เหตุใดสายฟ้าแลบและฟ้าร้องคำราม? ทำไมถึงมีฟ้าร้อง? การก่อตัวของเมฆฝนฟ้าคะนอง การปรากฏตัวของเสียง อธิบายว่าทำไมฟ้าร้องจึงดังกึกก้องและฟ้าแลบวาบ
ฟ้าร้องคืออะไร? ฟ้าร้องคือเสียงที่มาพร้อมกับฟ้าผ่าในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง ฟังดูง่ายพอ แต่ทำไมสายฟ้าถึงมีเสียงแบบนั้นล่ะ? เสียงใด ๆ ประกอบด้วยการสั่นสะเทือนที่สร้างคลื่นเสียงในอากาศ สายฟ้าเป็นสายฟ้าขนาดมหึมาที่ยิงผ่านอากาศทำให้เกิดแรงสั่นสะเทือน หลายคนสงสัยซ้ำแล้วซ้ำเล่าว่าฟ้าผ่าและฟ้าร้องมาจากไหน และเหตุใดฟ้าร้องจึงมาก่อนฟ้าผ่า มีเหตุผลที่ค่อนข้างเข้าใจได้สำหรับปรากฏการณ์นี้
ฟ้าร้องฟ้าร้องเป็นอย่างไร?
กระแสไฟฟ้าไหลผ่านอากาศและทำให้อนุภาคอากาศสั่นสะเทือน ฟ้าผ่ามาพร้อมกับอุณหภูมิสูงอย่างไม่น่าเชื่อ ดังนั้นอากาศรอบๆ จึงร้อนมากเช่นกัน อากาศร้อนขยายตัวเพิ่มความแรงและจำนวนการสั่นสะเทือน ฟ้าร้องคืออะไร? สิ่งเหล่านี้คือการสั่นสะเทือนของเสียงที่เกิดขึ้นระหว่างฟ้าผ่า
ทำไมฟ้าร้องไม่ฟ้าร้องพร้อมๆ กับฟ้าแลบ?
เราเห็นฟ้าผ่าก่อนที่จะได้ยินเสียงฟ้าร้องเพราะแสงเดินทางเร็วกว่าเสียง มีตำนานเก่าแก่ที่ว่าด้วยการนับวินาทีระหว่างฟ้าแลบและฟ้าร้อง คุณจะสามารถทราบระยะทางที่พายุกำลังโหมกระหน่ำได้ อย่างไรก็ตาม จากมุมมองทางคณิตศาสตร์ สมมติฐานนี้ไม่มีพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ เนื่องจากความเร็วของเสียงอยู่ที่ประมาณ 330 เมตรต่อวินาที
ดังนั้น หากฟ้าร้องเคลื่อนไป 1 กิโลเมตร จะใช้เวลา 3 วินาที ดังนั้น การนับจำนวนวินาทีระหว่างฟ้าแลบและเสียงฟ้าร้องจึงจะถูกต้องมากกว่า แล้วหารจำนวนนี้ด้วย 5 ซึ่งจะเป็นระยะทางถึงพายุฝนฟ้าคะนอง
ปรากฏการณ์ลึกลับนี้คือฟ้าผ่า
ความร้อนจากกระแสไฟฟ้าของฟ้าผ่าทำให้อุณหภูมิของอากาศโดยรอบเพิ่มขึ้นเป็น 27,000°C เนื่องจากฟ้าผ่าเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เหลือเชื่อ อากาศร้อนจึงไม่มีเวลาที่จะขยายตัว อากาศร้อนถูกบีบอัด และความดันบรรยากาศเพิ่มขึ้นอย่างมากและสูงกว่าปกติถึง 10 ถึง 100 เท่า อากาศอัดพุ่งออกมาจากช่องฟ้าผ่า ก่อให้เกิดคลื่นกระแทกของอนุภาคที่ถูกบีบอัดในแต่ละทิศทาง เช่นเดียวกับการระเบิด คลื่นอากาศอัดที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วจะสร้างเสียงรบกวนที่ดังกึกก้อง
จากข้อเท็จจริงที่ว่าไฟฟ้าเคลื่อนไปตามเส้นทางที่สั้นที่สุด จำนวนฟ้าผ่าที่เด่นชัดจะใกล้เคียงกับแนวตั้ง อย่างไรก็ตาม ฟ้าผ่าก็สามารถแตกแขนงได้เช่นกัน ซึ่งส่งผลให้สีเสียงของเสียงคำรามของฟ้าร้องเปลี่ยนไปเช่นกัน คลื่นกระแทกจากส้อมฟ้าผ่าที่แตกต่างกันกระเด็นเข้าหากัน และเมฆที่ห้อยต่ำและเนินเขาใกล้เคียงช่วยสร้างเสียงฟ้าร้องที่ดังก้องอย่างต่อเนื่อง ทำไมถึงมีฟ้าร้อง? ฟ้าร้องเกิดจากการขยายตัวอย่างรวดเร็วของอากาศรอบๆ เส้นทางฟ้าผ่า
ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร?
ฟ้าผ่าเป็นกระแสไฟฟ้า ภายในเมฆฝนฟ้าคะนองที่อยู่สูงบนท้องฟ้า ชิ้นส่วนเล็กๆ จำนวนมาก (เม็ดฝนที่แช่แข็ง) ชนกันในขณะที่พวกมันเคลื่อนตัวไปในอากาศ การชนทั้งหมดนี้ทำให้เกิดประจุไฟฟ้า หลังจากนั้นครู่หนึ่ง เมฆทั้งหมดก็เต็มไปด้วยประจุไฟฟ้า ประจุบวก โปรตอน ก่อตัวที่ด้านบนของเมฆ และประจุลบ อิเล็กตรอน ก่อตัวที่ด้านล่างของเมฆ และอย่างที่เราทราบ สิ่งตรงข้ามจะดึงดูดกัน ประจุไฟฟ้าหลักจะกระจุกตัวอยู่รอบๆ ทุกสิ่งที่ยื่นออกมาเหนือพื้นผิว อาจเป็นภูเขา ผู้คน หรือต้นไม้ที่โดดเดี่ยว ประจุเพิ่มขึ้นจากจุดเหล่านี้และรวมกับประจุที่ลงมาจากก้อนเมฆในที่สุด
ฟ้าร้องเกิดจากอะไร?
ฟ้าร้องคืออะไร? นี่คือเสียงที่เกิดจากฟ้าผ่า ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วก็คือกระแสของอิเล็กตรอนที่ไหลระหว่างหรือภายในเมฆ หรือระหว่างเมฆกับพื้นดิน อากาศรอบๆ ลำธารเหล่านี้จะร้อนขึ้นถึงระดับที่ร้อนกว่าพื้นผิวดวงอาทิตย์ถึงสามเท่า พูดง่ายๆ ก็คือ ฟ้าผ่าเป็นแสงวาบของกระแสไฟฟ้าที่สว่างจ้า
ปรากฏการณ์ฟ้าร้องและฟ้าผ่าที่น่าทึ่งและในเวลาเดียวกันก็น่าสะพรึงกลัวนี้เป็นการผสมผสานระหว่างการสั่นสะเทือนแบบไดนามิกของโมเลกุลอากาศและการหยุดชะงักของแรงไฟฟ้า การแสดงอันงดงามครั้งนี้ทำให้ทุกคนนึกถึงพลังอันทรงพลังของธรรมชาติอีกครั้ง หากคุณได้ยินเสียงคำรามของฟ้าร้อง ฟ้าแลบจะวาบขึ้นในไม่ช้า ไม่ควรออกไปข้างนอกในเวลานี้
ธันเดอร์: ข้อเท็จจริงสนุกๆ
- คุณสามารถตัดสินได้ว่าฟ้าผ่าอยู่ใกล้แค่ไหนโดยการนับวินาทีระหว่างแสงแฟลชและเสียงฟ้าร้องปรบมือ ทุก ๆ วินาทีจะมีระยะทางประมาณ 300 เมตร
- ในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนองขนาดใหญ่ การเห็นฟ้าผ่าและการได้ยินเสียงฟ้าร้องเป็นเรื่องปกติที่เกิดขึ้น ฟ้าร้องในช่วงหิมะตกนั้นเกิดขึ้นได้ยากมาก
- สายฟ้าไม่ได้มาพร้อมกับฟ้าร้องเสมอไป ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2428 สายฟ้าฟาด 5 ลูกที่อนุสาวรีย์วอชิงตันระหว่างเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง แต่ไม่มีใครได้ยินเสียงฟ้าร้อง
ระวังฟ้าผ่า!
ฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ค่อนข้างอันตราย และควรอยู่ห่างจากมันจะดีกว่า เมื่ออยู่ในอาคารในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง ควรหลีกเลี่ยงน้ำ เป็นสื่อนำไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม ดังนั้น ห้ามอาบน้ำ ล้างมือ ล้างจาน หรือซักผ้า ห้ามใช้โทรศัพท์ เนื่องจากฟ้าผ่าอาจกระทบสายโทรศัพท์ภายนอก อย่าเปิดอุปกรณ์ไฟฟ้า คอมพิวเตอร์ หรือเครื่องใช้ในครัวเรือนขณะเกิดพายุ การรู้ว่าฟ้าร้องและฟ้าผ่าคืออะไร สิ่งสำคัญคือต้องประพฤติตนอย่างถูกต้องหากจู่ๆ พายุฝนฟ้าคะนองทำให้คุณประหลาดใจ คุณควรอยู่ห่างจากหน้าต่างและประตู หากมีใครโดนฟ้าผ่าต้องโทรขอความช่วยเหลือและรถพยาบาล
พายุฝนฟ้าคะนองเป็นปรากฏการณ์ในบรรยากาศแม้ว่าจะไม่หายากเช่นแสงเหนือหรือแสงของเซนต์เอลโม แต่ก็ไม่สว่างและน่าประทับใจด้วยความแข็งแกร่งและพลังดั้งเดิมที่ไม่ย่อท้อ ไม่ใช่เพื่ออะไรเลยที่กวีโรแมนติกและนักเขียนร้อยแก้วทุกคนชอบที่จะอธิบายสิ่งนี้ในผลงานของพวกเขา และนักปฏิวัติมืออาชีพมองว่าในพายุฝนฟ้าคะนองเป็นสัญลักษณ์ของความไม่สงบของประชาชนและการเปลี่ยนแปลงทางสังคมอย่างรุนแรง จากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ พายุฝนฟ้าคะนองหมายถึงฝนที่ตกหนัก พร้อมด้วยลมพายุ ฟ้าผ่า และฟ้าร้อง แต่ถ้าคุณคงเข้าใจทุกอย่างเกี่ยวกับฝนและลมแล้ว ก็ควรพูดถึงองค์ประกอบอื่นๆ ของพายุฝนฟ้าคะนองโดยละเอียดอีกสักหน่อย
ฟ้าร้องและฟ้าผ่าคืออะไร
ฟ้าผ่าเป็นชื่อที่ตั้งให้กับการปล่อยกระแสไฟฟ้าอันทรงพลังในชั้นบรรยากาศ ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งระหว่างเมฆคิวมูลัสแต่ละก้อน และระหว่างเมฆฝนกับพื้นดิน สายฟ้าเป็นอาร์คไฟฟ้าขนาดยักษ์ที่มีความยาวเฉลี่ย 2.5 - 3 กิโลเมตร พลังฟ้าผ่าอันเหลือเชื่อนั้นเห็นได้จากความจริงที่ว่ากระแสไฟฟ้าที่ปล่อยออกมานั้นสูงถึงหลายหมื่นแอมแปร์และแรงดันไฟฟ้าสูงถึงหลายล้านโวลต์ เมื่อพิจารณาว่าพลังมหัศจรรย์ดังกล่าวถูกปล่อยออกมาภายในเวลาไม่กี่มิลลิวินาที การปล่อยฟ้าผ่าจึงเรียกได้ว่าเป็นการระเบิดทางไฟฟ้าที่มีพลังอันเหลือเชื่อ เห็นได้ชัดว่าการระเบิดดังกล่าวทำให้เกิดลักษณะของคลื่นกระแทกอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งจะสลายตัวเป็นคลื่นเสียงและสลายตัวเมื่อมันแพร่กระจายในอากาศ จึงเห็นได้ชัดเจนว่าฟ้าร้องคืออะไร
ฟ้าร้องคือการสั่นสะเทือนของเสียงที่เกิดขึ้นในบรรยากาศภายใต้อิทธิพลของคลื่นกระแทกที่เกิดจากการปล่อยกระแสไฟฟ้าอันทรงพลัง เมื่อพิจารณาว่าอากาศในช่องฟ้าผ่าจะร้อนขึ้นทันทีถึงอุณหภูมิประมาณ 20,000 องศาซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิพื้นผิวดวงอาทิตย์การปล่อยดังกล่าวจะมาพร้อมกับเสียงคำรามที่ทำให้หูหนวกอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เช่นเดียวกับการระเบิดที่ทรงพลังอื่น ๆ แต่ฟ้าแลบกินเวลาไม่ถึงหนึ่งวินาที และเราได้ยินเสียงฟ้าร้องดังก้องยาว เหตุใดสิ่งนี้จึงเกิดขึ้นทำไมฟ้าร้องคำราม? นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาปรากฏการณ์บรรยากาศมีคำตอบสำหรับคำถามนี้
ทำไมเราถึงได้ยินเสียงฟ้าร้อง?
