Історія вивчення блискавки і захист від неї

РЕФЕРАТ 

на тему:

Історія вивчення блискавки і захист від неї


ПЛАН

1. Кульова блискавка

2. Підкорення блискавок

3. Правила поведінки під час грози, захист від блискавок




1. Історія вивчення блискавок

Дослідження блискавок бере свій початок ще з древніх цивілізацій. Ще давньоєгипетські вчені намагалися розкрити причини виникнення блискавок, але їхні міркування спочатку носили виключно міфілогічно-релігійний характери.

Згодом жреці використовували електрику атмосфери для одержання «небесного вогню» під час приношення жертв. З цією метою в єгипетських храмах будували високі дерев'яні щогли, оббиті мідними аркушами. Спеціальний пристрій збирав електричний заряд, достатній для того, щоб убити іскрою людину або тварину, принесену в жертву. 

В наш час у австрійському місті Зальцбург створений унікальний науковий центр по вивченню блискавок.

Центр розміщений на горі Гайзберг і використовує у своїй роботі високу телесповіщальну вежу австрійського телебачення ОРФ. Наукові дослідження блискавок, як сподіваються, дадуть не тільки теоретичні, але і практичні результати. Для цього на горі Гайзберг змонтовані спеціальні “радарні пристрою по перехопленню блискавок”, а також відеокамера, яка здатна фіксувати на відеоплівці розряд блискавок зі швидкістю 1 тис. кадрів у секунду. Все це буде допомагати вченим при проведенні досліджень по вивченню природі цього феномену.



2. Кульова блискавка

Кульова блискавка – це загадкове явище природи, про спостереження якого повідомляється упродовж декількох століть. Уявлення про реальні властивості кульової блискавки складається на основі окремих випадків її спостереження, що дає змогу одержати інформацію про її властивості. Ось декілька коротких описів появи і поведінки кульової блискавки. „ … Була сильна гроза, звичайні блискавки били просто в землю, буркіт грому заглушував усі звуки, несподівано стало тихо – лише шуміла злива. Куля кольору слонової кістки, завбільшки з горіх повільно залетіла через кватирку. Увесь час, змінюючи напрямок і швидкість, вона „обстежила” усю кімнату і вилетіла в інше вікно…” 

„ …Коли після грози зі зливою виглянуло сонце, ми відчинили вікна і незабаром побачили, як через відкриту верхню частину вікна у кімнату влетіла біла куля. Якийсь час вона повисіла над підвіконням, а потім безшумно коливаючись зліва направо наблизилась до телефонного апарата і зависла біля його нікельованих дзвінків, то майже торкаючись їх, то піднімаючись на 10-15 см. Колір при цьому змінювався від білого до блідо-блакитного. Коли один з присутніх у кімнаті жбурнув книгу в блискучу кулю, пролунав сильний вибух. Кімната наповнилась запахом диму і озону …” 

Таких історій опубліковано багато, однак існує тільки з десяток достовірних фотографій. Статистична обробка спостережуваних подій показує, що кульова блискавка, як правило, виникає у грозову погоду (близько 70 % випадків). Вона з’являється поблизу каналу лінійної блискавки (близько 46 %), або з металевих предметів та різних пристроїв – розетки, радіоприймачі, антени тощо (близько 43 %), або запалюється у повітрі з „нічого” (близько 10 %). 

Кульова блискавка може вільно проходити через металеві екрани, зачинені вікна і двері, не руйнуючи їх або проплавляючи у них отвори, проникати в ізольовані приміщення (у середину літаків, що летять). Аналіз багатьох спостережуваних подій кульової блискавки дає змогу описати її. Вона є світлим утворенням у повітрі здебільшого сферичної форми діаметром від 1 до 100 см. Час її життя від кількох секунд до хвилини. Кульова блискавка рухається як вертикально, так і горизонтально зі швидкістю від 1 до 10 м/с. Наприкінці свого існування вона може вибухнути, або погаснути. Інтенсивність свічення кульової блискавки у середньому еквівалентна свіченню лампочки розжарення потужністю 100 Вт. Однак її свічення нестаціонарне, і може мати різний колір. Кульова блискавка буває оточена гало, з неї можуть вилітати іскри. Крім того, вона є джерелом радіочастотного випромінювання. Теплове випромінювання її, зазвичай, неінтенсивне. Діапазон її внутрішньої енергії від 0,1 до 103 кДж, густина енергії від 0,1 до 103 Дж/см3. Поява кульової блискавки у приміщенні приводить до збільшення вмісту озону та двоокису азоту в повітря в 50 - 100 разів. 

