XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Шаровая молния

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Галуза В.Ф. 1

---

1МБОУ г. Иркутска СОШ №80

Ободенко О.Н. 1

---

1МБОУ г. Иркутска СОШ №80

Работа в формате PDF

798.6 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1.Введение

Шаровая молния – это природное явление, которое большинство очевидцев описывает как светящуюся сферу, свободно парящую в воздухе или скользящую по стенам, проводам и другим поверхностям. Явление крайне редкое и загадочное, оно до сих пор не имеет однозначного научного объяснения. Диаметр шара варьируется от нескольких сантиметров до нескольких метров. Цвет молнии бывает желтым, оранжевым, красным, белым и синим, разной интенсивности свечения. Шар может издавать шипящий звук и источать неприятный едкий запах.

1.1.Актуальность проекта

На вопрос «Откуда берется шаровая молния?» дается интересный ответ: Устойчивый плазменный шар, возникающий в результате мощного разряда высокой частоты. Другая гипотеза - микрометеориты из антивещества.

1.2.Цель

Исследовать материал об источнике возникновения шаровых молний и выяснить их опасность для человеческой жизни.

1.3.Задачи

1.Изучить материал о шаровой молнии в различных источниках.

2.Дать определение шаровой молнии.

3.Узнасть свойства, возможности и последствия шаровой молний.

4.Изучить физику шаровой молнии, выяснить причины её рождения и существования.

5.Создать наглядное пособие для кабинета физики.

1.4.Проблема

Шаровые молнии – восхитительные и захватывающие явления природы. В то же время – это один из самых малоизученных, опасных и непредсказуемых природных феноменов. Мне очень захотелось больше узнать об этом природном явлении.

1.5.Гипотеза

Я предполагаю, что шаровая молния - это сгусток электрического заряда, который опасен для человека.

1.6.Назначение проекта

Проект имеет широкое значение, обусловлено это выдвинутой мной проблемой. Поэтому мой проект предназначен для широкого круга читателей, а самое главное – для учащихся школы.

2.История появления шаровой молнии

Первые упоминания об этом удивительном явлении можно найти в древнейших летописях до нашей эры. Нередки описания странных шаров, которые, приземляясь на землю, причиняют разрушение и пожары. В 1638 году шаровая молния проявила себя более агрессивно. Во время грозы сфера диаметром более двух метров попала в английскую деревенскую церковь в графстве Девон. По описаниям свидетелей в церковь каким-то образом попал огромный шар (около двух с половиной метров в диаметре). Причинив довольно большой ущерб зданию, шар разделился на два тела, одно вылетело наружу, разбив окно, другое исчезло. Всё это сопровождалось грохотом и чёрным дымом, в результате разрушилась часть крыши, разбились окна и поломались скамьи, помещение наполнилось дымом и серным запахом. Погибли четыре человека, десятки пострадали. Утверждалось, что люди получили серьезные ожоги, причем их одежда осталась целой. Тогда событие связали с наказанием высших сил за то, что двое прихожан играли в карты прямо во время службы. В Великобритании этот день вспоминают как Великую грозу.

Рис.1 Шаровая молния (изображение 17 в.)

О шаровых молниях люди знают давно — упоминания о летающих светящихся сферах встречаются в чилийских и аргентинских легендах. Самое раннее письменное упоминание явления принадлежит монаху из Кентербери — древнего города на юго-востоке Англии. 7 июня 1195 года он описал, как из плотного темного облака появился огненный шар, который некоторое время находился в воздухе, а затем упал в реку.

Природу шаровой молнии обычно связывают с атмосферным электричеством, так как чаще всего очевидцы наблюдают ее в грозу, вместе с обычными молниями, однако иногда светящиеся шары видят и в спокойную, безветренную погоду.

Считается, что шаровая молния, как и обычная, линейная молния, состоит из плазмы — ионизированного газа, содержащего свободные электроны, положительно и отрицательно заряженные ионы, но доказать это пока не удалось.

