Выполнили: Демидов Алексей, Жестков Владимир, Жестков Владимир, Колосова Кристина. Колосова Кристина. Руководители: Рябошлык Т.А., Афанасьев В.П. Афанасьев В.П. МОУ «СОШ п. Чернореченский»

1. Вступление. 2. Из истории. 3. Грозовые явления с точки зрения географии и физики. 4. Виды молний. 5. Физические основы электрических явлений. 6. Некоторые примеры влияния электрических явлений в живой природе. 7. Грозовые явления на территории России и их проявление в посёлке Чернореченском. 8. Заключение. 9. Литература.

Природные явления по своим масштабам, зрелищности, влиянию на окружающую человека обстановку всегда привлекали к себе огромное внимание людей, и с развитием науки, и физики в том числе, стали объектом пристального рассмотрения и исследования. Не обошла своим вниманием атмосферные явления и русская наука, начиная с Михаила Васильевича Ломоносова, который создал в Санкт-Петербурге лабораторию по исследованию грозовых явлений и их моделированию. В этой лаборатории работал и погиб Георг Рихман.

Бенжамин Франклин родился в г. Филадельфия (США). Работал в США (Пенсильванский университет), Великобритании, Франции. Государственный и политический деятель, изобретатель и первый американский физик. Исследовал электричество, изобрел плоский конденсатор, молниеотвод, экономную печь («печь Франклина»), своими экспериментами в 1752 г. установил электрическую природу молнии.

В июне 1752 года Франклин провел свой знаменитый эксперимент с воздушным змеем, который чуть не лишил его жизни. Во время грозы он привязал к мокрой от дождя веревке железный ключ и запустил змея в воздух. Молния мгновенно сожгла веревку, вокруг ключа сверкали искры. Франклин получил подтверждение своей гипотезы: молния – это электричество.

Георг-Вильгельм Рихман – русский физик, родился 11 июня 1711 года в Пернове. Получил хорошее образование. В 1752 году соорудил у себя на квартире прибор для получения электричества из грозовых туч. Прибор состоял из изолированного железного листа, пропущенного сквозь крышу дома и оканчивающегося в комнате «электрическим гномоном», представлявшим собой простой электроскоп – первый построенный электрический прибор. Приблизившись к своему прибору при безоблачном небе, Рихман поражен был молнией.

Молнии бывают разных видов. Кроме обыкновенной линейчатой молнии бывают еще четкообразная и шаровая.

Четкообразная молния представляет собой линию отдельных ярких точек, шариков или точек. Эти молнии имеют вид как бы бегущих шариков. Получается такое впечатление, что шарики не движутся, а постепенно зажигаются впереди, погасая сзади по направлению линии молнии.

Шаровая молния иногда появляется внезапно, проникая в помещения, движется обычно медленно, совершая причудливые повороты, а затем или разрывается на части с сильным взрывом, причиняя разрушения, или же, как бы по течению сквозняка, выходит из помещения и исчезает.

Физические основы явления

Электрический ток в газе

Электрический разряд в газах Электрический ток, вызываемый разностью потенциалов, при комнатной температуре очень мал. Электрический ток, вызываемый разностью потенциалов, при комнатной температуре очень мал. Нагретый газ является хорошим проводником электрического тока. Нагретый газ является хорошим проводником электрического тока. Процесс протекания электрического тока через газ называют газовым разрядом Процесс протекания электрического тока через газ называют газовым разрядом

Ионизация газов Вследствие нагревания или воздействия излучения газ ионизируется- распадается на положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные электроны. Вследствие нагревания или воздействия излучения газ ионизируется- распадается на положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные электроны. Увеличение скорости движения молекул газа при нагревание. Некоторые молекулы двигаются так быстро, что при столкновении распадаются, превращаясь в ионы. Увеличение скорости движения молекул газа при нагревание. Некоторые молекулы двигаются так быстро, что при столкновении распадаются, превращаясь в ионы. Чем больше температура тем больше образуется ионов Чем больше температура тем больше образуется ионов

