В
В
В
В
В
В
Российская Академия Правосудия. ФНО
Факультет Земельно-имущественных отношений
Доклад по естествознанию
Тема «Майкл Фарадей. Биография»
Руководитель: Костюк Светлана Рвановна
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
Выполнила студентка 1 курса
Группы 11з
Виненко Дарья
30.10.2011
Рлектричество РІ атмосфере
В
Рлектрическое поле атмосферы
Р’ обычный день над пустынной равниной или над морем электрический потенциал РїРѕ мере подъёма возрастает СЃ каждым метром РЅР°100 Р’, С‚.Рµ. РІ РІРѕР·РґСѓС…Рµ имеется вертикально электрическое поле Р•= 100 Р’/ Рј. Земная поверхность заряжена отрицательно. Рто РЅРµ означает, что между ногами головой человека разность потенциалов более 100 Р’: тело– довольно хороший РїСЂРѕРІРѕРґРЅРёРє. Человек, стоящий РЅР° земле, образует СЃ ней эквипотенциальную поверхность, так как заряды СЃ земли переходят РЅР° его голову. Поле вблизи земли, обычно параллельно ей(Р РёСЃ.1,Р°), искажается Рё выглядит так, как показано РЅР° СЂРёСЃ.1,Р±.
В
Рис.1. Распределение потенциала.
Рлектрическое поле медленно ослабевает СЃ высотой. РќР° высоте 50 РєРј РѕРЅРѕ уже еле заметно. Р’СЃСЏ разность потенциалов между поверхностью земли Рё верхом атмосферы равна почти 400 тысяч вольт. Р’ этом поле Рє земле РІСЃС‘ время течёт слабый электрический ток: через каждый квадратный метр параллельной земле поверхности РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ около 10-6
мкА. Значит, атмосфера обладает проводимостью, которая создаётся ионами. Каково их происхождение?
[1]Р’РѕР·РґСѓС… ионизируется космическими лучами– заряженными частицами высоких энергий. РћРЅРё испускаются Солнцем Рё представляют СЃРѕР±РѕР№ СЏРґСЂР° атомов, РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј протоны, Рё электроны. Рто–первичные космические лучи. РћРЅРё находятся Р·Р° пределами земной атмосферы. Рнергия РёС… РѕРіСЂРѕРјРЅР°: РЅР° каждую частицу РІ среднем приходится 108… 1013 СЌР’(для сравнения– средняя тепловая энергия молекул газа РїСЂРё комнатной температуре РєРў имеет величину РїРѕСЂСЏРґРєР°10-2 СЌР’). Врываясь РІ атмосферу Земли, первичные лучи сталкивают СЃ атомами азота Рё кислорода РІРѕР·РґСѓС…Р°, отдают РёРј СЃРІРѕСЋ
энергию, срывая СЃ РЅРёС… электронные оболочки. Возникают электронно-ядерные ливни, СЏРґСЂР° расщепляются РґРѕ отдельных нуклонов. Рто– вторичные космические лучи. Образуются широкие атмосферные ливни. Поперечные размеры ливня более 1 РєРј2; РїСЂРё энергиях первичных частиц свыше1013СЌ Р’ ливень может содержать РјРЅРѕРіРёРµ миллионы частиц, РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј электроны Рё позитроны.
Космические лучи постоянно снабжают воздух ионами(«малые ионы»), которые окружаются
Другими ионами, образуя заряженные «комочки», медленно движущиеся РІ электрическом поле Земли- так создаётся ток. РРѕРЅС‹ РјРѕРіСѓС‚ образовываться Рё РЅРµ только РёР· молекул. Заряжаются частички
пыли, попадающие РІ РІРѕР·РґСѓС… СЃ земли. РС… называют «ядрами». Мелкие брызги РјРѕСЂСЃРєРѕР№ РІРѕРґС‹ испаряются, оставляя кристаллики NaCl. Р РѕРЅРё РјРѕРіСѓС‚ заряжаться, образуя «большие ионы». Малые РёРѕРЅС‹ проносятсяввоздухесоскоростью1 СЃРј/свполе100 Р’/Рј. Большие РёРѕРЅС‹ Рё СЏРґСЂР° движутся гораздо медленнее.
Проводимость воздуха изменчива. Она очень чувствует его засорённость. С высотой она увеличивается по двум причинам: во-первых, с высотой растёт ионизация воздуха космическими лучами;
во-вторых, уменьшается плотность воздуха, увеличивается длина свободного пробега ионов в поле. Весь электрический ток, достигающий земной поверхности, равен примерно1800 А. Он переносит к Земле положительные заряды. Мощность этого тока(т.е. энергия, переносимая за секунду) составляет при напряжении 400 кВ огромную величину– 700 миллионов ватт(700 мегаватт). При таком токе отрицательный заряд земной поверхности должен бы очень быстро компенсироваться. По-
надобилось бы около получаса, чтобы разрядить всю Землю. Однако этого не происходит. Почему?
Рещё вопрос– поверхность Земли заряжена отрицательно, а что заряжено положительно? Между чем создаётся напряжение 400 кВ?
На высоте около50 км над землёй проводимость воздуха так велика, что там существует практически проводящая сфера, из которой вытекают вниз токи(это ещё не ионосфера- верхняя часть атмосферы, сильноионизованная под влиянием ультрафиолетового, рентгеновского и корпускулярного излучения Солнца[2]).Ток атмосферы меняется в течение суток примерно на ± 15 % и достигает
Максимального значения в 19.00 часов по лондонскому времени одновременно на всей Земле. Минимальное его значение– в 4.00 часа потому же времени и тоже везде. Любые изменения потенциала и должны быть всемирными, если Земля окружена проводящей сферой. Отрицательный заряд земной поверхности поддерживается молниями. Они заряжают Землю током в1800 А электричества(ток– это заряд, протекающий в единицу времени), которое затем разряжается в районах с хорошей погодой. На Земле каждые сутки гремит около 300 гроз. Оценка того, сколько молний ежесекундно бьёт в Землю, показала, что максимум грозовой деятельности приходится на 19.00 часов по лондонскому времени. Что же такое гроза?
Гроза
В атмосфере Земли при подходящих условиях постоянно образуются грозовые ячейки – область
атмосферы, в которой происходят все основные грозовые процессы. Обычно возникает несколько ячеек одна возле другой, и в каждой из них происходит одно и тоже. На рис.2 очень упрощённо по-
казана ячейка в начале грозы.
Приопределённыхусловияхвнекоторойобластиатмосферывозникаетвосходящийпотоквозду-
ха, убыстряющийся по мере подъёма. Тёплый и влажный воздух снизу поднимается, остывает и конденсирует влагу. На рисунке крестиками обозначен снег, а точками– дождь. Восходящий поток довольно велик, а капельки очень малы, поэтому ни снег, ни дождь не выпадают. По мере того, как тёплый воздух поднимается вверх, в ячейку прибывает воздух со всех сторон. Он прохладнее: Солнце нагревает почву, а водяной пар в верхних слоях атмосферы излучает тепло
вверх, поэтому с высотой температура воздуха уменьшается. Значит, поднимается не только тот воздух, который был внизу, но и какое-то количество воздуха с разных сторон.
Теперь уже грозовая ячейка(туча) выглядит иначе- СЂРёСЃ.3. Рто– зрелая ячейка. Р’ ней действует
Очень сильная тяга вверх, достигающаянаэтойстадиивысотв10…15 км, а иногда и выше.
Грозовой купол с происходящей в ней конденсацией громоздится над всей облачной грядой с быстротой, достигающей обычно 60 км/час.
По мере того, как водяной пар поднимается и конденсируется, возникают маленькие капельки, которые быстро охлаждаются до температуры ниже нуля по Цельсию. Они переохлаждаются. Обычно вокруг есть центры кристаллизации– наподобие кристалликов NaCl или пылинок. Капельки превращаются в кристаллы льда. Начинается быстрое образование и накопление крупных частиц льда. Когда они становятся достаточно тяжёлыми, они начинают падать сквозь восходящий воздух. Падая, они увлекают немного воздуха. Начинается противоток воздуха- вниз. Если он начался, он
Уже не может прекратиться. Воздух полным ходом мчится вниз. Когда он доходит до нижней части ячейки, начинается дождь. Кроме того, достигнув земной поверхности, относительно холодный воздух растекается во все стороны. Поэтому перед самой грозой начинает дуть холодный ветер, предвещающий бурю. В то мгновение, когда начинается дождь, возникает противоток воздуха. В тот же момент возникают электрические явления.
Через полчаса- час грозовая ячейка становится такой, как показано на рис.4. Тяга вверх прекратилась – больше нет тёплого воздуха, и поддерживать её нечем. Какое-то время ещё идёт дождь, всё становится спокойнее. На больших высотах ветры дуют в разные стороны, поэтому верх грозовой тучи обычно принимает вид наковальни.
Молния
Качественно можно описать молнию следующим образом. Как показали фотоснимки, молния–это обычно повторные электрические разряды по одному и тому же пути.
Потенциал нижней части тучи, висящей над равниной, гораздо более отрицателен, чем земная поверхность под ней. Отрицательный заряд(электроны) устремляются к Земле. Всё начинается со светящегося комка– «ступенчатого лидера». Он не такой яркий, как вспышка молнии. На снимках
Можно видеть в начале небольшое светлое пятнышко, выходящее из тучи и очень быстрокатящееся вниз соскоростью1/ 6 скорости света. Оно проходит всего около 50 м и останавливается. Следует пауза около 50 мкс, а затем происходит следующий шаг. Снова остановка, а после новый шаг и т.д.Так, шаг за шагом, пятно движется к Земле по пути, показанному на рис. 6.