ฟ้าแลบเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศเนื่องจากฟ้าผ่าดังที่เราได้กล่าวไปแล้วว่ามีความยาวมาก ดังนั้นเสียงจากส่วนต่างๆ จึงไม่เข้าหูเราพร้อมๆ กัน แม้ว่าเราจะเห็นแสงวาบวาบเองทั้งหมดก็ตาม สักครู่หนึ่ง นอกจากนี้ การเกิดฟ้าร้องยังได้รับการอำนวยความสะดวกโดยการสะท้อนของคลื่นเสียงจากเมฆและพื้นผิวโลก รวมถึงการหักเหและการกระจายตัวของพวกมัน
ฟ้าร้องคือเสียงฟ้าผ่าที่ทะลุอากาศ เมื่อสายฟ้าลูกแรกกระทบพื้น จะมีประจุไฟฟ้าเกิดขึ้น ประจุประกายไฟพุ่งออกมาจากพื้นเข้าหาเธอ เมื่อเชื่อมต่อแล้ว กระแสจะเริ่มขึ้นสู่คลาวด์ โดยมีความแรงสูงถึง 20,000 แอมแปร์ และอุณหภูมิของช่องที่กระแสไฟไหลผ่านอาจสูงกว่า 250,000 C จากอุณหภูมิสูงเช่นนี้ โมเลกุลของอากาศจะแยกออกจากกัน และอากาศจะขยายตัวด้วยความเร็วเหนือเสียงและก่อให้เกิดคลื่นกระแทก เรียกว่าเสียงคำรามอึกทึกที่เกิดจากคลื่นดังกล่าว ฟ้าร้องโอห์ม เนื่องจากความจริงที่ว่าความเร็วแสงเกินความเร็วเสียงอย่างมากจึงมองเห็นสายฟ้าได้ทันทีและ ฟ้าร้องได้ยินมากในภายหลัง ฟ้าร้องแต่เกิดขึ้นเพราะเสียงมาจากส่วนต่างๆ ของฟ้าผ่า ซึ่งมีความยาวมาก นอกจากนี้การปลดปล่อยนั้นไม่ได้เกิดขึ้นในทันที แต่จะดำเนินต่อไปในช่วงระยะเวลาหนึ่ง เสียงที่ได้สามารถสะท้อนวัตถุที่อยู่รอบๆ เช่น ภูเขา อาคาร และเมฆได้ ดังนั้นผู้คนไม่ได้ยินเสียงเดียว แต่มีเสียงสะท้อนหลายเสียงที่ติดต่อกัน ฟ้าร้องกระดูกซึ่งสามารถเกิน 100 เดซิเบล ในการคำนวณระยะทางที่ฟ้าผ่าโดยประมาณคุณต้องสังเกตจำนวนวินาทีที่ผ่านไประหว่างแฟลชและการนัดหยุดงาน ฟ้าร้องก. แล้วหารจำนวนผลลัพธ์ด้วยสาม เมื่อเปรียบเทียบการคำนวณดังกล่าว เราสามารถสรุปได้ว่าพายุฝนฟ้าคะนองกำลังใกล้เข้ามาหรือในทางกลับกันเคลื่อนตัวออกไป โดยปกติ, ฟ้าร้องเสียงคำรามใหม่สามารถได้ยินได้ในระยะ 15 ถึง 20 กิโลเมตรจากแสงแฟลช
ไม่ว่าวิทยาศาสตร์จะอธิบายแก่นแท้ของกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศได้มากเพียงใด ผู้คนยังคงสะดุ้งเมื่อเกิดฟ้าผ่าและหดตัวลงโดยไม่ได้ตั้งใจเพื่อรอเสียงฟ้าร้อง เห็นได้ชัดว่าในคนส่วนใหญ่พูดถึงความทรงจำของบรรพบุรุษที่อยู่ห่างไกลโดยพยายามค้นหาเครื่องป้องกันจากไฟสวรรค์อย่างน้อย
แน่นอนว่าไม่มีอะไรเหนือธรรมชาติในกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ แต่สิ่งนี้ไม่ได้ทำให้ฟ้าผ่าและเสียงฟ้าร้องที่ตามมาตามมาดูน่าประทับใจและน่ากลัวน้อยลง แล้วสายฟ้าคืออะไรกันแน่?
ดังที่คุณทราบจากหลักสูตรฟิสิกส์ของโรงเรียน วัตถุทั้งหมดมีประจุไฟฟ้าที่แน่นอนมาก การชนกันของอนุภาคที่มีประจุซึ่งกันและกันนำไปสู่การสร้างพื้นที่ขนาดใหญ่ที่มีประจุบวกและลบ เมื่อพื้นที่ดังกล่าวอยู่ใกล้กันมากพอ จะเกิดการพังทลายและอนุภาคที่มีประจุพุ่งเข้าสู่ช่องที่สร้างขึ้น ผู้คนมองว่าการพังทลายนี้เป็นสายฟ้าฟาด
ถ้ามันชัดเจนมากหรือน้อยเมื่อมีฟ้าผ่า แล้วทำไมมันถึงตามมาด้วยเสียงคำรามที่น่าสะพรึงกลัว ชวนให้นึกถึงปืนใหญ่? ท้ายที่สุดแล้ว ฟิสิกส์แบบเดียวกันนี้ทำให้ผู้คนไม่สามารถมองเห็น ได้ยิน หรือตรวจจับกระแสไฟฟ้าได้ ยกเว้นอุปกรณ์พิเศษ
ปรากฎว่าจุดทั้งหมดอยู่ในอากาศหรือในคุณสมบัติของมัน ความจริงก็คือ ที่จริงแล้ว การเป็นฉนวนนั้น จะมีความร้อนสูงถึงอุณหภูมิประมาณ 30,000°C ในขณะที่พังทลาย นอกจากนี้อัตราการทำความร้อนและการขยายตัวของสภาพแวดล้อมในอากาศก็ขยายตัวอย่างรวดเร็วซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของคลื่นกระแทกซึ่งหูของมนุษย์รับรู้ว่าเป็นเสียงคำรามหรือฟ้าร้อง
ดังนั้นฟ้าผ่าและฟ้าร้องจึงแยกกันไม่ออก เนื่องจากฟ้าร้องเป็นผลมาจากฟ้าผ่า การพูดคุยที่ว่าจะมีฟ้าผ่าโดยไม่มีฟ้าร้องและในทางกลับกันก็ไม่มีเหตุผล
ในทางกลับกัน มีสิ่งที่อธิบายไม่ได้มากมายที่เกี่ยวข้องกับฟ้าผ่าและการปรากฏตัวของพวกมัน ฟ้าผ่าประเภทต่างๆ เช่น เชิงเส้น เชือก เชือก เทป ค่อนข้างเป็นที่รู้จักและมีการศึกษาค่อนข้างดี ในทางกลับกัน พวกเขาเป็นหนึ่งเดียวกันและแตกแขนง สายฟ้าที่ลึกลับที่สุดและยังไม่มีใครสำรวจจนถึงขณะนี้คือบอลสายฟ้า มันเกี่ยวข้องกับสิ่งแปลกประหลาดและความลึกลับจำนวนมากที่สุด ทั้งที่ได้รับการบันทึกไว้และไม่ได้รับการพิสูจน์
ผู้เห็นเหตุการณ์หลายคนสังเกตเห็นซ้ำแล้วซ้ำอีกว่าฟ้าผ่ากะพริบ ความจริงก็คือฟ้าผ่าประกอบด้วยการปล่อยประจุต่อเนื่องหลายครั้งซึ่งกินเวลาเพียงไม่กี่สิบในล้านของวินาที สิ่งนี้จะสร้างเอฟเฟกต์การกะพริบ
การปล่อยฟ้าผ่าเกิดขึ้นระหว่างเมฆฝนฟ้าคะนองแต่ละก้อน ระหว่างเมฆกับพื้นดิน และบางครั้งการปล่อยประจุสายฟ้าจะพุ่งขึ้นสู่ท้องฟ้าในแนวตั้งโดยไม่ทราบสาเหตุ
สำหรับฟ้าผ่าที่เล็ดลอดออกมาจากเมฆสู่พื้นดินนั้น มีอยู่สองประเภทที่รู้จัก ได้แก่ เชิงบวกและเชิงลบ ยิ่งไปกว่านั้น ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวไว้ การปล่อยประจุเชิงบวกเนื่องจากมีพลังงานมากกว่าจึงทำให้เกิดเพลิงไหม้ได้
แน่นอนว่าทุกคนรู้ปรากฏการณ์บรรยากาศเช่นพายุฝนฟ้าคะนอง ทุกวันจะมีพายุฝนฟ้าคะนองอย่างน้อยหนึ่งพันห้าพันครั้งเกิดขึ้นบนโลก ส่วนใหญ่จะพบเห็นได้ทั่วทวีป แต่มีน้อยกว่ามากในมหาสมุทร กิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองสูงสุดสามารถสังเกตได้เหนือดินแดนของแอฟริกากลาง เหนืออาร์กติกและแอนตาร์กติกปรากฏการณ์นี้แทบไม่มีให้เห็นเลย
พายุฝนฟ้าคะนองเป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่อันตรายที่สุด ไม่กี่คนที่รู้ แต่จำนวนผู้เสียชีวิตที่เกิดขึ้นระหว่างพายุฝนฟ้าคะนองเทียบได้กับน้ำท่วมเท่านั้น การปล่อยประจุไฟฟ้า - ฟ้าผ่า - เกิดขึ้นภายในเมฆฝนฟ้าคะนองหรือระหว่างพื้นผิวโลกกับเมฆคิวมูลัส ซึ่งมาพร้อมกับเสียงฟ้าร้อง ทำไมฟ้าร้องจึงดังในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง? หลายคนสนใจคำถามนี้ แต่ก่อนที่จะตอบคำถามต้องเข้าใจว่าฟ้าร้องและฟ้าผ่าคืออะไร ธรรมชาติของพวกมันเป็นอย่างไร พวกมันมาจากไหน?