3. Шаровая молния: что это, чем она опасна, последствия

Рис. 6 Шаровая молния

Шаровая молния– удивительное природное явление, особый вид молнии. Это ярко светящийся и плывущий по воздуху шар. Чаще всего она бывает 10-20 сантиметров в диаметре, однако размеры могут достигать километра. Цвет обычно оранжевый, голубой, однако бывает, что молния переливается всеми цветами как радуга. Масса небольшая – всего 5-7 грамм (даже при диаметре в километр). Движется шар часто хаотично – и может резко менять направление со скоростью 8-10 м/с. Неизвестно как, но такая молния может попасть в дом не только рез форточку. Она просачивается через щели вентиляции, через радио и телефоны.

Удивительно, что по подсчётам учёных температура шара должна быть не меньше 100 градусов по Цельсию, доходя до тысячи. Однако, люди, волею случая оказавшиеся возле этой молнии, утверждают, что не чувствовали жар.

Бывало и так, что шаровая молния появлялась и в отсутствие грозы, когда на улице было солнечно.

До сих пор очень слабо изучено, что это вообще такое: одни говорят, что это особое взаимодействие двух газов – кислорода и азота, реакция между которыми и вызывает молнию, другие – что это сгусток плазмы. Однако, в таком случае, он должны была бы подняться вверх и выпустить.

3.1.Время жизни и размеры шаровой молнии

Чаще всего в грозовую погоду во влажной атмосфере насыщенной электричеством появляются летящие и светящиеся округлые образования. Их обычный размер 15-20 см, время жизни - секунды.

3.2.Линейная молния

Линейная молния - это искровой разряд огромных электрических зарядов, скапливающихся при особых условиях в нижних слоях атмосферы. Форма молнии обычно напоминает корни гигантского дерева, внезапно разросшегося в поднебесье. Длина линейной молнии обычно составляет несколько километров, но может достигать 20 км и более. Основная «искра» молнии имеет несколько ответвлений длиной 2-3 км. Диаметр канала молнии составляет от 10 до 45 см, а «живет» она всего десятые доли секунды. Средняя скорость ее движения - около 150 км/с.

3.3.Шаровая молния

Шаровая молния считается особым видом молнии, который представляет собой плывущий по воздуху светящийся огненный шар (иногда имеет вид гриба, капли или груши). Попадая в квартиру, шаровая молния ведет себя по-разному: она или гаснет, или с треском "разбрызгивается". Размеры ее бывают разными. Наиболее часто встречаются молнии размером примерно в 15 см. Но бывают случаи, когда в диаметре она достигает 1 метра и больше.

3.4.Физические свойства

• По составу она является плазменным образованием

• Точная температура не определена, но известно, что она колеблется от 100 до 1000 градусов по шкале Цельсия

• Шар обладает высокой маневренностью (способностью быстро менять направление движения)

• Скорость движения такой молнии может быть от нескольких сантиметров, до десятков метров в секунду, также может резко ускоряться до десяти метров в секунду практически мгновенно

• Может освещать местность радиусом в пять километров.

• Были случаи, когда молния попадала в резервуар с водой и нагрела до кипения 18 литров воды, после чего вода оставалась горячей ещё двадцать минут.

• Двигаться может как по ветру, так и против ветра.

• Некоторые виды шаровых молний, например, искусственные, могут светить ярче солнца

• Молнии различаются размером: от совсем маленьких (от 5 см) до чудовищных пятиметровых гигантов

• Шар, наполненный электричеством, может создавать радиопомехи из-за своего магнитного поля.

3.5.Возникновение электрического разряда

Следить за шаровой молнией с помощью датчиков не получается, потому что приборы не могут выдержать такой высокой температуры и плавятся. Пока известны только единичные появления такой молнии в одном месте и в одно и то же время.