Лидер наполнен отрицательным зарядом. Воздух ионизуется быстродвижущимися зарядам и лидерами становится проводящим вдоль его пути. В момент, когда лидер коснётся поверхности земли, получается как бы проводящая проволока, которая тянется до самой тучи и полна отрицательного
электричества. Теперь отрицательные заряды из тучи мчатся на землю: сначала соскакивают электроны нижней части лидера, оставляя позади себя положительный заряд. Он притягивает электроны из более верхнего участка лидера, они тоже падают на землю и т.д. В конце концов весь отрицательный заряд этой части тучи быстро и энергично сбегает по этому каналу вниз. Так что видимая
нами молния (как будто движение положительного заряда) бьёт РѕС‚ земли вверх (Р РёСЃ. 7). Рто Рё есть РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕР№ разряд– обратная вспышка. РћРЅР° вызывает СЏСЂРєРѕРµ свечение Рё выделение тепла, которое,
приводят к быстрому расширению воздуха, производит громовой удар.
В
1. Р .Фейнман, Р .Лейтон, Рњ.РЎСЌРЅРґСЃ. Фейнмановские лекции РїРѕ физике.С‚.5, РњРР , Рњ.,1977
2.Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. Справочник по физике. М.,Наука, 1968
В
turboreferat.ru
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
Несомненно, человек познакомился с природным электричеством с самого зарождения человечества (молнии, электрические рыбы и др.). Однако многие века гигантская электрическая искра, каковой является молния, была лишь загадочным и страшным явлением, считавшимся орудием богов. Научное изучение этого явления началось лишь в XVII веке.
Учение РѕР± атмосферном электричестве тесно связано СЃ РІРѕРїСЂРѕСЃРѕРј РѕР± электризации осадков. Наблюдения показывают, что РїРѕ большей части осадки имеют довольно значительный отрицательный заряд. Ранее это явление пытались объяснить отрицательной электризацией РІРѕРґС‹ РїСЂРё испарении, теория же ионизации объясняет это тем, что РёРѕРЅС‹ являются центрами конденсации паров, причем отрицательные РёРѕРЅС‹ конденсируют влагу РІ более сильной степени Рё потому скорее выпадают вместе СЃ осадками. Р’РёС…СЂРё, представляющие СЃРѕР±РѕР№ частные депрессии незначительного объема, обусловленные обыкновенно местными причинами, весьма часто сопровождаются электрическими разрядами Рё РЅРѕСЃСЏС‚ тогда название РіСЂРѕР·. Рлектрический разряд, происходящий РїСЂРё этом между РґРІСѓРјСЏ облаками или между облаком Рё землей, называется молнией, Рё РѕРЅР° сопровождается обыкновенно РіСЂРѕРјРѕРј. РўРёС…РёР№ разряд между облаками или же отражение отдаленной молнии, РєРѕРіРґР° РіСЂРѕРј РЅРµ слышен, называется зарницей.
В
В
В
Рис. 2. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода:
1 — граница зоны защиты иа уровне защищаемого объекта; 2 — граница зоны защиты на уровне земли
В соответствии с инструкцией СН 305—77 здания и сооружения I и II категорий подлежат молниезащите от прямых ударов молнии, вторичных воздействий и заноса высоких потенциалов.
В
yaneuch.ru
Количество просмотров публикации АТМОСФЕРНОЕ РЛЕКТРРЧЕСТВО - 461
Среда обитания человека подвергается воздействию РЅРµ только электромагнитного, солнечного Рё космического излучений, РЅРѕ Рё пронизана статическим электричеством. Понятие ʼʼатмосферное электричествоʼʼ объединяет совокупность электрических процессов, происходящих РІ атмосфере [9, 15]. Рлектрические свойства атмосВферы Рё происходящие РІ ней электрические явления изучает специВальный раздел геофизики. Атмосферное электричество — сущестВвенный абиотический фактор РІ биосфере, играющий большую роль РІ экологии. Атмосфера представляет СЃРѕР±РѕР№ газовую (воздушную) среду РІРѕРєСЂСѓРі Земли, вращающуюся вместе СЃ нею. Масса атмосферы составляет примерно 5,15-10" РєРі, Р° масса Земли — 6-1024 РєРі, С‚. Рµ. масса атмосферы РІ миллион раз легче Земли. Химический состав атмосферы представлен РІ табл. 1.4.
Газ | Объемная конценВтрация, % |
A3otN2 | 78,08 |
Кислород О2 | 20,95 |
РђСЂРіРѕРЅ РђРі | 0,93 |
Углекислый газ СО2 | 3,5-10"2 |
HeoHNe | 1,8-10-' |
Гелий Не | 5 КГ* |
Метан СН4 | 2-КГ* |
Криптон Кг | 1,1 НГ* |
Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ Рќ2 | 5 Р®-5 |
Таблица 1.4. Химический состав воздуха у поверхности Земля (без учета паров воды)
Р’ нижней части атмосферы (РґРѕ высот 20 РєРј) содержатся также пары РІРѕРґС‹. РЎ высотой давление, плотность РІРѕР·РґСѓС…Р° Рё концентрация паров РІРѕРґС‹ уменьшается. РќР° высотах РїСЂРёВмерно 25 РєРј расположен слой РѕР·РѕРЅР° Рћ3, предохраняющий жиВвые организмы биосферы РѕС‚ вредного воздействия ультраВфиолетового (РЈР¤) излучения. РќР° высотах, больших 100 РєРј, увеличивается доля легких РіР°ВР·РѕРІ Рё РЅР° очень больших высоВтах преобладают молекулы Рќ2 Рё РќРµ. Часть молекул РїРѕРґ воздействием электромагнитных полей распадается РЅР° атомы Рё РёРѕВРЅС‹, образуя слой ионосферы, которая используется для дальней радиосвязи.
Учитывая зависимость отизменения температуры СЃ высотой атмосферу разделяют РЅР° тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу. Гравитационное поле Земли удерживает атмосферу. РлеВктростатические силы, определяемые кулоновским взаимодействиВем между РґРІСѓРјСЏ неподвижными зарядами, РІРѕ РјРЅРѕРіРѕ раз больше гравитационного взаимодействия. Рљ примеру, РґРІР° заряда, каждый РёР· которых равен РѕРґРЅРѕРјСѓ кулону, действуют РґСЂСѓРі РЅР° РґСЂСѓРіР° РїСЂРё расстоянии РІ РѕРґРёРЅ метр СЃ силой РІ несколько миллионов тонн. РЎ РґСЂСѓРіРѕР№ стороны, РґРІРµ массы, каждая величиной РІ РѕРґРёРЅ килограмм, РїРѕ закону тяготения Ньютона взаимодействует РїСЂРё расстоянии между РЅРёРјРё РІ РѕРґРёРЅ метр СЃ силой, примерно равной 6,7 10~14 С‚. Отсюда РІРёРґРЅРѕ, насколько могущественнее силы кулоновского РІР·Р°Вимодействия РїРѕ сравнению СЃ силами гравитационного взаимодейстВРІРёСЏ. Закон взаимодействия РґРІСѓС… электрических зарядов, открытый французским инженером Кулоном (1785) Рё названный его именем, удивительно гармонирует СЃ законом всœемирного тяготения Р. РќСЊСЋВтона (1642 — 1727). Закон кулоновского взаимодействия находит чрезвычайно широкое применение РІ электростатике, теории плазВРјС‹, атомной Рё ядерной физике. РџСЂРё появлении РІ атмосфере РѕРґРЅРѕРіРѕ СЂРѕРґР° электричества всœегда появляется равное количество электричеВства РґСЂСѓРіРѕРіРѕ СЂРѕРґР°. Нет РЅРё РѕРґРЅРѕРіРѕ явления, РїСЂРё котором создавался или исчезал заряд РѕРґРЅРѕРіРѕ СЂРѕРґР°. Всегда РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ перераспределœеВРЅРёРµ заряда между телами. РџСЂРё ионизации атомов возникают СЃРІРѕВбодные электроны, РЅРѕ РїСЂРё этом возникают Рё положительно заряВженные РёРѕРЅС‹. Алгебраическая СЃСѓРјРјР° зарядов остается неизменной. Существует Рё действует закон сохранения заряда, как существует Рё действует закон сохранения вещества.
Р’ атмосфере всœегда присутствует электрическое поле. Р’СЃРµ осадВРєРё, облака, пыль Рё туманы РІ атмосфере всœегда заряжены РІ какой-либо степени. Районы пыльных Р±СѓСЂСЊ, РіСЂРѕР·, осадков имеют более сильные электрические поля, чем районы СЃ ʼʼхорошейʼʼ РїРѕРіРѕРґРѕР№, РіРґРµ присутствует стационарное электрическое поле СЃ напряженностью Р•, равной примерно 130РќР° СЂРёСЃ. 1.7 предстаВвлена зависимость РЅР°Впряженности электриВческого поля РЃ РІ Р·Р°Ввисимости РѕС‚ высоты h над уровнем РјРѕСЂСЏ (кривая 1) Рё континœенВтами (кривая 2) для случая ʼʼхорошейʼʼ РїРѕВРіРѕРґС‹. Р’ целом атмоВсфера заряжена положительно, Р° Земля имеет отрицательный заряд, примерно
Р РЅСЃ 1.7. Зависимость напряженности электрическоВРіРѕ поля РЃ РѕС‚ высоты для ʼʼхорошейʼʼ РїРѕРіРѕРґС‹: 1 — над уровнем РјРѕСЂСЏ; 2 — над континœентами
равный 3 ‣‣‣ 105 Кл. Наибольшее значение Ё наблюдается в средних широтах, а к полюсам и экватору значение Ё уменьшается.