พายุ
พายุฝนฟ้าคะนอง "ถูกปล่อยออกมา" โดยพลังงานที่เกิดขึ้นระหว่างการพาอากาศ อากาศที่อุ่นขึ้นจะลอยขึ้นสู่ด้านบน หากมีความชื้นในชั้นบนเพียงพอ เงื่อนไขเบื้องต้นสำหรับการก่อตัวของพายุฝนฟ้าคะนองก็จะเกิดขึ้น ในชั้นบนของชั้นบรรยากาศ ประจุไฟฟ้าที่แตกต่างกันเกิดขึ้นระหว่างก้อนน้ำแข็งเนื่องจากการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว ความชื้นสูง น้ำแข็งลอย และอากาศอุ่นที่ลอยขึ้นมาจากพื้นดินมีส่วนทำให้เกิดเมฆฝนฟ้าคะนอง พายุฝนฟ้าคะนองก่อให้เกิดปรากฏการณ์เลวร้ายเช่นพายุทอร์นาโดซึ่งมักเกิดขึ้นทั่วทวีปอเมริกา พายุทอร์นาโดก่อตัวใต้เมฆฝนฟ้าคะนอง
ฟ้าผ่า
ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ: ฟ้าผ่าไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะบนโลกเท่านั้น นักดาราศาสตร์ได้บันทึกฟ้าผ่าบนดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวศุกร์ และดาวยูเรนัส ความแรงของกระแสไฟฟ้าในการปล่อยฟ้าผ่ามีตั้งแต่ 10,000 ถึง 100,000 แอมแปร์ และแรงดันไฟฟ้าสามารถสูงถึง 50 ล้านโวลต์! สายฟ้ามีขนาดมหึมา - สูงถึง 20 กิโลเมตร อุณหภูมิภายในฟ้าผ่าอาจสูงกว่าอุณหภูมิบนพื้นผิวดวงอาทิตย์ถึงห้าเท่า
การปรากฏตัวของฟ้าผ่าในพายุฝนฟ้าคะนองได้รับการอำนวยความสะดวกโดยการใช้พลังงานไฟฟ้าของเมฆ สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะว่าเมฆฝนฟ้าคะนองมีขนาดใหญ่มาก หากด้านบนของเมฆดังกล่าวอยู่ที่ระดับความสูงเจ็ดกิโลเมตร ขอบล่างของเมฆก็สามารถแขวนอยู่เหนือพื้นดินได้ที่ระดับความสูงครึ่งกิโลเมตร ที่ระดับความสูง 3-4 กิโลเมตร น้ำจะแข็งตัวและกลายเป็นน้ำแข็งชิ้นเล็กๆ ซึ่งเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องจากกระแสลมอุ่นที่ลอยขึ้นมาจากพื้นดิน
เมื่อชนกัน ชิ้นส่วนของน้ำแข็งก็เกิดไฟฟ้าช็อต อันที่เล็กกว่าจะถูกเรียกเก็บเงิน "เชิงบวก" และอันที่ใหญ่กว่า - "เชิงลบ" เนื่องจากน้ำหนักที่แตกต่างกัน น้ำแข็งชิ้นเล็กจึงอยู่ที่ด้านบนสุดของเมฆฝนฟ้าคะนอง และชิ้นใหญ่อยู่ที่ด้านล่าง ปรากฎว่าส่วนบนสุดของเมฆมีประจุบวก และส่วนล่างมีประจุลบ
เมื่อเข้าใกล้กัน พื้นที่ที่มีประจุต่างกันจะสร้างช่องพลาสมาซึ่งอนุภาคมีประจุอื่นพุ่งทะลุผ่าน นี่คือสายฟ้าที่เราเห็น เนื่องจากกระแสน้ำทั้งหมดไหลไปตามเส้นทางที่มีความต้านทานน้อยที่สุด ฟ้าผ่าจึงปรากฏซิกแซก
ฟ้าร้อง
ในสมัยโบราณผู้คนก็กลัวฟ้าร้องและฟ้าผ่าไม่แพ้กัน ไม่ใช่เพื่ออะไรเลยที่หลาย ๆ คนเรียกพระเจ้าผู้สูงสุดว่าผู้ฟ้าร้อง สายฟ้าฟาดใด ๆ จะมาพร้อมกับฟ้าร้อง ที่จริงแล้วฟ้าร้องก็คือการสั่นสะเทือนในอากาศ สายฟ้าฟาดลงมาสร้างความกดดันอย่างรุนแรงต่อหน้ามัน ซึ่งมาจากความร้อนแรง จากนั้นอากาศก็จะถูกอัดอีกครั้ง คลื่นเสียงสะท้อนซ้ำๆ จากก้อนเมฆ และในขณะนี้ก็เกิดเสียงฟ้าร้องดังขึ้น
อย่างไรก็ตาม ตามช่วงเวลาระหว่างฟ้าแลบและฟ้าร้อง คุณสามารถกำหนดระยะทางโดยประมาณถึงพายุฝนฟ้าคะนองได้ ความเร็วของเสียงขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของอากาศ คุณสามารถรับค่าประมาณ 300 เมตรต่อวินาที หลังจากทำการคำนวณง่ายๆ ทุกคนจะได้ระยะทางโดยประมาณไปยังองค์ประกอบที่บ้าคลั่ง หากระยะห่างจากพายุฝนฟ้าคะนองไกลมาก (อย่างน้อย 20 กิโลเมตร) เสียงฟ้าร้องจะไม่เข้าหูคน
ในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง ไม่ควรซ่อนตัวอยู่ใต้ต้นไม้ต้นเดียว มีความเป็นไปได้สูงมากที่ฟ้าผ่าจะกระทบต้นไม้ เป็นการดีกว่าที่จะรอให้พายุฝนฟ้าคะนองอยู่ในอาคารโดยปิดหน้าต่างไว้ หากเป็นไปไม่ได้ ป่าทึบก็เหมาะสำหรับเป็นที่พักอาศัย
พายุฝนฟ้าคะนองเป็นปรากฏการณ์ที่น่ากลัว ไม่ว่าเราจะอยู่ที่ไหน ที่บ้านหรือบนถนน ยังน่ากลัวอยู่เลย แสงจ้าแวววาวและเสียงคำรามที่กลิ้งไปมานั้นน่ากลัว เสียงเหมือนจะไล่ตามกัน ใกล้เข้ามา ตอนนี้เคลื่อนตัวออกไป ในสมัยโบราณ ผู้คนถือว่าเสียงคำรามจากสวรรค์เป็นความโกรธเกรี้ยวของเทพเจ้า และสายฟ้าก็เป็นดาบลงโทษ แต่เราเข้าใจว่ามีคำอธิบายทางโลกมากกว่านี้สำหรับปรากฏการณ์เหล่านี้ ทำไมถึงมีฟ้าร้อง? เหตุใดเขาจึงแยกจากสายฟ้าไม่ได้? ทำไมฝนตกในช่วงพายุฝนฟ้าคะนอง?
เมฆฝนก่อตัวได้อย่างไร?