Проводимость газов. Механизм проводимости газов. Механизм проводимости газов. В газе сочетается электронная проводимость электронов, подобная проводимости в металлах, с ионной проводимостью, подобная проводимости в растворах и расплавах электролитов. В газе сочетается электронная проводимость электронов, подобная проводимости в металлах, с ионной проводимостью, подобная проводимости в растворах и расплавах электролитов. Образование электронов в газе происходит либо при нагревании, либо за счет действия внешних ионизаторов, например излучений. Образование электронов в газе происходит либо при нагревании, либо за счет действия внешних ионизаторов, например излучений.

Рекомбинация. При сближении электрона и положительно заряженного иона они могут вновь образовать нейтральный атом. Такой процесс называют рекомбинацией заряженных частиц. При сближении электрона и положительно заряженного иона они могут вновь образовать нейтральный атом. Такой процесс называют рекомбинацией заряженных частиц.

Несамостоятельный разряд. Под действием ионизатора в трубке возникает электрический ток, т.е. происходит газовый разряд. Под действием ионизатора в трубке возникает электрический ток, т.е. происходит газовый разряд. При увеличении разности потенциалов между электродами трубки, увеличивается доля частиц достигающих электродов, при этом роста тока не происходит. Ток достиг насыщения. При увеличении разности потенциалов между электродами трубки, увеличивается доля частиц достигающих электродов, при этом роста тока не происходит. Ток достиг насыщения. Если прекратить действие ионизатора, то прекратится и разряд. Такой разряд называют несамостоятельным разрядом. Если прекратить действие ионизатора, то прекратится и разряд. Такой разряд называют несамостоятельным разрядом.

Самостоятельный разряд. В газах при увеличении разности потенциалов между электродами, начиная с некоторого значения, сила тока снова возрастает. В газах при увеличении разности потенциалов между электродами, начиная с некоторого значения, сила тока снова возрастает. Разряд, не нуждающийся в своём поддержании во внешнем ионизаторе, называют самостоятельным разрядом. Разряд, не нуждающийся в своём поддержании во внешнем ионизаторе, называют самостоятельным разрядом.

Ионизация электронным ударом Кинетическая энергия электрона перед столкновением пропорционально напряженности поля и длине l свободного пробега электрона. Кинетическая энергия электрона перед столкновением пропорционально напряженности поля и длине l свободного пробега электрона. Если кинетическая энергия электрона превосходит работу, которую нужно совершить, чтобы ионизовать нейтральный, то при столкновении электрона с атомом происходит ионизация. Если кинетическая энергия электрона превосходит работу, которую нужно совершить, чтобы ионизовать нейтральный, то при столкновении электрона с атомом происходит ионизация.

Если число заряженных частиц резко возрастает, возникает Если число заряженных частиц резко возрастает, возникает электронная лавина, происходит процесс называемый ионизацией электронным ударом. электронная лавина, происходит процесс называемый ионизацией электронным ударом. Для существования разряда необходима эмиссия электронов с катодом. Для существования разряда необходима эмиссия электронов с катодом. Причины эмиссии электронов: Причины эмиссии электронов: Положительные ионы, образовавшиеся при столкновении свободных электронов нейтральными атомами, при своем движении к катоду приобретают под действием поля кинетическую энергию. Положительные ионы, образовавшиеся при столкновении свободных электронов нейтральными атомами, при своем движении к катоду приобретают под действием поля кинетическую энергию. Катод может испускать электроны при нагревании до высокой температуры. При самостоятельном разряде нагрев катода может происходить за счет бомбардировки его положительными ионами. Катод может испускать электроны при нагревании до высокой температуры. При самостоятельном разряде нагрев катода может происходить за счет бомбардировки его положительными ионами.

