in se zlivati ​​na tla.

Strela lahko udari tudi na ravno površino zemlje, a hkrati hiti tja, kjer je električna prevodnost tal večja. Tako na primer v mokro glino ali močvirje udari strela prej kot v suh pesek ali kamnito suho prst. Iz istega razloga strele udarijo v bregove rek in potokov, raje kot visoka, a suha drevesa, ki se dvigajo blizu njih.

Ta lastnost strele - hiteti do dobro ozemljenih in dobro prevodnih teles - se pogosto uporablja za izvajanje različnih zaščitnih naprav.