มีน้ำอยู่ในอากาศในชั้นบรรยากาศ ในรูปของไอน้ำ ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิอากาศที่สูง ไออุ่นจะลอยขึ้นมาจากผิวน้ำ อากาศอุ่นดันจากด้านล่าง
ในชั้นบรรยากาศชั้นบนอุณหภูมิจะต่ำกว่า ยิ่งไอน้ำสูงขึ้นเท่าไร รอบๆ ก็จะยิ่งเย็นลงเท่านั้น ดังนั้นมันจึงเย็นลง
มีมากกว่าก๊าซและน้ำในบรรยากาศ มีฝุ่นด้วย ไอน้ำเย็นจะควบแน่นรอบอนุภาคที่เล็กที่สุด หยดน้ำขนาดเล็กและชิ้นส่วนน้ำแข็งกลายเป็นเมฆ พวกเขาแตกต่างกัน ในรูปของขนนกหรือกองขนาดใหญ่ มีแถบสีขาวบนเนินสวรรค์หรือผ้าขี้ริ้วฉีกขาด
เมฆฟ้าร้องเกิดจากการชนกันของมวลอากาศ จากนั้นมีผลึกน้ำจำนวนมากสะสมอยู่ที่ส่วนบน มันกลายเป็นม่านสีขาวหนาทึบ มันทำให้เมฆทั้งหมดสว่างไสวด้วยความหนาวเย็น ซึ่งกลายเป็นสีตะกั่วที่เข้มข้น นั่นเป็นเหตุผลที่เราเรียกเมฆดังกล่าวว่า “ตะกั่ว” “หนัก”
วางไข่ของฟ้าร้องและฟ้าผ่า
เมฆสายฟ้าให้กำเนิด Bliskawitz และสายฟ้าก็กลายเป็นเสียงคำรามจากสวรรค์ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? ทำไมถึงมีฟ้าร้อง?
1. หยดและชิ้นส่วนของน้ำแข็งที่ด้านบนของเมฆฝนฟ้าคะนองทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของอากาศและกลายเป็นประจุไฟฟ้า เมื่อหนักก็ล้มลง ดังนั้นส่วนล่างของเมฆจึงมีประจุลบ
2. ในเวลาเดียวกัน ประจุบวกจะสะสมที่ด้านบนของก้อนเมฆ และบวกและลบดึงดูดกัน
3. ภายใต้อิทธิพลของแรงดึงดูดทั้งเชิงบวกและเชิงลบทำให้เกิดความตึงเครียด เมื่อคำนึงถึงขนาดของเมฆ (กว้างไม่เกินสิบกิโลเมตร) แรงดันไฟฟ้านี้ถึงหลายร้อยล้านโวลต์ สายฟ้าจึงถือกำเนิดขึ้นอย่างนี้
4. ประกายไฟที่ปรากฏขึ้นจากเมฆตกลงสู่พื้น อุณหภูมิของเธอมหาศาล - มากกว่ายี่สิบองศา ผลจากการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของลูกศรเพลิง ทำให้เกิดความกดดันอย่างมากในบรรยากาศ และทันทีที่อยู่ด้านหลัง อากาศก็อัดตัวอย่างรวดเร็วและกลับสู่สภาพเดิม ผลที่ได้คือเสียงระเบิด ฟ้าร้องจึงบังเกิดเป็นเช่นนี้
คำถามที่พบบ่อย:
ทำไมเราเห็นฟ้าผ่าก่อน แล้วจึงได้ยินเสียงฟ้าร้อง?
เพราะความเร็วแสงเร็วกว่าความเร็วเสียงหลายร้อยล้านเท่า
ทำไมเราถึงได้ยินเสียงฟ้าร้อง?
เพราะคลื่นเสียงต้องเผชิญกับอุปสรรคต่างๆ ระหว่างทาง (เมฆ ดิน) และสะท้อนจากสิ่งเหล่านั้น สิ่งนี้เกิดขึ้นหลายครั้ง จึงเกิดเสียงฟ้าร้องดังขึ้น
บางครั้งเราเห็นบลิสกาวิสา แต่ไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้อง ทำไม
พายุฝนฟ้าคะนองอยู่ไกลจากเราเกินยี่สิบกิโลเมตร
ฟ้าร้องคืออะไร? ฟ้าร้องคือเสียงที่มาพร้อมกับฟ้าผ่าในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง ฟังดูง่ายพอ แต่ทำไมสายฟ้าถึงมีเสียงแบบนั้นล่ะ? เสียงใด ๆ ประกอบด้วยการสั่นสะเทือนที่สร้างคลื่นเสียงในอากาศ สายฟ้าเป็นสายฟ้าขนาดมหึมาที่ยิงผ่านอากาศทำให้เกิดแรงสั่นสะเทือน หลายคนสงสัยซ้ำแล้วซ้ำเล่าว่าฟ้าผ่าและฟ้าร้องมาจากไหน และเหตุใดฟ้าร้องจึงมาก่อนฟ้าผ่า มีเหตุผลที่ค่อนข้างเข้าใจได้สำหรับปรากฏการณ์นี้
ฟ้าร้องฟ้าร้องเป็นอย่างไร?
กระแสไฟฟ้าไหลผ่านอากาศและทำให้อนุภาคอากาศสั่นสะเทือน ฟ้าผ่ามาพร้อมกับอุณหภูมิสูงอย่างไม่น่าเชื่อ ดังนั้นอากาศรอบๆ จึงร้อนมากเช่นกัน อากาศร้อนขยายตัวเพิ่มความแรงและจำนวนการสั่นสะเทือน ฟ้าร้องคืออะไร? สิ่งเหล่านี้คือการสั่นสะเทือนของเสียงที่เกิดขึ้นระหว่างฟ้าผ่า
ทำไมฟ้าร้องไม่ฟ้าร้องพร้อมๆ กับฟ้าแลบ?
เราเห็นฟ้าผ่าก่อนที่จะได้ยินเสียงฟ้าร้องเพราะแสงเดินทางเร็วกว่าเสียง มีตำนานเก่าแก่ที่ว่าด้วยการนับวินาทีระหว่างฟ้าแลบและฟ้าร้อง คุณจะสามารถทราบระยะทางที่พายุกำลังโหมกระหน่ำได้ อย่างไรก็ตาม จากมุมมองทางคณิตศาสตร์ สมมติฐานนี้ไม่มีพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ เนื่องจากความเร็วของเสียงอยู่ที่ประมาณ 330 เมตรต่อวินาที
ดังนั้น หากฟ้าร้องเคลื่อนไป 1 กิโลเมตร จะใช้เวลา 3 วินาที ดังนั้น การนับจำนวนวินาทีระหว่างฟ้าแลบและเสียงฟ้าร้องจึงจะถูกต้องมากกว่า แล้วหารจำนวนนี้ด้วย 5 ซึ่งจะเป็นระยะทางถึงพายุฝนฟ้าคะนอง
ปรากฏการณ์ลึกลับนี้คือฟ้าผ่า
ความร้อนจากกระแสไฟฟ้าของฟ้าผ่าทำให้อุณหภูมิของอากาศโดยรอบเพิ่มขึ้นเป็น 27,000°C เนื่องจากฟ้าผ่าเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เหลือเชื่อ อากาศร้อนจึงไม่มีเวลาที่จะขยายตัว อากาศร้อนถูกบีบอัด และความดันบรรยากาศเพิ่มขึ้นอย่างมากและสูงกว่าปกติถึง 10 ถึง 100 เท่า อากาศอัดพุ่งออกมาจากช่องฟ้าผ่า ก่อให้เกิดคลื่นกระแทกของอนุภาคที่ถูกบีบอัดในแต่ละทิศทาง เช่นเดียวกับการระเบิด คลื่นอากาศอัดที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วจะสร้างเสียงรบกวนที่ดังกึกก้อง
จากข้อเท็จจริงที่ว่าไฟฟ้าเคลื่อนไปตามเส้นทางที่สั้นที่สุด จำนวนฟ้าผ่าที่เด่นชัดจะใกล้เคียงกับแนวตั้ง อย่างไรก็ตาม ฟ้าผ่าก็สามารถแตกแขนงได้เช่นกัน ซึ่งส่งผลให้สีเสียงของเสียงคำรามของฟ้าร้องเปลี่ยนไปเช่นกัน คลื่นกระแทกจากส้อมฟ้าผ่าที่แตกต่างกันกระเด็นเข้าหากัน และเมฆที่ห้อยต่ำและเนินเขาใกล้เคียงช่วยสร้างเสียงฟ้าร้องที่ดังก้องอย่างต่อเนื่อง ทำไมถึงมีฟ้าร้อง? ฟ้าร้องเกิดจากการขยายตัวอย่างรวดเร็วของอากาศรอบๆ เส้นทางฟ้าผ่า
ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร?