Учені розрізняють два види кульових блискавок: це вільно плаваюча і прикріплена блискавки. Відомо багато випадків, коли вільно плаваюча поблизу людей кульова блискавка була цілком безпечною, вона ніби уникала контакту з ними. Прикріплена блискавка має іншу поведінку, вона затримується на провідниках, або котиться вздовж них, нагріває і навіть плавить метал. На людському тілі вона здатна зробити важкі опіки, або страшні рани (вирвані куски м’язів, тощо). 

Можливо, це не два види кульових блискавок, а її різні стани, оскільки здебільшого випадків, коли фіксувався момент руйнування кульової блискавки, її можна описати як прикріплену. Багато учених намагались проникнути в таємницю кульових блискавок. Їхні погляди на це явище природи відображено в понад 100 гіпотезах. Більшість з них умовно можна розділити на плазмохімічні, електричні та такі, що пов’язані з оптичною уявою. Сама кількість висунутих гіпотез свідчить про відсутність усталених поглядів на цю проблему. 

Ще 1940 року Я.Френкель опублікував статтю „Про природу кульової блискавки”. За уявленнями автора, кульова блискавка – це кулеподібний вихр суміші частинок пилу, або диму з хімічноактивними газами, активність яких зумовлена електричним розрядом. Цей вихр у цілому електронейтральний і тому може існувати довго. Здатність вільноплаваючої кульової блискавки обминати перешкоди Я.Френкель пояснював ефектом, що спостерігається при русі вихрових кілець, і який зумовлений законами аерогідромеханіки. Для пояснення вибуху кульової блискавки автор цієї теорії використав поняття ланцюгових хімічних реакцій. 

Через 15 років академік П.Капиця запропонував свою теорію цього явища. Він вважав, що теорія Я.Френкеля, як і багато інших теорій кульової блискавки, мають єдиний, але суттєвий недолік, вони суперечать законові збереження енергії. Адже згідно з теорією Я.Френкеля, кульова блискавка мусить мати значний запас внутрішньої енергії. А згідно з оцінками П.Капиці внутрішньої енергії цієї блискавки зовсім недостатньо, щоб зумовити усі спостережувані явища. Тому академік П. Капиця вважав, що під час свічення кульової блискавки до неї весь час підводиться енергія. Джерело цієї енергії знаходиться поза самою кульовою блискавкою, а не в ній самій, як вважали раніше учені. Ймовірно, це електромагнетна енергія, що випромінюється в дециметровому діапазоні при атмосферних розрядах. Самі ж радіохвилі інтенсивно поглинаються кульовою блискавкою, яка служить об’ємним резонатором. Кульова блискавка з’являється там, де напруженість поля електромагнетної хвилі здійснює електричний пробій та іонізацію повітря. Те, що кульова блискавка рухається, у цій теорії пояснюється переміщенням пучності стоячих радіохвиль певної довжини. Вибух кульової блискавки П.Капиця пояснює припиненням підводу енергії, якщо, наприклад, різко змінюється довжина радіохвиль, і це призводить до вибухоподібного зменшення сфери розрідженого повітря. 

З часу появи цих двох ґрунтовних теорій про природу кульової блискавки пройшло майже півстоліття, але зацікавленість до цієї проблеми не минає. Опубліковано нові статті, з’явились монографії, щорічно проводяться міжнародні конференції з проблем кульової блискавки, функціонує Міжнародний Комітет дослідження Кульової Блискавки. Президентом цього комітету є доктор Станлей Сінґер (Stanley Singer), який є автором найповнішої монографії „Природа кульової блискавки”. Час від часу з’являються нові погляди на природу цього явища. 

Складність і багатогранність природи кульової блискавки донині не дає відтворити її в лабораторних умовах, а несподіваність її появи та короткий час життя і сильне емоційне враження, яке вона справляє на людей, ускладнює її вивчення у природних умовах. 

Здається дивним, що ми значно краще знаємо, що сьогодні відбувається у глибинах Космосу та атомного ядра, ніж те, що відбувається під час грози за вікном. 