Закономерности движения шаровой молнии пока непредсказуемы, траектория полёта также необъяснима. В некоторых случаях шары, наполненные энергией, быстро передвигаются и при столкновении с предметами (деревьями, постройками, поверхностью земного шара)взрываются, но существуют и медленно летящие электрические шары, как бы парящие над землей, они облетают препятствия и не взрываются от лёгкого контакта.

Рис.7 Возникновение шаровой молнии (электрический разряд)

Особенности молний заключаются также в том, что некоторые экземпляры появляются в закрытом помещении. Это происходит из-за того, что они притягиваются к линиям электропередач и электрическим проводникам, а по проводке проникают в помещение, буквально возникая из розетки или из какого-либо электроприбора.

3.6.В чем опасность шаровой молнии

О шаровой молнии что-либо сказать очень трудно — она практически не изучена. Считается, что столкновение с ней чрезвычайно опасно, так как огненный шар, переполненный электричеством, может убить находящегося рядом человека или стать причиной взрыва.

3.7.Последствия

• При взрыве молнии вода, которая находится в непосредственной близости от неё, испаряется.

• В шар ни при каких обстоятельствах нельзя ничего бросать, потому что это с 99% вероятностью может привести ко взрыву. В таком случае многочисленные ожоги и травмы неизбежны. Кто-то даже может умереть.

• Вскользь задевая человека, молния лишает сознания. Тогда необходимо вызвать скорую, а пострадавшего переместить в комнату со свежим воздухом, тепло укутать. Возможно, понадобится сделать искусственное дыхание.

• В 1753 году в России на некоторое время запретили изучение электрических явлений. А всё потому, что соратник Ломоносова, Георгий Рихман, был убит шаровой молнией, вылетевшей из изучаемого прибора. Позже Михаил Васильевич описывал, что на лбу Георгия было ярко-красное пятно, башмаки в клочья разорваны, ноги и пальцы посинели,

• При взрыве в помещении обугливаются обои, стёкла трескаются, загорается электропроводка. Говорят, что известны случаи расплавления металлических предметов.

• На теле после удара остаются, в принципе, такие же следы, как и после удара обычной молнии: многочисленные ожоги в разных местах, ссадины. Сосуды лопаются. Часто у пострадавшего появляются галлюцинации.

Рис. 8 Ожоги после поражения шаровой молнией

• Наиболее распространённая смерть от удара молнии – даже не от того, что организм не выдерживает напряжения. Просто сердце останавливается, а своевременную помощь и приезд скорой никто не обеспечивает. Если сделать искусственное дыхание и непрямой массаж сердца, таким образом, приведя человека в живое состояние, последствий для кровеносной системы почти нет.

• Попадание молнии часто вызывает проблемы со зрением – катаракту, отслойку сетчатки. Происходит атрофия зрительного нерва, внутриглазные кровотечения.

• В течении всей жизни люди, перенёсшие удар молнии могут испытывать головокружения, шумы в ушах. Иногда непосредственно в момент столкновения происходит разрыв барабанных перепонок.

• Часто развиваются потери памяти, кровотечение в мозге, гематомы. Последствий для центральной нервной системы почти никому не удаётся избежать.

• Занимательно, в некоторых особых людях, которые пережили удар как обычной, так и шаровой молнии, развиваются различные уникальные способности. Например, Владимир Дронов облысел после происшествия, и у него выпали все зубы. Однако, через какое-то время всё отросло заново. Известная на весь мир предсказательница Ванга в детстве тоже перенесла удар молнии. Она потеряла зрение, но взамен получила свой дар. Хорхе Маркес перенёс 5 ударов молнии, получил сильнейшие ожоги конечностей, облысение, но остался жив. Причём последние полученные удары не принесли ему сильного вреда.

• Однажды в Ростовской области в каменном доме появилась шаровая молния. Она выжгла все вещи и предметы быта дотла.