ฟ้าผ่าเป็นกระแสไฟฟ้า ภายในเมฆฝนฟ้าคะนองที่อยู่สูงบนท้องฟ้า ชิ้นส่วนเล็กๆ จำนวนมาก (เม็ดฝนที่แช่แข็ง) ชนกันในขณะที่พวกมันเคลื่อนตัวไปในอากาศ การชนทั้งหมดนี้ทำให้เกิดประจุไฟฟ้า หลังจากนั้นครู่หนึ่ง เมฆทั้งหมดก็เต็มไปด้วยประจุไฟฟ้า ประจุบวก โปรตอน ก่อตัวที่ด้านบนของเมฆ และประจุลบ อิเล็กตรอน ก่อตัวที่ด้านล่างของเมฆ และอย่างที่เราทราบ สิ่งตรงข้ามจะดึงดูดกัน ประจุไฟฟ้าหลักจะกระจุกตัวอยู่รอบๆ ทุกสิ่งที่ยื่นออกมาเหนือพื้นผิว อาจเป็นภูเขา ผู้คน หรือต้นไม้ที่โดดเดี่ยว ประจุเพิ่มขึ้นจากจุดเหล่านี้และรวมกับประจุที่ลงมาจากก้อนเมฆในที่สุด
ฟ้าร้องเกิดจากอะไร?
ฟ้าร้องคืออะไร? นี่คือเสียงที่เกิดจากฟ้าผ่า ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วก็คือกระแสของอิเล็กตรอนที่ไหลระหว่างหรือภายในเมฆ หรือระหว่างเมฆกับพื้นดิน อากาศรอบๆ ลำธารเหล่านี้จะร้อนขึ้นถึงระดับที่ร้อนกว่าพื้นผิวดวงอาทิตย์ถึงสามเท่า พูดง่ายๆ ก็คือ ฟ้าผ่าเป็นแสงวาบของกระแสไฟฟ้าที่สว่างจ้า
ปรากฏการณ์ฟ้าร้องและฟ้าผ่าที่น่าทึ่งและในเวลาเดียวกันก็น่าสะพรึงกลัวนี้เป็นการผสมผสานระหว่างการสั่นสะเทือนแบบไดนามิกของโมเลกุลอากาศและการหยุดชะงักของแรงไฟฟ้า การแสดงอันงดงามครั้งนี้ทำให้ทุกคนนึกถึงพลังอันทรงพลังของธรรมชาติอีกครั้ง หากคุณได้ยินเสียงคำรามของฟ้าร้อง ฟ้าแลบจะวาบขึ้นในไม่ช้า ไม่ควรออกไปข้างนอกในเวลานี้
ธันเดอร์: ข้อเท็จจริงสนุกๆ
- คุณสามารถตัดสินได้ว่าฟ้าผ่าอยู่ใกล้แค่ไหนโดยการนับวินาทีระหว่างแสงแฟลชและเสียงฟ้าร้องปรบมือ ทุก ๆ วินาทีจะมีระยะทางประมาณ 300 เมตร
- ในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนองขนาดใหญ่ การเห็นฟ้าผ่าและการได้ยินเสียงฟ้าร้องเป็นเรื่องปกติที่เกิดขึ้น ฟ้าร้องในช่วงหิมะตกนั้นเกิดขึ้นได้ยากมาก
- สายฟ้าไม่ได้มาพร้อมกับฟ้าร้องเสมอไป ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2428 สายฟ้าฟาด 5 ลูกที่อนุสาวรีย์วอชิงตันระหว่างเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง แต่ไม่มีใครได้ยินเสียงฟ้าร้อง
ระวังฟ้าผ่า!
ฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ค่อนข้างอันตราย และควรอยู่ห่างจากมันจะดีกว่า เมื่ออยู่ในอาคารในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง ควรหลีกเลี่ยงน้ำ เป็นสื่อนำไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม ดังนั้น ห้ามอาบน้ำ ล้างมือ ล้างจาน หรือซักผ้า ห้ามใช้โทรศัพท์ เนื่องจากฟ้าผ่าอาจกระทบสายโทรศัพท์ภายนอก อย่าเปิดอุปกรณ์ไฟฟ้า คอมพิวเตอร์ หรือเครื่องใช้ในครัวเรือนขณะเกิดพายุ การรู้ว่าฟ้าร้องและฟ้าผ่าคืออะไร สิ่งสำคัญคือต้องประพฤติตนอย่างถูกต้องหากจู่ๆ พายุฝนฟ้าคะนองทำให้คุณประหลาดใจ คุณควรอยู่ห่างจากหน้าต่างและประตู หากมีใครโดนฟ้าผ่าต้องโทรขอความช่วยเหลือและรถพยาบาล
การล่าถอยของความร้อนที่รอคอยมานานมาพร้อมกับพายุฝนฟ้าคะนองที่รุนแรง เซนต์ปีเตอร์สเบิร์กประสบพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรง 2 ครั้งในช่วงสัปดาห์ที่ผ่านมา สายตาแย่มาก ดูเหมือนท้องฟ้ากำลังแตกร้าวและแหลกเป็นชิ้นๆ มีสายฟ้าฟาดคล้ายการระเบิด
เหตุใดจึงเกิดพายุฝนฟ้าคะนองเช่นนี้ มีต้นกำเนิดในชั้นบรรยากาศได้อย่างไร? คำถามดังกล่าวเข้ามาในใจในช่วงเวลาที่เกิดพายุเช่นนี้ ลองคิดดูจากแหล่งข้อมูลที่มีความสามารถ คุณจะเห็นได้อย่างไร อุณหภูมิมีบทบาทสำคัญในที่นี่
พายุฝนฟ้าคะนองมักเกิดขึ้นที่ไหน?
เหนือทวีปในเขตร้อน มีพายุฝนฟ้าคะนองเหนือมหาสมุทรน้อยกว่ามาก เหตุผลประการหนึ่งของความไม่สมดุลนี้คือการหมุนเวียนความร้อนอย่างรุนแรงในพื้นที่ทวีป ซึ่งพื้นดินได้รับความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพจากรังสีดวงอาทิตย์ การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของอากาศร้อนทำให้เกิดการก่อตัวของเมฆแนวตั้งที่มีการพาความร้อนที่ทรงพลัง โดยส่วนบนซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่า - 40°C เป็นผลให้เกิดอนุภาคของน้ำแข็งเม็ดหิมะและลูกเห็บซึ่งปฏิสัมพันธ์กับพื้นหลังของการไหลขึ้นอย่างรวดเร็วนำไปสู่การแยกประจุ
ประมาณ 78% ของฟ้าผ่าทั้งหมดถูกบันทึกระหว่างละติจูด 30°S และ 30°เหนือ ความหนาแน่นเฉลี่ยสูงสุดของจำนวนการระบาดต่อหน่วยพื้นผิวโลกสังเกตได้ในแอฟริกา (รวันดา) ลุ่มน้ำคองโกทั้งหมดซึ่งมีพื้นที่ประมาณ 3 ล้าน km2 แสดงให้เห็นกิจกรรมฟ้าผ่าที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเป็นประจำ
ฟ้าร้องชาร์จอย่างไร?