РќР° высоте 10 РєРј значение Р• составляет несколько Р’/Рј. Р’ слое перемешивания толщиной примерно 0,3 — 3 РєРј значение Р• может увеличиваться РёР·-Р·Р° присутствия РЅР° этих высотах скопления аэроВзольных частиц. РџСЂРё больших высотах величина напряженности электрического поля уменьшается РїРѕ экспоненциальному закону. Между ионосферой Рё поверхностью Земли разность потенциалов составляет примерно 200 — 250 РєР’. Величина РЃ меняется СЃРѕ времеВнем, С‚. Рµ. бывают суточные Рё годовые вариации. РЈ поверхности Земли электропроводность атмосферы РІ составляет (2 — 3)В·10-14 РћРј-1В· Рј-1.
РЎ увеличением высоты Р° растет РїРѕ экспоненциальному закону Рё РЅР° высоте 10 РєРј достигает значения 3,0‣‣‣ 10~13 РћРј"1 -Рј . РлектВропроводность атмосферы определяется РёРѕРЅРЅРѕР№ составляющей СЃ подвижностью легких РёРѕРЅРѕРІ Сѓ поверхности Земли С‹, = 10~4 Рј2/(СЃР’). Концентрация легких РёРѕРЅРѕРІ Рї, увеличивается СЃ увеличением РёРѕРЅРёР·Р°Вции зарядов Рё уменьшается СЃ увеличением концентрации частиц N РІ атмосфере. Существует зависимость между Р° Рё и„ РїРѕ которой можно определить наличие малых примесей аэрозольных частиц РІ атмосфере.
Основным источником ионизации атмосферы являются РєРѕСЃРјРёВческие лучи, радиоактивные вещества Земли Рё РІРѕР·РґСѓС…Р°, РЈР¤ Рё РєРѕСЂВпускулярное излучение Солнца. Космические лучи действуют РїРѕ всœей толще атмосферы. Радиоактивные вещества, находящиеся РІ Земле, РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј, РёРѕРЅРёР·РёСЂСѓСЋС‚ приземный слой атмосферы Рё СЃ РІС‹Всотой данный источник ионизации резко убывает. Радиоактивные РІРµВщества, находящиеся РІ РІРѕР·РґСѓС…Рµ, РёРѕРЅРёР·РёСЂСѓСЋС‚ атмосферу РґРѕ высот, примерно РІ несколько километров. Ронизирующее действие РЈР¤ Рё корпускулярного излучений Солнца проявляется РІ слоях верхней атмосферы.
Р’ атмосфере, РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј, текут токи проводимости, конвективВные токи Рё токи диффузии. РўРѕРє проводимости СЃ плотностью inРїРѕРґ влиянием электрического поля РЃ течет РІ атмосфере вертикально РІРЅРёР· Рє Земле:
РџСЂРё учете поверхности Земли величдна суммарного тока РїСЂРѕРІРѕВдимости достигает 1800 Рђ. Плотность тока проводимости РїРѕ высоВте примерно постоянна. Небольшие отклонения наблюдаются РІ слое перемешивания. Здесь токи проводимости, конвективные токи переноса Рё токи диффузии сравнимы РґСЂСѓРі СЃ РґСЂСѓРіРѕРј. Поскольку РІ стационарных условиях суммарная плотность тока РЅРµ изменяется СЃ высотой, РІ СЃРІСЏР·Рё СЃ этим РІ слое перемешивания СЃСѓРјРјР° всœех токов РґРѕВстигает значения тока проводимости РЅР° больших высотах.
Антропогенная деятельность РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє значительным изменеВРЅРёСЏРј локальных электрических характеристик атмосферы РїРѕ сравВнению СЃ глобальными вековыми характеристиками. Увеличение аэрозольных примесей РІ атмосфере РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє увеличению РЃ Рё уменьшению Р° РІ слое перемешивания. Напротив, испытания атомного Рё ядерного оружия привели Рє увеличению ионизации атмосферы, Р°, следовательно, Рє увеличению Р° Рё уменьшению Р•. Влияние антропогенной деятельности впоследствии РІСЃВњРµ больше Р±СѓВдет сказываться РЅР° атмосферно-электрические характеристики.
Рсточниками атмосферного электричества РІ локальных областВСЏС… являются извержения вулканов, торнужно, метели, пылевые Р±СѓСЂРё, разбрызгивание РјРѕСЂСЃРєРёС… волн Рё водопадов, облака, осадки, РїР°Вровые Рё дымовые образования РїСЂРёСЂРѕРґРЅРѕРіРѕ Рё техногенного РїСЂРѕРёСЃВхождения Рё С‚. Рґ. РџСЂРё этом электризация атмосферы РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ весьма Р±СѓСЂРЅРѕ, что РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє возникновению грозовых явлений. Наибольший вклад РІ электризацию атмосферы РІРЅРѕСЃСЏС‚ облака Рё осадки. Р’ слоисто-кучевых облаках плотность объёмных зарядов достигает значения СЂ=10~10 РљР»/РєРј3, что примерно РЅР° РїРѕСЂСЏРґРѕРє больше плотности зарядов РІ чистой невозмущенной атмосфере. Напряженность электрического поля РЃ РІ облаках достигает 100 —
300 Р’/Рј. Отдельные капли несут заряд q=lO— ЮОе. Р’ нижней области облака находятся отрицательные заряды, Р° верхние РѕР±Власти облака заряжены положительно. Р’ дождевых облаках РїСЂРёРІРµВденные выше величины превышают РІ несколько раз аналогичные величины слоисто-кучевых облаков. Рљ примеру, заряды капель осадВРєРѕРІ достигают значения q= 10s — 10Р± Рµ (Рµ — заряд электрона).
РЎ осадками РЅР° Землю устремляются электрические заряды плотВностью РїРѕСЂСЏРґРєР° 10~12 — 10~Рё Рђ/Рј2. РќР° широтах ближе Рє экватору это значение плотности токов растет. Р’ кучево-дождевых облаках РїСЂРё ливне средние значения СЂ, Ем. q достигают величин: СЂ = (0,3 —
10) 10~9 Кл/м3; Ё={\ — 5) 10* В/м; ?=102 — 5 102 е. В кучево-дождевых облаках при грозе эти параметры имеют следующие значения: р=(3 — 30) Ю"9 Кл/м3; Е=(5 — 20)-104 В/м; ?= 10б —
107 Рµ. Р’ грозовых облаках имеются экстремумы РЃ Рё СЂ, величина которых РЅР° РїРѕСЂСЏРґРѕРє превышает средние значения этих параметров. Р’ зонах экстремумов Р• зарождаются молнии. Р’ грозовых облаках плотности токов РЅР° РїРѕСЂСЏРґРѕРє больше плотности РІ ливневых облаках. Суммарный ток, текущий РЅР° земную поверхность РѕС‚ РѕРґРЅРѕРіРѕ РіСЂРѕР·РѕВРІРѕРіРѕ облака, примерно равен 0,1 Рђ (РІ наших широтах) Рё достигает 1 Рђ РІ районах экватора.
Рзучение электрических процессов РІ атмосфере Рё контроль Р·Р° состоянием атмосферы имеют большое значение для экологии как СЃ точки зрения биологического действия атмосферного элеВктричества, так Рё СЃ точки зрения уменьшения его вредного Рё опасВРЅРѕРіРѕ воздействия РЅР° различные техногенные объекты (сооружения, промышленные установки, авиацию, линии СЃРІСЏР·Рё Рё электропередач Рё С‚. Рї.). Рлектрические процессы, происходящие РІ атмосфере, обусловлены РЅРµ только статическим электричеством Рё электромагВнитным, космическим Рё солнечным излучением, РЅРѕ Рё сами облака являются источниками радиоизлучения [18]. Атмосферное электВричество проявляется РІ РІРёРґРµ разнообразных явлений, РёР· которых РІРёРґРЅРѕРµ место занимают молнии.
referatwork.ru
ФГБОУ ВПО
Московский государственный университет технологий и управления
имени К. Г. Разумовского
Рнститут Биотехнологий Рё Рыбного ХозяйстваКафедра промышленной экологии Рё охраны труда
КУРСОВАЯ РАБОТАтема
Рлектрические явления РІ атмосфере
Выполнил:
Студент 2 курса
Рнститута Биотехнологий
и Рыбного Хозяйства
Специальности
«экология и природопользование»
022000.62
Политов М.О.
Научный руководитель:
Романенко Александр Рванович
кандидат технических наук,
доцент
____________________
РњРѕСЃРєРІР°, 2012
Содержание работы:
2.4. Генерация и разделение зарядов в конвективном облаке 14
2.5. Классификация механизмов генерации и перераспределения электрического заряда в конвективном облаке 16
2.6.Вывод 21
3.2. Виды молний 24
3.2.1. Молнии в верхних слоях атмосферы 26
Введение
Прежде чем вдаваться РІ разъяснение такого понятия, как В«Рлектрические явления РІ атмосфере», следует дать определения каждому РёР· его составляющих.