Кульова блискавка і сьогодні є чи не єдиним явищем природи, яке не має вичерпного наукового пояснення. Це завдання для науки майбутнього. Тільки невідомо для якої? Фізики чи хімії? А може для психології чи психіатрії? Оскільки багато людей не вірить в її реальне існування і вважає кульову блискавку оптичним обманом. Свідчення очевидців кульової блискавки є подібними до свідчень спостерігачів НЛО. Однак більшість учених вважає це явище реальним. 




3. Підкорення блискавок



Китайські вчені провели низку успішних експериментів зі спрямування грозових розрядів у задану точку земної поверхні, повідомило агентство Xinhua. Досліди проводились у східній китайській провінції Шаньдун спеціалістами з Академії наук КНР і Китайської академії метеорологічних наук. 

Щорічно, за даними китайського метеорологічного управління, кількість загиблих і поранених від блискавок збільшується, збитки перевищують $120 млн. Під час грози різниця потенціалів між земною поверхнею і грозовою хмарою становить мільйони вольт. Коли і куди ця величезна енергія спрямується, передбачити дуже складно. Проте за допомогою спеціальних метеорологічних ракет можна спровокувати розряд атмосферної статичної електрики і спрямувати її в потрібне русло. Ця технологія вже використовується в США, Франції, Японії і Бразилії, зазначив один з учасників проекту вчений Чжан Іцзюнь. Провінцію Шаньдун обрали для проведення експериментів невипадково. Тропічні циклони, що регулярно надходять сюди, забезпечують широке поле для грозових досліджень. А потужний комплекс метеорологічних радарів створює ідеальні умови для їх проведення, повідомляє ІТАР-ТАРС. 

Жінка піймала в себе на городі шарову блискавку На Осокорках ударила кульова блискавка. Сталося це неподалік місця, де майже два роки тому отруїли Ющенка. Тиждень тому, в ніч із 7 на 8 серпня, на дачному масиві Осокорки з’явилася кульова блискавка.Пролетівши за десять метрів від будинку на вул. Садовій, 128/20, що належить киянці Тетяні Король, 60 років, блискавка поцілила в бетонну електроопору. Потім вибухнула й зрізала стовп неначе бритвою. Від надвисокої температури його нижня частина переплавилася на шматки скла.— Я ночувала з онуком у нашому двоповерховому будинку. Падав сильний дощ, вітер нагинав дерева до землі. Весь час гриміло, — пригадує Тетяна Король.Близько третьої ночі пані Тетяна пішла надвір у туалет.— Вийшла на балкон другого поверху, аби сходами спуститися вниз. Перед очима пролетів вогняний клубок. Здалося, що пройшов за кілька сантиметрів від мене.Кульова блискавка летіла хаотично, її рух нагадував лінію кардіограми. Тетяна Король каже, що перед появою вогняного клубка погода заспокоїлася, навіть грім зник. Куля летіла не більше 2–3 секунд. Блискавка пройшла між деревами й ударилася в електроопору.— Звук був такий, наче вибухнув снаряд. Аж залізні сходи задзвеніли. Більше я в ту ніч із дому не виходила, — пригадує Тетяна Король.Після вибуху залишилася велика яма радіусом у півтора метри та півметра завглибшки. У повітрі досі стоїть запах згарища.— Ми прийшли вранці й побачили, що стовп наче хтось зрізав, — сказав Артур Давцян, будівельник, який працює по сусідству. – Із дна ями виходило дивне синє полум’я. Я кавказець, довго жив у горах. Там часто бувають кульові блискавки, тому відразу зрозумів, що це. Наш сусід спробував залити полум’я водою, але його вдарило струмом, хоч і не сильно. Роззуйтеся, станьте на місце, куди потрапила блискавка: земля тут досі гаряча, ніби тільки-но полум’я загасили. А минуло вже два дні, — каже Артур.Я помацав землю рукою — вона й справді була гаряча.Блискавка залишила весь куток без електрики на два дні. У холодильниках дачників зіпсувались продукти. Місцеві розповідають, що до ями, у якій виблискували блакитні електророзряди, насмілився підійти лише один пожежник. Повернувся до машини й сказав колегам, аби ті не виходили з машини. Потім стовп доточили — поставили на нові бетонні підпори.Зараз на місці розряду ями вже нема. Електрики її засипали. Жителі Осокорків водять гостей до місця пригоди. У мегаполісі більше шансів побачити кульову блискавку, ніж у лісі чи на лузі, вважає завідувач відділу молекулярної фото електроніки Інституту фізики НАН України Михайло Курик, 68 років.— Тут забруднене повітря, пилюка, мобільні підстанції. Куля може залетіти в кімнату крізь відчинене вікно, — каже Курик. — Цегляний будинок розвалить вибухом, а дерев’яний спалить. Напруга в середині блискавки — 1000 вольт. При зіткненні з нею все горить, — говорить учений і додає: — Захиститися неможливо. За секунду-дві, що ви бачите блискавку, встигнете хіба що злякатися. 