นี่เป็นคำถามที่น่าสนใจที่สุดใน “วิทยาศาสตร์พายุฝนฟ้าคะนอง” ฟ้าร้องมีขนาดใหญ่มาก เพื่อให้สนามไฟฟ้าที่มีขนาดเทียบเคียงกับสนามพังทลายเกิดขึ้นได้ในระดับหลายกิโลเมตร (ประมาณ 30 กิโลโวลต์/ซม. สำหรับอากาศภายใต้สภาวะปกติ) จำเป็นต้องมีการแลกเปลี่ยนประจุแบบสุ่มระหว่างการชนกันของของแข็งหรือของเหลวของเมฆ อนุภาคนำไปสู่การประสานงานร่วมกันของผลกระทบจากการเพิ่มของกระแสขนาดเล็กในกระแสขนาดมหภาคที่มีขนาดใหญ่มาก (หลายแอมแปร์) ดังที่แสดงโดยการวัดสนามไฟฟ้าบนพื้นผิวโลก รวมถึงภายในสภาพแวดล้อมของเมฆ (บนบอลลูน เครื่องบิน และจรวด) ในเมฆฝนฟ้าคะนองทั่วไป ประจุลบ "หลัก" - โดยเฉลี่ยหลายสิบคูลอมบ์ - ครอบครอง ช่วงระดับความสูงที่สอดคล้องกับอุณหภูมิตั้งแต่ 10 ถึง 25° C ประจุบวก "หลัก" ก็มีประจุคูลอมบ์หลายสิบเช่นกัน แต่ตั้งอยู่เหนือประจุลบหลัก ดังนั้นการปล่อยฟ้าผ่าจากเมฆสู่พื้นส่วนใหญ่จะให้ประจุลบแก่พื้น อย่างไรก็ตาม ประจุบวกที่มีขนาดเล็กกว่า (10 C) ก็มักจะพบในส่วนล่างของเมฆเช่นกัน
เพื่ออธิบายโครงสร้างของสนามแม่เหล็กและประจุในเมฆฝนตามที่อธิบายไว้ข้างต้น จึงมีการพิจารณากลไกการแยกประจุหลายอย่าง ก่อนอื่นเลย ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิและองค์ประกอบของเฟสของตัวกลาง แม้จะมีกลไกทางจุลฟิสิกส์มากมายของการใช้พลังงานไฟฟ้า แต่ผู้เขียนหลายคนกำลังพิจารณาการแลกเปลี่ยนประจุหลักแบบไม่เหนี่ยวนำระหว่างการชนของผลึกน้ำแข็งและอนุภาคเม็ดหิมะขนาดเล็ก (ที่มีขนาดตั้งแต่ไม่กี่ถึงสิบไมโครเมตร) ในการทดลองในห้องปฏิบัติการพบว่ามีค่าอุณหภูมิลักษณะเฉพาะซึ่งสัญญาณของประจุเปลี่ยนแปลงไปซึ่งเรียกว่า จุดกลับตัว โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 15 ถึง 20°C คุณลักษณะนี้เองที่ทำให้กลไกนี้ได้รับความนิยมอย่างมาก เนื่องจากเมื่อพิจารณาโปรไฟล์อุณหภูมิทั่วไปในเมฆแล้ว จึงอธิบายโครงสร้างสามขั้วของการกระจายความหนาแน่นของประจุ
การทดลองล่าสุดแสดงให้เห็นว่าเมฆฝนฟ้าคะนองจำนวนมากมีโครงสร้างประจุอวกาศที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น (มากถึงหกชั้น) การเคลื่อนตัวของเมฆดังกล่าวอาจจะอ่อนแอ แต่สนามไฟฟ้ามีโครงสร้างหลายชั้นที่มั่นคง ใกล้กับศูนย์ไอโซเทอร์ม (0 °C) จะมีชั้นประจุอวกาศที่ค่อนข้างแคบ (หนาหลายร้อยเมตร) และเสถียรเกิดขึ้นที่นี่ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสาเหตุให้เกิดการเกิดฟ้าผ่าสูง คำถามเกี่ยวกับกลไกและรูปแบบของการก่อตัวของชั้นประจุบวกในบริเวณใกล้เคียงกับไอโซเทอร์มเป็นศูนย์ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ แบบจำลองที่พัฒนาขึ้นที่ IAP ขึ้นอยู่กับกลไกการแยกประจุระหว่างการละลายของอนุภาคน้ำแข็ง ยืนยันการก่อตัวของชั้นประจุบวกระหว่างการละลายของอนุภาคน้ำแข็งใกล้กับศูนย์ไอโซเทอร์มที่ระดับความสูงประมาณ 4 กม. การคำนวณแสดงให้เห็นว่าภายใน 10 นาที จะเกิดโครงสร้างสนามที่มีค่าสูงสุดประมาณ 50 กิโลโวลต์/เมตร
ฟ้าผ่าเกิดขึ้นได้อย่างไร?
มีหลายทฤษฎี เมื่อเร็วๆ นี้ มีการเสนอและศึกษาสถานการณ์ฟ้าผ่าใหม่ที่เกี่ยวข้องกับระบบคลาวด์ที่เข้าสู่ระบอบวิกฤตที่จัดการด้วยตนเอง ในแบบจำลองของเซลล์ไฟฟ้า (ที่มีขนาดลักษณะเฉพาะประมาณ 1-30 ม.) ที่มีศักยภาพในการเติบโตแบบสุ่มในอวกาศและเวลา การแยกย่อยขนาดเล็กที่แยกจากกันระหว่างคู่ของเซลล์อาจทำให้เกิด “การแพร่ระบาด” ของไมโครคลาวด์ภายใน -discharges - มีการเล่นกระบวนการสุ่มของ "การทำให้เป็นโลหะ" แฟร็กทัลของสภาพแวดล้อมภายในคลาวด์ เช่น การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของสภาพแวดล้อมคลาวด์ไปสู่สถานะที่คล้ายกับเว็บปริมาตรของเธรดตัวนำแบบไดนามิกเทียบกับพื้นหลังที่มีช่องฟ้าผ่าที่มองเห็นได้ด้วยตาเกิดขึ้น - ช่องพลาสมาตัวนำซึ่งประจุไฟฟ้าหลักจะถูกถ่ายโอนผ่าน
ตามแนวคิดบางประการ การปล่อยประจุเริ่มต้นจากรังสีคอสมิกพลังงานสูง ซึ่งกระตุ้นให้เกิดกระบวนการที่เรียกว่าการสลายอิเล็กตรอนแบบควบคุมไม่ได้ เป็นที่น่าสนใจว่าการมีอยู่ของโครงสร้างเซลล์ของสนามไฟฟ้าในเมฆฝนฟ้าคะนองกลายเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการเร่งอิเล็กตรอนให้เป็นพลังงานเชิงสัมพัทธภาพ เซลล์ไฟฟ้าที่เน้นแบบสุ่ม พร้อมด้วยความเร่ง จะทำให้อายุการใช้งานของอิเล็กตรอนเชิงสัมพัทธภาพในระบบคลาวด์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากลักษณะการแพร่กระจายของวิถีพวกมัน ทำให้สามารถอธิบายระยะเวลาที่สำคัญของการระเบิดของรังสีเอกซ์และรังสีแกมมา และธรรมชาติของความสัมพันธ์กับแสงวาบฟ้าผ่าได้ บทบาทของรังสีคอสมิกสำหรับกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศควรได้รับการชี้แจงโดยการทดลองเพื่อศึกษาความสัมพันธ์กับปรากฏการณ์พายุฝนฟ้าคะนอง ขณะนี้การทดลองดังกล่าวกำลังดำเนินการที่สถานีวิทยาศาสตร์ระดับสูง Tien Shan ของสถาบันกายภาพแห่ง Russian Academy of Sciences และที่หอดูดาว Baksan Neutrino ของสถาบันวิจัยนิวเคลียร์ของ Russian Academy of Sciences