Заключение: Молнии оказывают электростатическое,электромагнитное, термическое, динамическое воздействие:

На жизнь и деятельность Поражение РЭС и человека ЛЭП, средства связи связи На окружающие На живые предметы организмы ( растения, животные…) ( растения, животные…)

Повреждения наносимые молниями «Внешний разряд» «Внешний разряд» Влияние на органы при прохождении разряда во внутрь организма Влияние на органы при прохождении разряда во внутрь организма

Повреждения наносимые молниями «Внешний разряд» «Внешний разряд» Влияние на органы при прохождении разряда во внутрь организма Влияние на органы при прохождении разряда во внутрь организма

Способы борьбы с молниями ГРОМООТВОДЫ ГРОМООТВОДЫ Опыты по изменению направления разрядов молний Опыты по изменению направления разрядов молний

Новые данные. Учёные из Тайваньского национального университета имени Чена Куна во главе с Хань Цоном Сы также недавно сделали сенсационное открытие. Они сообщили об обнаружении ранее неизвестного типа молнии. Учёные из Тайваньского национального университета имени Чена Куна во главе с Хань Цоном Сы также недавно сделали сенсационное открытие. Они сообщили об обнаружении ранее неизвестного типа молнии. Обнаруженные исследователями разряды атмосферного электричества бьют не сверху вниз, от грозовых облаков к земле, «как положено», а снизу вверх – от облаков в верхние слои атмосферы, в ионосферу. Обнаруженные исследователями разряды атмосферного электричества бьют не сверху вниз, от грозовых облаков к земле, «как положено», а снизу вверх – от облаков в верхние слои атмосферы, в ионосферу. Молнии имеют разветвлённую форму и отличаются гигантскими размерами: они добивают до 95км в высоту, а их собственная длина достигает 80км. Однако обнаружить такие молнии невооружённым глазом практически невозможно. Молнии имеют разветвлённую форму и отличаются гигантскими размерами: они добивают до 95км в высоту, а их собственная длина достигает 80км. Однако обнаружить такие молнии невооружённым глазом практически невозможно.

Для наблюдения за необычными проявлениями атмосферного электричества исследователи использовали специальные фотокамеры, способные фиксировать даже очень слабые световые вспышки. Камеры были установлены на южной оконечности острова Тайвань, с их помощью были проведены наблюдения за несколькими грозами, проходившими над Южно- Китайским морем. Для наблюдения за необычными проявлениями атмосферного электричества исследователи использовали специальные фотокамеры, способные фиксировать даже очень слабые световые вспышки. Камеры были установлены на южной оконечности острова Тайвань, с их помощью были проведены наблюдения за несколькими грозами, проходившими над Южно- Китайским морем. Продолжительность вспышек составляла менее одной секунды, им также сопутствовало низкочастотное радиоизлучение. По мнению экспертов, генерируемые необычными молниями радиоволны вполне способны вносить помехи в системы связи. Продолжительность вспышек составляла менее одной секунды, им также сопутствовало низкочастотное радиоизлучение. По мнению экспертов, генерируемые необычными молниями радиоволны вполне способны вносить помехи в системы связи.

Впрочем, открытие тайваньских исследователей – это не первое свидетельство того, что науке известно далеко не всё об электрических явлениях в верхних слоях атмосферы. Ещё в 1989 году были открыты другие высотные эле6ктрические разряды, названные «спрайтами». Они возникают в ионосфере и бьют сверху вниз - по направлению к грозовым облакам, их длина составляет км, и они исчезают на достаточном расстоянии от облаков, Что касается молний, бьющих вверх, то до сих пор они не фиксировались. Вполне вероятно, что такие молнии появляются только над океаном, из-за чего наблюдение их затруднено.Впрочем, открытие тайваньских исследователей – это не первое свидетельство того, что науке известно далеко не всё об электрических явлениях в верхних слоях атмосферы. Ещё в 1989 году были открыты другие высотные эле6ктрические разряды, названные «спрайтами». Они возникают в ионосфере и бьют сверху вниз - по направлению к грозовым облакам, их длина составляет км, и они исчезают на достаточном расстоянии от облаков, Что касается молний, бьющих вверх, то до сих пор они не фиксировались. Вполне вероятно, что такие молнии появляются только над океаном, из-за чего наблюдение их затруднено. Аномальную зону где грозовых разрядов в минуту бывает в 7 раз больше, чем в других местах, обнаружили учёные Института физики Сибирского отделения РАН в Республике Алтай. Аномальную зону где грозовых разрядов в минуту бывает в 7 раз больше, чем в других местах, обнаружили учёные Института физики Сибирского отделения РАН в Республике Алтай.