Вчені створили кульову блискавку: Вчені з Інституту плазменної фізики імені Макса Планка та університету Гумбольдта в Берліні (Німеччина) зуміли за допомогою підводних електричних зарядів породити в лабораторних умовах кульову блискавку. Явище плазменних хмар, які світяться, тривало біля півсекунди, діаметр отриманої кулі становив 20 см. Феномен кульової блискавки довгий час хвилює вчених. Здійснювалося безліч експериментів, однак її таємниця так і не була до кінця розкрита. В 1753 році російський вчений Георг Ріхманн був вбитий під час одного такого експерименту при спробі піймати блискавку в пастку. Він став першим, хто загинув під час вивчення цього явища. Очевидці кульової блискавки описують її як кулю діаметром 40 см, що змінює колір від червоного до жовтого та синього. Саме явище триває кілька секунд і рідше хвилин. Багато вчених припускають, що кульова блискавка виникає як плазма в результаті удару блискавки об землю. Однак точний механізм її виникнення як і раніше незрозумілий. Фахівці вважають, що експеримент допоможе їм глибше довідатися механізм виникнення процесу формування блискавки, а також знайти шляхи використання плазми як палива на заводах. 





4. Правила поведінки під час грози, захист від блискавок

Гроза – як красиве, так, водночас, і небезпечне природне явище. Особливу небезпеку під час грози становлять ураження блискавкою.

Загалом, ураження блискавкою досить не часте явище. Воно складає десятимільйонну долю ризику. Та все ж таки, за даними статистики, у світі щороку від її удару гине близько трьох тисяч людей. Ці сумні факти вимагають знання правил поведінки під час грози. 

Щоб знизити ризик під час грози на відкритій місцевості: не можна ховатися під високі дерева, особливо поодинокі. 

Що цікаво: найбільш небезпечними з них є дуб, тополя, ялина та сосна. Дуже рідко блискавка влучає у вербу і клен, а найменш вірогідна її атака на кущі. 

На відкритому просторі краще присісти у суху яму чи траншею. Тіло повинно мати якнайменше точок дотику із землею, не лягайте на землю, бо тим самим збільшуєте площу враження розрядом, а краще потрібно сісти, злегка нахиливши голову, щоб вона не була вище предметів, які знаходяться поряд; не ховайтеся в невеликих спорудах, хатинах, будинках, наметах, тим більше серед острівців дерев. Не потрібно бігти. 

Якщо вас двое, трое чи більше, - не скупчуйтеся в укритті разом, а ховайтеся поодинці, бо розряд, як відомо, перебігає через контакт людських тіл. 

Перебуваючи у сховищі, ноги тримайте вкупі, а не розкидано, тим самим звузивши площу можливого ураження розрядом; негайно слід позбавитись усіх металевих предметів, які є на вас чи при вас: лопати, сокири, ножі, браслети, навіть годинники - покладіть у захищеному місці далі від себе; під час грози припиніть прогулянку на велосипеді або верхи на коні – велосипед поставте якнайдалі від себе, а коня прив’яжіть, бажано до невисокого дерева і не до паркану; не потрібно купатися під час грози, але якщо гроза застала під час купання, то слід до берега добиратися повільно, спокійно, не вимахуючи руками, якщо гроза застала вас на човні, то слід вибратися на берег, а коли це зробити неможливо, то слід сидіти нерухомо, витягши з води весла. 

У горах маємо уникати різних виступів і підвищень. Небезпечними можуть бути й металеві предмети, отже, не варто перебувати поряд із ними. 

Якщо ви знаходитися в приміщенні: негайно зачиніть усі двері, кватирки, вікна і відійдіть подалі від них, також тримайтеся на відстані від електроприладів, труб, узагалі будь-якого металевого начиння; не користуйтеся водогоном, у жодному разі не слід митися у ваннах; утримайтеся дзвонити по телефону, при великій потребі робіть це швидко одразу ж опісля чергового грозового розряду. Тож, якщо людина не розгубиться і згадає ці поради, її обмине навіть та десятимільйонна доля ризику, яку таїть у собі блискавка.