В толковом словаре термину атмосфера дается следующее определение: «Атмосфера – это газовая оболочка, окружающая небесное тело. Ее характеристики зависят от размера, массы, температуры, скорости вращения и химического состава данного небесного тела, а также определяются историей его формирования, начиная с момента зарождения. Атмосфера Земли образована смесью газов, называемой воздухом. Ее основные составляющие – азот и кислород в соотношении приблизительно 4:1.".
Рлектрические явления РІ толковых словарях трактуются следующим образом: В«Рлектричество РІ атмосфере, или, более научно - Атмосферное электричество — это совокупность электрических явлений РІ атмосфере, Р° также раздел физики атмосферы, изучающий эти явления. РџСЂРё исследовании атмосферного электричества изучают электрическое поле РІ атмосфере, её ионизацию Рё проводимость, электрические токи РІ ней, объёмные заряды, заряды облаков Рё осадков, грозовые разряды Рё РјРЅРѕРіРѕРµ РґСЂСѓРіРѕРµ. Р’СЃРµ проявления атмосферного электричества тесно связаны между СЃРѕР±РѕР№ Рё РЅР° РёС… развитие сильно влияют локальные метеорологические факторы. Рљ области атмосферного электричества обычно относят процессы, происходящие РІ тропосфере Рё стратосфере».
Начало изучению атмосферного электричество было положено в XVIII веке американским учёным Бенджамином Франклином, экспериментально установившим электрическую природу молнии, русским учёным Михаилом Ломоносовым — автором первой гипотезы, объясняющей электризацию грозовых облаков, и французским физиком Гастоном Планте, исследования которого направили человечество к разъяснению естественных атмосферных явлений электричества; на опытах он получал и исследовал шаровую и другие формы молнии, наблюдал подобие северного сияния, получал искусственные смерчи и циклоны, воспроизводил образование града и т.п. Так, 18 августа 1876 г. он записал: “Самая замечательная молния была та, которая, описав кривую линию, стремительно ударилась из-за туч в землю; она была видна в течение несколько секунд и имела вид чёток с блестящими шариками” «Рис.1».
Рис. 1. Чёточная молния, наблюдавшаяся в Париже в 1876 г.
В XX веке были открыты проводящие слои атмосферы, лежащие на высоте более 60—100 км (ионосфера, магнитосфера Земли), установлена электрическая природа полярных сияний и обнаружен ряд других явлений. Развитие космонавтики позволило начать изучение электрических явлений в более высоких слоях атмосферы прямыми методами.
Две основные современные теории атмосферного электричества были созданы английским учёным Р§. Вильсоном Рё советским учёным РЇ. Р. Френкелем. Согласно теории Вильсона, Земля Рё ионосфера играют роль обкладок конденсатора, заряжаемого грозовыми облаками. Возникающая между обкладками разность потенциалов РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє появлению электрического поля атмосферы. РџРѕ теории Френкеля, электрическое поле атмосферы объясняется всецело электрическими явлениями, происходящими РІ тропосфере, — поляризацией облаков Рё РёС… взаимодействием СЃ Землёй, Р° ионосфера РЅРµ играет существенной роли РІ протекании атмосферных электрических процессов.
Рсследования атмосферного электричества позволяют выяснить РїСЂРёСЂРѕРґСѓ процессов, ведущих Рє колоссальной электризации грозовых облаков, РІ целях РїСЂРѕРіРЅРѕР·Р° Рё управления РёРјРё; выяснить роль электрических СЃРёР» РІ образовании облаков Рё осадков; РѕРЅРё дадут возможность снижения электризации самолётов Рё увеличения безопасности полётов, Р° также раскрытия тайны образования шаровой молнии, интерес Рє которой РЅРµ только РЅРµ исчез Р·Р° последний полтора столетия, РЅРѕ даже многократно РІРѕР·СЂРѕСЃ.
2.1. Рлектрический РїСЂРѕР±РѕР№ РІРѕР·РґСѓС…Р°
Начнем изложение, как ни странно, с конца. Допустим, в атмосфере в силу каких-то причин, о которых поговорим позже, сформировалось достаточно мощное кучево-дождевое облако. В самом облаке, между ним и Землей, а также между ним и другими облаками непрерывно увеличивается электрическое поле (откуда оно берется, тоже потом обсудим). Зададимся вопросом: доколе оно будет расти?
Бесконечно? Ни в коем случае.
Воздух, как и любое другое вещество, состоит из электрических зарядов.
Р’ РѕРґРёРЅ прекрасный момент напряженность электрического поля РІ какой-то области пространства достигает некоторого критического значения. Рто значение РЅРµ постоянно, зависит РѕС‚ РјРЅРѕРіРёС… факторов (РІ том числе Рё РѕС‚ состава РІРѕР·РґСѓС…Р°) Рё, РїРѕ данным натурных исследований, варьируется РІ пределах 105 - 106 Р’/Рј. РЎ этого момента РІ данной области начинают происходить весьма интересные процессы.
В воздухе всегда присутствуют в небольшом количестве свободные электроны. Под действием электрического поля они начинают разгоняться, приобретают значительные скорости и, сталкиваясь с атомами воздуха, ионизируют их, оттуда новые электроны. Те, в свою очередь, также становятся свободными, разгоняются и выбивают электроны из других атомов. Процесс становится лавинообразным. Область пространства, охваченная этим процессом, увеличивается в длину с огромной скоростью (порядка 100 км/с) и за доли секунды достигает того места, в которое собирается ударить будущая молния. В большинстве случаев, это - Земля, но часто бывает другое облако или даже другая часть одного и того же облака.
Р’ результате РІ РІРѕР·РґСѓС…Рµ образуется проводящий канал, который называется лидер. Рто - еще РЅРµ молния. Рто - только, так сказать, вступление Рє ней. Что РјС‹ РІ итоге имеем? РћРіСЂРѕРјРЅРѕРµ электрическое поле (образно РіРѕРІРѕСЂСЏ, батарейка) Рё проводящий канал (образно РіРѕРІРѕСЂСЏ, кусочек проволоки). Что РјС‹ получим РІ результате? Правильно. Рлектрический ток.
Как и любой уважающий себя проводник, заряженный воздух, из которого состоит лидер, при прохождении электрического тока разогревается. Сила тока весьма достопочтенная (порядка 104 - 105 Ампер). Поэтому нагрев происходит тоже существенный (порядка 103 - 104 K). Проводящий канал, нагреваясь, начинает ярко светиться. Таким образом, очевидец наблюдает молнию.
Молния обычно имеет форму разветвленной ломаной или РєСЂРёРІРѕР№ линии. Рто является следствием того, что лидер распространяется РЅРµ РїРѕ РїСЂСЏРјРѕР№ Рё РЅРµ сразу. Лавинообразный процесс ионизации периодически затухает Рё возобновляется РІРЅРѕРІСЊ. РџСЂРё этом направление распространения лидера изменяется, часто РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ ветвление. РћРЅ как Р±С‹ «выбирает», РіРґРµ присутствует наибольшее количество свободных зарядов, Рё распространяется именно туда - РїРѕ пути наименьшего сопротивления. Р’ дальнейшем РІСЃСЋ эту траекторию СЃ большой точностью повторяет молния. Р’СЃРµ эти архисложные процессы занимают ничтожные доли секунды.
Нагрев РїСЂРё вспышке РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ очень быстро (длительность всего молниевого разряда обычно составляет РїРѕСЂСЏРґРєР° 10-1 - 100 СЃ). Рђ нагретый РІРѕР·РґСѓС…, РїРѕ законам физики, имеет свойство расширяться. Необычайно быстрое расширение РІРѕР·РґСѓС…Р° представляет СЃРѕР±РѕР№ взрыв, что сопровождается звуковыми эффектами. Рти Р·РІСѓРєРё хорошо известны каждому Рё РІ быту получили название РіСЂРѕРј. РџСЂРё охлаждении РІРѕР·РґСѓС…Р° РїРѕ окончании разряда наблюдается столь же быстрое Рё РіСЂРѕРјРєРѕРµ сжатие. Р—РІСѓРє, распространяясь РІ окружающем пространстве, многократно отражается РѕС‚ Земли, облаков, местных предметов Рё РґСЂ. Поэтому наблюдатель обычно слышит раскаты РіСЂРѕРјР°, представляющие СЃРѕР±РѕР№ многократное, пришедшее СЃ разных сторон СЌС…Рѕ.
Образование лидера Рё следующий Р·Р° РЅРёРј молниевый разряд, обычно, повторяются многократно. Рто тоже сказывается как РЅР° световых эффектах (мерцающая молния), так Рё РЅР° звуковых (неравномерный Р·РІСѓРє РіСЂРѕРјР°).
После разряда происходит полная или частичная нейтрализация электрических зарядов (о них поговорим ниже) в облаке и его окрестностях (в том числе, на Земле). Напряженность электрического поля скачкообразно уменьшается. Обычно, к этому времени облако еще живет полной жизнью, генерация зарядов и усиление электрического поля возобновляются, и через некоторое время молниевый разряд повторяется вновь. Количество и частота разрядов зависят от конкретной ситуации и варьируются на порядки: от десятков молний в секунду до одной-двух за всю грозу.
2.2. Заряды и электростатическое поле в атмосфере
Теперь поговорим о том, как появляется электрическое поле, приводящее к молниевому разряду.
Что есть поле? Как гласит классическое определение, это - особый вид материи, отличный от вещества. В глубинную сущность понятий поля и вещества мы вдаваться не будем, эти вопросы рассматриваются далеко за рамками классической физики. Упомянем лишь, что поле создается каждым электрическим зарядом и действует на другие заряды с некоторой силой. Формулы мы для простоты опустим.