โปรดสังเกตด้วยว่าปรากฏการณ์การปล่อยก๊าซในชั้นบรรยากาศกลางซึ่งสัมพันธ์กับการเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง ได้รับการเรียกชื่อที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับความสูงเหนือพื้นโลก สิ่งเหล่านี้คือสไปรต์ (พื้นที่เรืองแสงขยายจากระดับความสูง 50-55 กม. เป็น 85-90 กม. เหนือพื้นดิน และระยะเวลาของแฟลชมีตั้งแต่หน่วยถึงสิบมิลลิวินาที) เอลฟ์ (ระดับความสูง - 70-90 กม. ระยะเวลาน้อยกว่า มากกว่า 100 μs) และไอพ่น (การปลดปล่อยเริ่มต้นที่ด้านบนของเมฆและบางครั้งแพร่กระจายไปยังความสูงของชั้นบรรยากาศด้วยความเร็วประมาณ 100 กม./วินาที)
อุณหภูมิฟ้าผ่า
ในวรรณกรรม คุณจะพบข้อมูลที่ว่าอุณหภูมิของช่องฟ้าผ่าระหว่างการปล่อยประจุหลักอาจเกิน 25,000 °C หลักฐานที่ชัดเจนว่าอุณหภูมิของฟ้าผ่าสามารถสูงถึง 1,700 ° C พบได้บนยอดเขาหินและในพื้นที่ที่มีพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรง: fulgurites (จากภาษาละติน fulgur - ฟ้าผ่า) - หลอดควอทซ์เผาจากฟ้าผ่าซึ่งสามารถมีได้หลากหลาย รูปร่างแปลกประหลาด
ภาพถ่ายแสดงฟัลกูไรท์ที่พบในปี 2549 ในรัฐแอริโซนา สหรัฐอเมริกา (รายละเอียดบนเว็บไซต์ www.notjustrocks.com) ลักษณะของหลอดแก้วเกิดจากการที่เม็ดทรายมีอากาศและความชื้นอยู่เสมอ กระแสไฟฟ้าของฟ้าผ่าทำให้อากาศและไอน้ำร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิมหาศาลภายในเสี้ยววินาที ทำให้เกิดแรงดันอากาศเพิ่มขึ้นอย่างระเบิดระหว่างเม็ดทรายและการขยายตัวของมัน อากาศที่ขยายตัวจะก่อตัวเป็นโพรงทรงกระบอกภายในทรายหลอมเหลว การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วในเวลาต่อมาจะแก้ไขฟัลกูไรต์ซึ่งเป็นท่อแก้วในทราย ฟัลกูไรต์ซึ่งประกอบด้วยซิลิกาที่หลอมละลาย มักจะปรากฏเป็นท่อรูปทรงกรวยที่มีความหนาพอๆ กับดินสอหรือนิ้ว พื้นผิวด้านในเรียบและละลาย ส่วนพื้นผิวด้านนอกเกิดจากเม็ดทรายและสิ่งแปลกปลอมที่ติดอยู่กับมวลที่ละลาย สีของฟูลกูไรต์ขึ้นอยู่กับแร่ธาตุเจือปนในดินทราย ฟูลกูไรต์เปราะบางมาก และการพยายามกำจัดทรายที่เกาะอยู่มักจะนำไปสู่การทำลายล้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับฟัลกูไรต์ที่มีกิ่งก้านซึ่งก่อตัวในทรายเปียก เส้นผ่านศูนย์กลางของฟูลกูไรต์แบบท่อไม่เกินสองสามเซนติเมตร ความยาวอาจถึงหลายเมตร พบฟูลกูไรต์ยาว 5-6 เมตร
การศึกษาฟ้าผ่าและไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศโดยทั่วไปเป็นสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจและสำคัญมาก มีการเผยแพร่เอกสารทางวิทยาศาสตร์และบทความยอดนิยมมากมายในหัวข้อนี้ ลิงก์ไปยังเอกสารทบทวนที่ครอบคลุมที่สุดฉบับหนึ่งจะอยู่ท้ายบันทึกของเรา
โดยสรุป ฉันอยากจะทราบว่าฟ้าผ่าเป็นภัยคุกคามร้ายแรงต่อชีวิตมนุษย์ การที่บุคคลหรือสัตว์พ่ายแพ้ด้วยฟ้าผ่ามักเกิดขึ้นในพื้นที่เปิดโล่ง เนื่องจากกระแสไฟฟ้าไหลไปตามเส้นทางที่สั้นที่สุด "พื้นเมฆฝนฟ้าคะนอง" บ่อยครั้งฟ้าผ่าทำลายต้นไม้และการติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้าบนทางรถไฟ ทำให้เกิดไฟไหม้ เป็นไปไม่ได้ที่จะถูกฟ้าผ่าแบบเส้นตรงภายในอาคาร แต่มีความเห็นว่าสิ่งที่เรียกว่าบอลสายฟ้าสามารถทะลุผ่านรอยแตกและหน้าต่างที่เปิดอยู่ได้ ฟ้าผ่าตามปกติเป็นอันตรายต่อเสาอากาศโทรทัศน์และวิทยุที่อยู่บนหลังคาอาคารสูง รวมถึงอุปกรณ์เครือข่าย
เมฆฝนคือมวลน้ำจำนวนมหาศาล กระแสลมทำให้เมฆเคลื่อนตัว และระหว่างการเคลื่อนที่นี้ เมฆเหล่านั้นก็จะมีประจุไฟฟ้า เมื่อประจุนี้มากเกินไป การคายประจุจะเกิดขึ้น ฟ้าแลบซึ่งเราเห็นกระโดดไปมาระหว่างท้องฟ้ากับพื้นโลก ปล่อยเมฆออกมา แต่ในขณะเดียวกันอากาศก็ร้อนขึ้น ส่งผลให้เกิด "การระเบิด" การระเบิดนี้มาพร้อมกับเสียงดังซึ่งเรียกว่าฟ้าร้อง อย่างไรก็ตาม, ทำไมฟ้าร้องถึงไม่ฟังเหมือนตบมือเพียงครั้งเดียว?และ peals ระยะยาว?
มีคำอธิบายง่ายๆ สำหรับเรื่องนี้ สายฟ้าอาจมีความยาวหลายกิโลเมตร และเราจะมองเห็นได้ทันทีและสมบูรณ์ เนื่องจากความเร็วแสงมากกว่าความเร็วเสียงมาก เราจึงได้ยินเสียงฟ้าร้องหลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่งและไม่ใช่ในทันที แต่เป็นเสียงฟ้าร้อง นั่นคือ เสียงฟ้าร้อง
ตอนนี้มันชัดเจนแล้ว ทำไมฟ้าร้องคำรามเสียงดังก้องและด้วยคุณสมบัตินี้ คุณสามารถคำนวณได้ว่าพายุฝนฟ้าคะนองจะอยู่ห่างจากคุณกี่กิโลเมตร ในการทำเช่นนี้ คุณจะต้องนับเวลาระหว่างฟ้าผ่าและเสียงฟ้าร้องครั้งแรก ทุก ๆ สามวินาทีมีค่าเท่ากับหนึ่งกิโลเมตร ดังนั้นคุณต้องหารเวลาที่คำนวณไว้ด้วยสาม และผลลัพธ์ที่ได้คือระยะทางที่ฟ้าผ่าจากคุณอย่างแน่นอน
ในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง ทางที่ดีควรอยู่บ้าน แต่ถ้าเกิดพายุเข้ามาบนถนน ก็ไม่ควรซ่อนตัวไว้ใต้ต้นไม้ไม่ว่าในกรณีใดก็ตาม ดังที่การศึกษาได้แสดงให้เห็นแล้วว่า สายฟ้าฟาดลงบนวัตถุที่มีปลายแหลมสูง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมสายล่อฟ้าจึงถูกสร้างให้ยาวและแหลมคม