Грозовые явления с точки зрения географии. Грозовые явления с точки зрения географии. Грозовая деятельность развивается в неустойчивых массах воздуха вследствие сильных восходящих токов, дающих большую турбулентность в их движении, что и является причиной развития атмосферного электричества. Это так называемые термические грозы местного происхождения. Но грозы могут возникать и другим путём, при приближении к месту наблюдения так называемого холодного фронта, за которым следуют массы арктического воздуха, спускающегося вниз и тем самым вытисняющего поверхностный воздух, вследствие чего происходят фронтальные грозы не только в данном месте, но уже на большем пространстве. В зависимости от степени устойчивости тёплого воздуха и от скорости движения фронтов, различают холодный фронт первого и второго рода.

Образование грозы правильно понимал уже Ломоносов. Он впервые сформулировано учение о восходящих и нисходящих токах воздуха, описанное впоследствии уже в начале 19 века, Гумбольдтом.

Средняя продолжительность гроз за один грозовой день на территории России составляет 1,5-2 часа. Средняя скорость распространения грозы – 40км/ч.

Ширина полосы территории России, заключенная между параллелями, градусы. Среднее число грозовых дней в году. 70…653…5 65…635…10 63…6010…15 60…5515…20 55…5017…25 50…4520…30 45…4030…40 Примечание: В отдельных местах европейской части России из-за так называемых местных гроз число грозовых дней в году достигает на Кавказе 60…100. Интенсивность грозовой деятельности на территории России.

По данным многочисленных наблюдений в районах с числом грозовых часов в году 30 на 1 км² поверхности земли в среднем поражается молнией 1 раз в 2 года, то есть среднее число разрядов молнии на 1 км² поверхности земли за 1 грозовой час равна 0,067, а за один грозовой день – 0,1.

Грозовые явления в поселке Чернореченском. Проанализировав грозовую активность в тёплое время года (май, июнь, июль, август) за последние три года (2004, 2005, 2006), мы сделали вывод, что количество гроз увеличилось с 24 в 2004г. до 26 в 2006г. Если в 2004г. количество гроз при прохождении холодного фронта было 14, в 2005г. – 8, в 2006г. – 7, то вот количество гроз при восходящих токах воздуха увеличилось с 10 в 2004г., до 19 в 2006г., что косвенно свидетельствует о потеплении климата на нашей планете. Это подтверждается и последними наблюдениями осенне-зимнего периода г. Так, в ноябре 2006г. наблюдались поздние грозы в Искитимском районе, а в европейской части России в декабре 2006г. и зимние грозы.

ГодМесяц Количество гроз Количество гроз при холодном фронте Количество гроз при восходящих токах воздуха 2004 Май22- Июнь633 Июль1367 Август33- Итого Май1-1 Июнь523 Июль1459 Август615 Итого Май321 Июнь817 Июль12210 Август321 Итого26719

при прохождении холодного фронта при восходящих токах воздуха Столбчатая диаграмма количества гроз при прохождении холодного фронта и восходящих токов воздуха.

23 23, , , Столбчатая диаграмма динамики количества гроз г.

График хода суточной температуры при восходящих токах воздуха июля 2006 г

График хода суточной температуры при прохождении холодного фронта июля 2006 г

Эта тема так заинтересовала нас, что мы решили продолжить эту тему в следующем году. Мы планируем исследовать влияние грозовой деятельности на здоровье человека и урожайность сельскохозяйственных структур. Очень интересной является природа шаровых молний – причин их возникновений, особенностей и влияния на окружающий мир. Перспективы работы