Рлектрическое поле характеризуется напряженностью, измеряемой РІ Вольтах РЅР° метр или, что то же самое, РІ Кулонах РЅР° квадратный метр. Напряженность электрического поля численно равна силе, СЃ которой заряд (-С‹), создающий (-Рµ) поле, действует (-СЋС‚) РЅР° единичный заряд. Данная величина является векторной, имеет РЅРµ только величину, РЅРѕ Рё направление. Заряды разных знаков, РїСЂРё прочих равных условиях, генерируют противоположно направленные поля. Причем, поля, создаваемые разными зарядами (любыми), накладываются РґСЂСѓРі РЅР° РґСЂСѓРіР° (РїРѕ принципу векторной СЃСѓРјРјС‹). Рто особенно важно.
Теперь вернемся к атмосфере. Временно забудем про грозу. Давайте посмотрим, какие процессы протекают при хорошей безоблачной погоде.
Большинство частиц, из которых состоит воздух, содержит равное число положительных и отрицательных зарядов и потому электрически нейтрально. Под частицами здесь подразумеваются атомы, молекулы, кластеры молекул и аэрозольные частицы всех мастей и калибров. Носители нескомпенсированных электрических зарядов (свободные электроны, положительные и отрицательные ионы, заряженные аэрозольные частицы), конечно же, тоже присутствуют в изобилии. Сказывается ионизирующее действие космических лучей и радиоактивных элементов, содержащихся в земной коре и в самом воздухе. Но эти носители, будучи заряжены разноименно, хаотически перемешаны между собой. Рэлектрические поля, создаваемые ими, почти полностью взаимно компенсируют друг друга. Как лебедь, рак и щука из известной басни.
Напряженность электрического поля РІ такой среднестатистической атмосфере РїСЂРё хорошей РїРѕРіРѕРґРµ составляет РїРѕСЂСЏРґРєР° 101 - 102 Р’/Рј. Рто ничтожно. Напряженность РЅРµ обращается РІРѕРІСЃРµ РІ ноль РїРѕ РґРІСѓРј причинам. Р’Рѕ-первых, концентрация отрицательных Рё положительных зарядов немножко РїРѕ-разному меняется СЃ высотой, РёР·-Р·Р° чего Рё возникает незначительное РёС… разделение. Р’Рѕ-вторых, СЃРІРѕСЋ лепту РІРЅРѕСЃСЏС‚ заряды, содержащиеся РІ земной РєРѕСЂРµ.
Для того, чтобы сгенерировать электрические поля в пространственном масштабе необходимо: 1) создать достаточное количество нескомпенсированных электрических зарядов разных знаков; и 2) разделить их в пространстве. Вспомним принцип наложения полей. Если нам удастся разделить разноименные заряды, то положительные будут направлять поле от себя (такой выбор направления является условно-общепринятым), а отрицательные, наоборот, к себе, тем самым еще более его усиливая (см. рис. 1, стр. 9).
Р РёСЃ.1
Каким же способом осуществить разделение зарядов? Давайте рассуждать логически.
Чтобы построить такую зарядовую структуру и сделать ее относительно устойчивой, необходимо приложить две противоположно направленные силы. Каждая из них будет ответственна, в основном, за перенос зарядов одного знака. Обе силы должны существовать стабильно в течение некоторого промежутка времени (скажем, от нескольких минут до нескольких часов).
Одну из них мы находим сразу. Самой стабильной и самой большой силой на Земле, как показывает повседневный опыт, является сила земного тяготения. Она действует вечно и практически не меняется. Гравитационными аномалиями, конечно же, можно смело пренебречь.
Стало быть, вторую силу, противоположно направленную, следует искать именно РІ вертикальной плоскости (СЂРёСЃ. 1 как раз Рё изображен РїРѕ вертикали - это уже подсказка). Рто - сила, оказываемая РЅР° носители электрических зарядов восходящими воздушными потоками.
2.3. Вертикальные движения воздуха
Вертикальная составляющая скорости движения воздуха так или иначе присутствует всегда. Взаимодействие и перемещение различных объемов воздуха носит столь сложный характер, что даже интуитивно понятно: одной лишь горизонтальной плоскости явно недостаточно.
Причины возникновения таких потоков (нас интересуют, в основном, восходящие) можно разделить на пять основных групп:
1. Естественные температурные неоднородности земной поверхности (неравномерный нагрев Солнцем в дневное время, неравномерное остывание в темное время суток, источники тепла в земной коре, теплые течения и источники в водоемах и др.). Объем воздуха, более теплый по сравнению с окружающей воздушной массой, оказывается более легким и всплывает вверх по закону Архимеда.
2. Вторжение холодного атмосферного фронта в более теплую воздушную массу. При этом холодный воздух, будучи более плотным, вытесняет теплый вверх. Отсюда - восходящий поток.
3. Сходимость (конвергенция) воздушных потоков различного масштаба (в частности, глобальных ячеек циркуляции). При взаимодействии встречных потоков воздух вытесняется вверх.
4. Циркуляция воздуха в тропических циклонах. Механизм формирования и поддержки этой циркуляции пока недостаточно изучен.
5. Рсточники тепла, возникающие РІ экстремальных ситуациях как РїСЂРёСЂРѕРґРЅРѕРіРѕ (извержения вулканов), так Рё антропогенного происхождения (пожары, взрывы, выбросы атомных электростанций Рё РґСЂ.). Рто - практически то же, что РІ Рї.1, однако сопровождается целым СЂСЏРґРѕРј специфических особенностей.
Возможны комбинации вышеперечисленных факторов (наиболее типично сочетание п.1 и п.2).
Рто - что касается возникновения. Раз РІРѕР·РЅРёРєРЅСѓРІ, вертикальное движение РІРѕР·РґСѓС…Р° может развиться, Р° может, наоборот, ослабеть Рё исчезнуть. Факторы, благоприятствующие развитию восходящих потоков, следующие:
А. Резкое падение температуры с высотой. Если поднимающийся объем воздуха остывает медленнее, чем окружающий воздух, он оказывается теплее (а, следовательно, легче) последнего и продолжает всплывать вверх по закону Архимеда.
Б. Значительное содержание водяного пара в воздухе. При охлаждении во время подъема пар с некоторого момента начинает конденсироваться (образуется облако). При этом выделяется скрытая теплота конденсации. В результате поднимающийся объем воздуха дополнительно нагревается, и упомянутый закон Архимеда начинает работать с умноженной силой. При замерзании капель или сублимации водяного пара (если образовавшееся облако пересечет изотерму 0°C) происходит аналогичный эффект.
Фактор, упомянутый РІ пункте Р‘, наиболее значимый. Рменно благодаря этому самые мощные восходящие потоки всегда связаны СЃ конвективными облаками, РЅРѕ РЅРµ СЃ СЃСѓС…РёРјРё конвективными потоками.
РћР±Р° этих фактора обусловлены текущими параметрами атмосферы, Р° именно - распределением температуры Рё влажности СЃ высотой. Если закономерности этого распределения благоприятны для развития восходящих потоков, РіРѕРІРѕСЂСЏС‚, что атмосфера конвективно неустойчива. Р’ противном случае (плавное падение температуры или даже ее увеличение СЃ высотой Рё (или) низкая влажность) атмосфера конвективно устойчива. Наибольшая неустойчивость обычно наблюдается РІ нижнем, приземном слое атмосферы. РЎ высотой наблюдается тенденция Рє увеличению устойчивости. Рменно поэтому СЂРѕСЃС‚ конвективных облаков, неразрывно связанных СЃ восходящими потоками, всегда РІ той или РёРЅРѕР№ степени ограничен РїРѕ высоте.
Следует отметить, что РІ некоторых случаях восходящие потоки (Р° зачастую, как следствие, Рё облака) развиваются РїСЂРё любых параметрах атмосферы. Например, РїСЂРё наступлении холодного фронта. Рто обусловлено тем, что РІРѕР·РґСѓС… РІ этом случае постоянно подвергается воздействию внешней силы, направленной вверх. Для возникновения таких потоков благоприятные местные условия РЅРµ обязательны. Однако РІ любой ситуации строение атмосферы играет важную роль.
Рначе будет выглядеть картина, если носители заряда какого-то РѕРґРЅРѕРіРѕ знака как следует утяжелить - так, чтобы земное притяжение РЅР° РЅРёС… действовало гораздо сильнее, чем восходящий поток. РўРѕРіРґР° эти носители Р±СѓРґСѓС‚ стремиться РІРЅРёР·, СѓРЅРѕСЃСЏ СЃ СЃРѕР±РѕСЋ заряд РѕРґРЅРѕРіРѕ знака, Р° заряды противоположного знака Р±СѓРґСѓС‚ вместе СЃ легкими частичками переноситься восходящими потоками вверх. Р’РѕС‚ тогда-то РјС‹ Рё получим картину, схематически изображенную РЅР° СЂРёСЃ. 1, Рё сгенерируем электрическое поле, достаточное для РіСЂРѕР·РѕРІРѕРіРѕ разряда.
Так вот: в роли упомянутых тяжелых носителей выступают атмосферные осадки - всем известные дождевые капельки, градины и снежинки. А осадки образуются исключительно в облаках, в результате укрупнения облачных капелек и кристалликов.
Таким образом мы имеем: осадкообразующее облако, содержащее восходящий поток воздуха. Такое облако называется кучево-дождевым и относится к классу конвективных. В быту оно именуется дилетантским термином «туча».