3.8.Рекомендации: как уменьшить риск получения удара молнии

1. Самое опасное место в грозу – загородная, сельская местность. Именно там происходит примерно 90% всех несчастных случаев.

2. При ударах молнии нельзя стоять под одинокими деревьями или высокими столбами — чаще всего они попадают именно в высокие одинокие объекты. По той же причине не нужно стоять на открытой местности.

3. При отдыхе на природе не лучшей идеей будет ставить тент около самой воды. Также во время бури нельзя находиться в воде или на мокром песке – они отлично проводят электричество.

4. Электроприборы в грозу должны быть выключены. Находясь на улице, стоит выключить мобильный телефон.

5. При наблюдении в доме на стенах подозрительных ярких отсветов необходимо срочно захлопнуть окно – это шаровая молния.

6. Если молния всё же попала в помещение, от неё нельзя убегать, нельзя хвататься за конструкции/предметы из металла.

7. Сама шаровая молния движется в потоке воздуха. Поэтому, уходя от неё не нужно двигаться противоположно сквозняку.

8. Нельзя стоять на месте и паниковать. Если дверной проём недалеко, а шаровая молния на другом конце комнаты, можно аккуратно выйти и укрыться за дверью.

9. Не стоит пытаться чем-либо выгнать шаровую молнию – шваброй, веником.

3.9.Что делать, если встретил шаровую молнию

• Движения должны быть плавными и медленными, нельзя совершать резких, дерганых рывков руками, не следует прыгать или убегать

• Не рекомендуют поворачиваться к молнии спиной, но, держась к ней лицом, постараться уйти с ее траектории. Вся сложность, однако, состоит в том, что огненный шар может двигаться совершенно произвольно, и предугадать направление ее движения может быть невозможно

• Если подобная ситуация случилась дома или в другом закрытом помещении, следует аккуратно и избегая стремительных движений открыть форточку или дверь.

• Никогда ничего не бросайте в шаровую молнию

• Если же шаровая молния задела человека, то оказать первую помощь

3.10.Интересные факты

1. Тектонические движения плит Редкие вспышки электричества, похожие на шаровые молнии, могут появляться во время землетрясений. На этом основывается еще одна гипотеза о том, что за сутки до разлома земной коры в атмосфере Земли возникают значительные электрические поля неясной природы.

2.Визуальный обман по этой версии шаровые молнии — не больше, чем иллюзия или плод богатого воображения очевидцев. Теорию подкрепляет исследование ученых из Инсбрукского университета, опубликованное в 2010 году. Они выяснили, что электрические токи, которые возникают во время грозы, могут влиять на визуальное восприятие света. Мы действительно можем подумать, что видим светящийся шар, но это будет лишь обманом зрения.

3. Реакция между кислородом и химическими элементами в почве - в 2012 году китайские ученые, исследовавшие обычные молнии, случайно записали шаровую молнию с помощью спектрографов. Они нашли в шаровой молнии кремний, железо и кальций, которые есть и в почве. Это дало повод предположить, что при ударе обычной молнии эти элементы вступают в реакцию с кислородом, в результате чего образуется шаровая молния.

4. Заключение

Работая над своим проектом, я изучил свойства, возможности, последствия шаровой молнии и причины ее существования. Гипотезу, выдвинутую в начале своей работы, что шаровая молния – это сгусток энергии я подтвердил. Проблема шаровой молнии остается не решенной, так как на сегодня физика пока не имеет достаточных возможностей для изучения этого природного феномена, который остается серьезной угрозой для жизни и здоровья людей.

5. Интернет-ресурсы

1. New-Science.ru, https://new-science.ru,  https://new-science.ru/otkrytie-samogo-drevnego-izvestnogo-sluchaya-sharovoj-molnii/

2. Научный клуб, https://nauka.club/, https://nauka.club/okruzhayushchiy-mir/sharovaya-molniya.html