2.4. Генерация и разделение зарядов в конвективном облаке
Зарядовая структура РіСЂРѕР·РѕРІРѕРіРѕ облака обычно РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ три стадии. Первая стадия - РєРѕРіРґР° облако находится РЅР° стадии Cu hum - Cu med, РѕРЅРѕ, обычно, целиком заряжено положительно. РџСЂРё этом закон сохранения заряда РЅРё РєРѕРёРј образом РЅРµ нарушается. Заряды противоположного знака оказываются РІ окружающей атмосфере. РљРѕРіРґР° облако дорастает РґРѕ стадии Cu cong, РѕРЅРѕ, как правило, приобретает двухполюсную структуру: вверху накапливается положительный заряд, РІРЅРёР·Сѓ - отрицательный. Рта структура сохраняется Рё тогда, РєРѕРіРґР° облако переходит РІ Cb. Р’ дальнейшем, РєРѕРіРґР° начинается интенсивное выпадение осадков, Рё близится распад Cb, РІ нижней части облака обычно формируется небольшая область положительного заряда. Таким образом, возникает трехполюсная зарядовая структура, которая считается классической (СЂРёСЃ.2) Вторая стадия. РЎ распадом облака упорядоченная система зарядов «размывается».
Р РёСЃ.2
2. Грозы в подавляющем большинстве случаев наблюдаются в тех облаках, в которых влага присутствует сразу в трех агрегатных состояниях: пар, вода и лед. В так называемых теплых конвективных облаках, состоящих только из пара и воды, грозы редки, а по утверждению ряда специалистов, и вовсе невозможны. Аналогично весьма редки и грозы в чисто ледяных облаках, не содержащих водяных капель.
3. Выпадение града практически всегда сопровождается грозой. Обратное неверно - грозы бывают без града.
2.5. Классификация механизмов генерации и перераспределения электрического заряда в конвективном облаке
Теперь перечислим основные механизмы генерации нескомпенсированных электрических зарядов и их перераспределения между атмосферными ионами, жидкими каплями и ледяными частицами.
1. Захват РёРѕРЅРѕРІ каплями Рё ледяными частицами. Р’ РІРѕР·РґСѓС…Рµ всегда присутствуют РёРѕРЅС‹ РѕР±РѕРёС… знаков, причем, ионообразование РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ непрерывно. Рти РёРѕРЅС‹ захватываются частицами, составляющими облако. Сразу скажу, что речь здесь идет, РІ первую очередь, Рѕ каплях. Ронные механизмы играют существенную роль РЅР° ранней стадии эволюции облака, РєРѕРіРґР° РѕРЅРѕ приобретает формы РѕС‚ Cu hum РґРѕ Cu cong. Р’ это время ледяные частицы РІ нем еще РЅРµ успевают образоваться, так как облако полностью располагается ниже области отрицательных температур.
Заметим важную деталь: капли находятся во внешнем электрическом поле. Оно пока еще невелико и близко к фоновому (102 - 103 В/м), но все равно способно искажать электрическую структуру капель, которые, даже будучи электрически нейтральными, поляризуются (рис. 3). Молекулы воды, представляющие собой диполи, обращаются положительным полюсом в направлении поля (вниз) и отрицательным в противоположном направлении.
Р РёСЃ.3
Капли, постепенно СѓРєСЂСѓРїРЅСЏСЏСЃСЊ, перестают полностью увлекаться восходящим потоком Рё приобретают собственную скорость, направленную РІРЅРёР·. Для мелких облачных капель, характерный диаметр которых РЅРµ превышает десятки РјРёРєСЂРѕРЅ, эта скорость составляет РїРѕСЂСЏРґРєР° 10-2 - 10-1 Рј/сек, для осадков, которые уже начинают формироваться, РѕРЅР° РІ несколько раз выше. Рћ выпадении осадков РёР· облака РїРѕРєР° речи РЅРµ идет (это еще РЅРµ Cb). РРѕРЅС‹ представляют СЃРѕР±РѕР№ частицы гораздо меньшего размера (обычно, это - отдельные молекулы или кластеры РёР· нескольких молекул), Рё потому несутся вместе СЃ восходящим потоком навстречу падающим каплям.
Нижняя часть капель заряжена положительно, поэтому РѕРЅР° охотнее захватывает РёР· встречного потока отрицательные РёРѕРЅС‹, чем положительные. Верхняя же часть, РїРѕ законам электростатики, стремится захватывать РёРѕРЅС‹ противоположного знака. РќРѕ здесь вступает РІ силу аэродинамика. Выхватить РёРѕРЅС‹ РёР· потока, обтекающего падающую каплю вверху, уже гораздо труднее, чем РёР· встречного потока. Р’ результате возникает асимметрия. Описанное явление называется селективный захват РёРѕРЅРѕРІ. Крупные капли заряжаются отрицательно Рё постепенно оседают РІРЅРёР·, Р° оставшийся РїРѕ закону сохранения положительный заряд движется СЃ восходящим потоком РІ вершину облака. Рменно так Рё образуется двухполюсная структура СЃ положительным зарядом вверху.
Ронные механизмы электризации играют определяющую роль РІ формировании зарядовой структуры конвективного облака приблизительно РґРѕ стадии Cu cong.
Процессы захвата ионов каплями четко описаны математически (что, к сожалению, нельзя сказать о других механизмах - см. ниже). Таким образом, ранняя стадия электризации конвективного облака достаточно хорошо изучена.
По мнению ряда авторов, эти же механизмы играют роль не только на ранних стадиях, но и на протяжении всей эволюции облака. Запас ионов в воздухе, который быстро исчерпывается, пополняется в результате локальных коронных разрядов, возникающих вблизи поверхности капель и кристаллов при полях порядка 103 - 104 В/м. Однако эта гипотеза не проверена.
2. Суммирование зарядов капель Рё (или) ледяных частиц РїСЂРё РёС… слиянии. Ртот механизм довольно РїСЂРѕСЃС‚. Р’СЃРµ частицы, присутствующие РІ облаке, движутся СЃ разными скоростями Рё сталкиваются РґСЂСѓРі СЃ РґСЂСѓРіРѕРј. РџСЂРё столкновении может произойти СѓРїСЂСѓРіРёР№ отскок (РѕР± этом РїРѕРіРѕРІРѕСЂРёРј отдельно), перераспределение влаги между сталкивающимися частицами или, чаще всего, полное РёС… слияние (коагуляция). Поскольку электрический заряд - величина аддитивная, то образующаяся РїСЂРё коагуляции частица приобретает заряд, равный СЃСѓРјРјРµ зарядов слившихся частиц (СЃРѕ СЃРІРѕРёРј знаком!). Таким образом, если эти заряды окажутся разноименными, РѕРЅРё нейтрализуются, Рё коагуляция будет сдерживать разделение зарядов Рё СЂРѕСЃС‚ электрического поля.
Данный механизм играет наибольшую роль РїСЂРё столкновении переохлажденной капли Рё ледяной частицы РІ области РЅРёР·РєРёС… температур. РС… слияние наиболее вероятно Рё почти неизбежно сопровождается замерзанием капли. Наименее эффективно коагуляция РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РїСЂРё столкновении РґРІСѓС… ледяных частиц - РІ этом случае, как правило, РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ СѓРїСЂСѓРіРёР№ отскок.
Коагуляционный механизм тоже достаточно четко описывается математически, если известны функции распределения частиц, присутствующих в заданном объеме, по размерам и по электрическим зарядам. Скорость перемещения разных частиц, от которой зависит вероятность столкновения, с достаточно большой точностью вычисляется на основании их размера и свойств окружающего воздуха. Однако здесь есть две крупных проблемы: 1) вычисление вероятности столкновения частиц, движущихся друг на друга (они могут и разойтись - здесь нужно учитывать аэродинамику) и 2) определение вероятности слияния столкнувшихся частиц (они могут и разлететься). В этом направлении предстоит большой объем новых исследований.
3. Обмен зарядом при столкновении капель (ледяных частиц). Теперь поговорим о случаях, когда сталкивающиеся частицы не сливаются, а либо упруго отскакивают друг от друга, либо частично обмениваются водой (льдом) при столкновении, прежде чем разлететься.
Здесь уже картина гораздо более сложная. Количество и знак заряда, перераспределяемого между сталкивающимися частицами, зависит от огромного количества факторов (исходные заряды частиц, величина и направление внешнего электрического поля, которое их поляризует, температура частиц и окружающего воздуха, форма и размеры частиц, их фазовый состав, наличие примесей других веществ, кроме воды и др.). Причем, попытки вывести какие-то аналитические зависимости оказываются успешными, в лучшем случае, для каких-то узких диапазонов условий.
Наиболее четко описано разделение зарядов между РґРІСѓРјСЏ сталкивающимися каплями РІРѕРґС‹. РС… форма близка Рє сферической, что несколько упрощает дело, хотя формулы изобилуют эмпирическими коэффициентами. Ртот процесс начинает играть существенную роль РІ электризации приблизительно РЅР° стадии Cu cong (тоже способствуя формированию двухполюсной структуры), Р° РІ дальнейшем работает Рё РЅР° стадии Cb, вплоть РґРѕ распада облака.
Ркспериментально показано, что РїСЂРё столкновении мелкой облачной Рё РєСЂСѓРїРЅРѕР№ дождевой капли первая отскакивает РѕС‚ нижней части последней Рё СѓРЅРѕСЃРёС‚ часть ее заряда (Р° РѕРЅ, как явствует РёР· СЂРёСЃ. 3, РЅР° стадии Cu cong, как правило, положительный; это определяется направлением поля). Таким образом, легкие капельки, гонимые восходящим потоком, получая положительный заряд, СѓРЅРѕСЃСЏС‚ его вверх. Дождевые же капли СЃ отрицательным зарядом РїРѕРґ действием силы тяжести стремятся РІРЅРёР·. Величина заряда, разделяемого РїСЂРё таком процессе, РїРѕ оценкам СЂСЏРґР° авторов, достаточно высока, чтобы повысить значение напряженности электрического поля РґРѕ РїСЂРѕР±РѕР№РЅРѕРіРѕ.
Рменно этот механизм, РїРѕ мнению СЂСЏРґР° авторов (которое разделяет Рё Ваш покорный слуга), объясняет еще Рё возникновение положительного заряда РІ нижней части облака (уже РЅР° стадии Cb). Ведь именно там, как показывают исследования, вертикальная составляющая электрического поля меняет знак! Рто связано СЃ тем, что отрицательный заряд, скапливающийся между РЅРёР·РѕРј Рё центром облака (СЂРёСЃ.2), постепенно направляет поле Рє себе (С‚.Рµ., вверх, если смотреть СЃРЅРёР·Сѓ). Р’ этой Р·РѕРЅРµ знак заряда, разделяемого РїСЂРё столкновении капель, сразу меняется РЅР° противоположный. Легкие капли заряжаются уже отрицательно Рё поднимаются РІ среднюю часть облака, усиливая Рё без того отрицательный заряд. Рђ положительно заряженные осадки как раз Рё образуют нижний «плюс», довершая формирование классического трехполюсника.
Аналогичные процессы РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґСЏС‚ Рё РїСЂРё столкновении ледяных частиц между СЃРѕР±РѕР№. РќРѕ здесь еще рано говорить Рѕ каких-либо общих закономерностях, хотя исследований проведено более чем достаточно. РћРґРЅР° только систематизация РёС… результатов уже потянула Р±С‹ РЅР° докторскую диссертацию. РќРѕ, РїРѕ всей видимости, решающей роли эти механизмы РЅРµ играют, так как РІ полностью ледяных облаках, РЅРµ содержащих жидкой влаги, грозовые разряды РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґСЏС‚ редко. Рто подтверждается наблюдениями Р·Р° Р·РёРјРЅРёРјРё грозами, РїСЂРё которых, РІ большинстве случаев, облако частично попадает РІ область положительных температур.
Тем не менее, без систематизированных знаний о процессах, связанных с ледяной фазой, картина эволюции гроз явно остается неполной.
2.6. Вывод
Ртак, РЅР° основании выше изложенного можно сделать следующие основные выводы:
1. Причиной молниевого разряда является возникновение сильного электрического поля, которое, по достижении некоторого критического значения, вызывает лавинообразный процесс ионизации молекул воздуха и образование проводящего канала. Через этот проводящий канал протекает электрический ток, вызывающий нагрев и, как следствие, свечение (молния) и взрывообразные звуковые эффекты (гром).
2. Сильные электрические поля возникают в результате разделения разноименных электрических зарядов в пространстве.
3. Системой, обеспечивающей разделение зарядов, являются осадкообразующие конвективные облака, в которых присутствую восходящие воздушные потоки и тяжелые взвешенные частицы (осадки). Осадки преимущественно заряжаются отрицательно и, оседая, переносят отрицательный заряд вниз, а легкие (атмосферные ионы, облачные капли и кристаллы) заряжаются положительно и вместе со своим зарядом переносятся восходящими потоками вверх. В дальнейшем в нижней части облака разделение заряда меняет знак, и образуется небольшая область положительного заряда внизу. Таким образом, в облаке формируется трехполюсная зарядовая структура .
4. Роль каждого механизма в образовании грозы определяется конкретной ситуацией.
Гроза - это исключительно красивое природное явление. Как правило, после грозы улучшается погода, воздух становится прозрачен, свеж и чист, насыщен ионами, образующимися при разрядах молнии.
Несмотря на это нужно помнить, что гроза в определенных условиях может представлять большую опасность для человека. Каждый человек должен знать природу грозового явления, правила поведения во время грозы и методы защиты от молнии.
Грозы можно разделить РЅР° местные, фронтальные, ночные, РІ горах. Наиболее часто человек сталкивается СЃ местными или тепловыми грозами. Рти РіСЂРѕР·С‹ возникают только РІ жаркое время РїСЂРё большой влажности атмосферного РІРѕР·РґСѓС…Р°. Как правило, возникают летом РІ полуденное или послеполуденное время (12-16 часов). Р’РѕРґСЏРЅРѕР№ пар РІ восходящем потоке теплого РІРѕР·РґСѓС…Р° РЅР° высоте конденсируется, РїСЂРё этом выделяется РјРЅРѕРіРѕ тепла Рё восходящие потоки РІРѕР·РґСѓС…Р° подогреваются. РџРѕ сравнению СЃ окружающим восходящий РІРѕР·РґСѓС… теплее, РѕРЅ увеличивается РІ объеме, РїРѕРєР° РЅРµ превратится РІ РіСЂРѕР·РѕРІРѕРµ облако. Р’ больших РїРѕ размеру грозовых облаках постоянно витают кристаллики льда Рё капельки РІРѕРґС‹. Р’ результате РёС… дробления Рё трения между СЃРѕР±РѕР№ Рё Рѕ РІРѕР·РґСѓС… образуются положительные Рё отрицательные заряды, РїРѕРґ действием которых возникает сильное электростатическое поле (напряженность электростатического поля может достигать 100 000 РІ/Рј). Рразница потенциалов между отдельными частями облака, облаками или облаком Рё землей достигает громадных величин. РџСЂРё достижении критической напряженности электрического РІРѕР·РґСѓС…Р° возникает лавинообразная ионизация РІРѕР·РґСѓС…Р° - РёСЃРєСЂРѕРІРѕР№ разряд молнии.
Фронтальная гроза возникает, когда массы холодного воздуха проникают в район, где преобладает теплая погода. Холодный воздух вытесняет теплый, при этом последний поднимается на высоту 5-7 км. Теплые слои воздуха вторгаются внутрь вихрей различной направленности, образуется шквал, сильное трение между слоями воздуха, что способствует накоплению электрических зарядов. Длина фронтальной грозы может достигать 100 км. В отличие от местных гроз после фронтальных обычно холодает.
Ночная гроза связана с охлаждением земли ночью и образованием вихревых токов восходящего воздуха. Гроза в горах объясняется разницей в солнечной радиации, которой подвергаются южные и северные склоны гор. Ночные и горные грозы несильные и непродолжительные.
Грозовая активность различна по районам нашей планеты. Мировые очаги гроз: остров Ява - 220, экваториальная Африка - 150, южная Мексика - 142, панама - 132, центральная Бразилия - 106 грозовых дней в году. Россия: Мурманск - 5, Архангельск - 10, с-Петербург - 15, Москва - 20 грозовых дней в году. (см. рис. 4)
Рис.4. Глобальная частота ударов молний
Как правило, чем южнее (для северного полушария земли) и севернее (для южного полушария земли), тем выше грозовая активность. Грозы в Арктике и Антарктике очень редки. На земле в год происходит 16 миллионов гроз. На каждый квадратный километр поверхности земли приходится 2-3 удара молнии в год.
По видам молнии делятся на линейные, жемчужные и шаровые. Жемчужные и шаровые молнии довольно редкое явление.
Распространенная линейная молния, СЃ которой многократно встречается любой человек, имеет РІРёРґ разветвляющейся линии. Величина силы тока РІ канале линейной молнии составляет РІ среднем 60 - 170 РєРђ, зарегистрирована молния СЃ током 290 РєРђ. Средняя молния несет энергию 250 РєРІС‚/час (900 мДж). Рнергия, РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј, реализуется РІ РІРёРґРµ световой, тепловой Рё Р·РІСѓРєРѕРІРѕР№ энергий.
Перед Рё РІРѕ время РіСЂРѕР·С‹ изредка РІ темное время РЅР° вершинах высоких заостренных объектов (макушках деревьев, мачтах, вершинах острых скал РІ горах, крестах церквей, молниеотводах, РёРЅРѕРіРґР° РІ горах Сѓ людей РЅР° голове, поднятой СЂСѓРєРµ или Сѓ животных) можно наблюдать свечение, получившее название «огни святого эльма». Рто название дано РІ древности моряками, наблюдавшими свечение РЅР° вершинах мачт парусников. Свечение возникает РёР·-Р·Р° того, что РЅР° высоких заостренных предметах напряженность электрического поля, создаваемого статическим электрическим зарядом облака, особенно высока; РІ результате начинается ионизация РІРѕР·РґСѓС…Р°, возникает тлеющий разряд Рё появляются красноватые языки свечения, временами укорачивающиеся Рё опять удлиняющиеся. РќРµ следует пытаться тушить эти РѕРіРЅРё, С‚.Рє. горения нет. РџСЂРё высокой напряженности электрического поля может появиться пучок светящихся нитей - коронный разряд, который сопровождается шипением. Линейная молния также изредка может возникнуть Рё РїСЂРё отсутствии грозовых облаков. РќРµ случайно возникла РїРѕРіРѕРІРѕСЂРєР° - «гром среди СЏСЃРЅРѕРіРѕ неба».
Жемчужная молния очень редкое и красивое явление. Появляется сразу после линейной молнии и исчезает постепенно. Преимущественно разряд Жемчужной молнии следует по пути линейной. Молния имеет вид светящихся шаров, расположенных на расстоянии 7-12 м друг от друга, напоминая собой жемчуг, нанизанный на нитку. Жемчужная молния может сопровождаться значительными звуковыми эффектами.
Шаровая молния также довольно редка. РќР° тысячу обычных линейных молний приходится 2-3 шаровых. Шаровая молния, как правило, появляется РІРѕ время РіСЂРѕР·С‹, чаще Рє ее концу, реже после РіСЂРѕР·С‹. Возникает, РЅРѕ очень редко, РїСЂРё полном отсутствии грозовых явлений. Может иметь форму шара, эллипсоида, груши, РґРёСЃРєР° Рё даже цепи соединенных шаров. Цвет молнии — красный, желтый, оранжево-красный, окружена светящейся пеленой. РРЅРѕРіРґР° молния ослепительно белая СЃ очень резкими очертаниями. Цвет определяется содержанием различных веществ РІ РІРѕР·РґСѓС…Рµ. Форма Рё цвет молнии РјРѕРіСѓС‚ меняться РІРѕ время разряда. измерить параметры шаровой молнии Рё смоделировать ее РІ лабораторных условиях РЅРµ удалось. РџРѕ всей видимости, РјРЅРѕРіРёРµ наблюдаемые неопознанные летающие объекты (НЛО) РїРѕ своей РїСЂРёСЂРѕРґРµ аналогичны или близки шаровой молнии.
Внутриоблачные молнии включают в себя обычно только лидерные стадии; их длина колеблется от 1 до 150 км. Доля внутриоблачных молний растет по мере смещения к экватору, меняясь от 0,5 в умеренных широтах до 0,9 вэкваториальной полосе. Прохождение молнии сопровождается изменениями электрических и магнитных полей и радиоизлучением, так называемыми атмосфериками.
Вероятность поражения молнией наземного объекта растет по мере увеличения его высоты и с увеличением электропроводности почвы на поверхности или на некоторой глубине (на этих факторах основано действие громоотвода). Если в облаке существует электрическое поле, достаточное для поддержания разряда, но недостаточное для его возникновения, роль инициатора молнии может выполнить длинный металлический трос или самолёт — особенно, если он сильно электрически заряжен. Таким образом иногда «провоцируются» молнии в слоисто-дождевых и мощных кучевых облаках.
В 1989 году был обнаружен особый вид молний — эльфы, молнии в верхней атмосфере. В 1995 году был открыт другой вид молний в верхней атмосфере — джеты, еще через несколько лет – спрайты.
Рльфы (англ. Elves; Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations from Electromagnetic Pulse Sources) представляют СЃРѕР±РѕР№ огромные, РЅРѕ слабосветящиеся вспышки-РєРѕРЅСѓСЃС‹ диаметром около 400 РєРј, которые появляются непосредственно РёР· верхней части РіСЂРѕР·РѕРІРѕРіРѕ облака. Высота эльфов может достигать 100 РєРј, длительность вспышек — РґРѕ 5 РјСЃ (РІ среднем 3 РјСЃ).
Джеты представляют собой трубки-конусы синего цвета. Высота джетов может достигать 40-70 км (нижняя граница ионосферы), живут джеты относительно дольше эльфов.
Спрайты трудно различимы, РЅРѕ РѕРЅРё появляются почти РІ любую РіСЂРѕР·Сѓ РЅР° высоте РѕС‚ 55 РґРѕ 130 километров (высота образования «обычных» молний - РЅРµ более 16 километров). Рто некое РїРѕРґРѕР±РёРµ молнии, бьющей РёР· облака вверх. Впервые это явление было зафиксировано РІ 1989 РіРѕРґСѓ случайно. Сейчас Рѕ физической РїСЂРёСЂРѕРґРµ спрайтов известно крайне мало.
Заключение
В заключение нельзя не сказать несколько слов о взаимосвязи атмосферного электричества с формированием состава атмосферы и климата планеты. Первые подтверждения гипотезы Ж.фон Лебега (высказанной еще в XIX в.) о том, что молнии играют значительную роль в глобальном круговороте азота, появились в середине 70-х годов XX в. после детальных измерений содержания оксидов азота NOx. Последние влияют на концентрацию, распределение озона и гидроксильных радикалов в атмосфере и тем самым - на баланс солнечной радиации и климат. Один из новых и совершенно не изученных вопросов возможное влияние спрайтов и джетов на состав средней атмосферы.
Однако учет электродинамических явлений в моделях климата необходим не только в связи с действием грозовых разрядов как источника оксидов азота в атмосфере. Не менее важен вопрос о возникновении грозовых разрядов как источника пожароопасности. В частности, очень большое значение имеет полярность разрядов облако-земля с точки зрения величины энерговыделения на стадии непрерывного тока молнии. Наконец, первостепенной задачей является оценка влияния динамики заряженных аэрозолей на интенсивность осадков и радиационный баланс атмосферы.
Далеко не все проблемы атмосферного электричества нашли отражение в моей научной работе. Но даже самый беглый взгляд на любую статью, имеющее отношение к тематике моей курсовой работы даст понять, почему в последнее время интерес к электрическим явлениям в атмосфере резко возрос. Прежде всего, это обусловлено пониманием атмосферного электричества как важного фактора окружающей среды, тесно взаимосвязанного с другими составляющими природного комплекса планеты и воздействующего на жизнедеятельность человека. Наряду с известными эффектами (выведение из строя систем электронного обеспечения, воздействие на авиацию, пожароопасность) и совершенствованием методов их контроля, все большее внимание привлекают проблемы электромагнитного загрязнения и его воздействия на экосистемы и человека, а также роли глобальной электрической цепи в системе солнечно-земных связей и климатической системе Земли. Очевидно, что данная область исследований чрезвычайно насыщена интересной физикой. Можно не сомневаться, что активная работа здесь не только поможет разобраться со «старыми» загадками атмосферного электричества, но и принесет множество новых.
Список используемых источников
РћСЃРЅРѕРІРЅРѕР№
1. Филиппов Рђ.РҐ., Учение РѕР± атмосфере. 1-Рµ РёР·Рґ. РР·Рґ-РІРѕ РЎРёР±РёСЂСЃРєРёР№ институт права, СЌРєРѕРЅРѕРјРёРєРё Рё управления, 2006
2. РҐСЂРѕРјРѕРІ РЎ.Рџ., Петросянц Рњ.Рђ. Метеорология Рё климатология. 4-Рµ РёР·Рґ.- Рњ.: РР·Рґ-РІРѕ РњРѕСЃРє. СѓРЅ-та, 2008.
3. Небел Р‘., Наука РѕР± окружающей среде, РР·Рґ-РІРѕ РњРѕСЃРєРІР° «МРР В», 1993
4. Мареев Р•.Рђ., Трахтенгерц. Р’.Р., Загадки атмосферного электричества, РР·Рґ-РІРѕ «Природа»,2003
5. Rakov V.A., Uman M.A. Lightning: physics and effects. Cambridge, 2002.
6. Базелян Р.Рњ., Райзер Р’.Рџ. Физика молнии Рё молниезащиты. Рњ., 2001.
7. MacGorman D.R., Rust W.D. The electrical nature of storms. Oxford, 1998.
Дополнительный
1. Астапенко П.Д. Вопросы о погоде.- Л.: Гидрометеоиздат, 2009.
2. Будыко Рњ.Р. Климат РІ прошлом Рё будущем.- Р›.: Гидрометеоиздат, 2007.
3. РҐСЂРѕРјРѕРІ РЎ.Рџ., Мамонтов Р›.Р. Метеорологический словарь.- Р›.: Гидрометеоиздат, 2008.
Рлектронно – программные средства.
1.Рнтернет словарь Рё энциклопедия http://dic.academic.ru/
2.Официальный сайт Р“РДРОМЕТЦЕНТРА Р РѕСЃСЃРёРё http://meteoinfo.ru/
3.Рнтерет-журнал Рѕ РїРѕРіРѕРґРµ http://meteoweb.ru/
4. Рнтернет-журнал Рѕ природных явлениях https://sites.google.com/site/differentnaturalphenomena/
Приложения
Классификация облаков и используемые научные сокращения
1. Перистые (Cirrus, Ci)
2.Перисто-кучевые (Cirrocumulus, Cc)
3. Перисто-слоистые (Cirrostratus, Cs)
4. Высоко-кучевые (Altocumulus, Ac)
5. Высоко-слоистые (Altostratus, As)
6. Высоко-слоистые просвечивающие (Altostratus translucidus, As trans)
7. Слоистые (Stratus, St)
8. Слоисто-кучевые (Stratocumulus, Sc)
9. Кучевые облака (Cumulus, Cu)
1) плоские (hum., humilis) — слабо развитые по вертикали (толщина от 100 м до 1 км), в виде плоских "блинов" или "пирогов";
2) средние (med., mediocris) — умеренно развитые по вертикали (толщина 1-2 км), приблизительно кубической формы;
3) мощные (cong., congestus) — сильно развитые по вертикали (мощность более 2 км), в виде башен, их верхние части имеют вид куполов с клубящимися очертаниями, напоминающими цветную капусту; при благоприятных условиях в процессе своего развития превращаются в кучево-дождевые (грозовые) облака.
10. Слоисто-дождевые (Nimbostratus, Ns)
11. Кучево-дождевые (Cumulonimbus, Cb)
Приложения
Типы и высоты облаков
Р РёСЃ.4
Приложения
add.coolreferat.com