ประเภทของพายุฝนฟ้าคะนอง พายุฝนฟ้าคะนอง - เมฆฝนฟ้าคะนองและฟ้าผ่า
ประจุพายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นในเมฆคิวมูลัส - เซลล์พายุฝนฟ้าคะนองที่เกิดขึ้นเนื่องจากความไม่แน่นอนในแนวดิ่ง เหล่านั้น. การไล่ระดับอุณหภูมิในแนวตั้งจะมากกว่าหนึ่งองศาต่อความสูง 100 เมตร และการเคลื่อนที่ในแนวตั้งจะเกิดขึ้น - ในบางสถานที่มีการสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว และในบางสถานที่มีการเลื่อนลง เมื่ออากาศเพิ่มขึ้น จะเข้าสู่สภาวะความดันต่ำ ขยายตัว อุณหภูมิลดลง และอากาศจะอิ่มตัวด้วยไอน้ำ นี่คือลักษณะที่เมฆคิวมูลัสเกิดขึ้น โดยที่ผลึกก่อตัวและประจุจึงสะสม และเพราะว่า ศักยภาพของโลกเป็นศูนย์ จากนั้นความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างเมฆกับโลก - พลังงานไฟฟ้า - ประจุพายุฝนฟ้าคะนอง
พายุฝนฟ้าคะนองเป็นปรากฏการณ์ทางบรรยากาศ ยังไม่ได้รับการศึกษาเท่าที่เราต้องการ อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันว่าพายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นได้ในหลายกรณี:
กรณีแรก. เมื่อชั้นอากาศอุ่นถูกแทนที่ด้วยอากาศเย็น
กรณีที่สอง เมื่อพื้นผิวได้รับความร้อนไม่สม่ำเสมอ เช่น ทะเลและแผ่นดิน.
กรณีที่สาม. เมื่อมีเมฆลอยขึ้นมาอย่างรวดเร็วจากด้านหลังภูเขา
ฟิสิกส์ของกระบวนการก่อตัวของพายุฝนฟ้าคะนองมีดังนี้ - เมฆประกอบด้วยน้ำ น้ำมีอยู่ในสามสถานะ - ของเหลว ก๊าซ และของแข็ง ภายใต้สภาวะปกติ ทุกอย่างเรียบร้อยดี แต่เมื่อหนึ่งในสามสิ่งนี้เกิดขึ้น องค์ประกอบของเมฆก็เปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก แบบฟอร์มน้ำแข็ง พวกเขาเริ่มถูและทำให้เมฆไฟฟ้าเกิดไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้จึงเกิดพลังงานจำนวนมหาศาลซึ่งถูกปล่อยออกมา นี่คือฟ้าร้องและฟ้าผ่า
พายุฝนฟ้าคะนองเป็นปรากฏการณ์ในชั้นบรรยากาศซึ่งมีการปล่อยฟ้าผ่าเกิดขึ้นภายในเมฆหรือระหว่างพื้นผิวโลกกับเมฆ (สิ่งนี้จะมาพร้อมกับปรากฏการณ์เสียง - ฟ้าร้อง)
ประจุก่อตัวขึ้นในเมฆคิวมูโลนิมบัสสีเข้ม ซึ่งเกิดขึ้นจากการสะสมของการระเหยของความชื้น ชั้นอากาศที่เพิ่มขึ้นพร้อมความชื้นจะได้รับความร้อนไม่สม่ำเสมอ
ความชื้นบางส่วนยังคงอยู่ในรูปของหยด ในขณะที่อีกส่วนหนึ่งแข็งตัวเป็นน้ำแข็งชิ้นเล็กๆ
อันเป็นผลมาจากลมแรง หยดและเศษน้ำแข็งเสียดสีกันจนสะสมประจุไฟฟ้า
การสะสมความชื้นในเมฆฝนฟ้าคะนองต้องผ่านสามขั้นตอน ได้แก่ คิวมูลัส เมฆสุก และขั้นตอนสุดท้าย - เมฆถล่มและฝนตก
พายุฝนฟ้าคะนองเริ่มต้นด้วยการปรากฏตัวของเมฆคิวมูลัสธรรมดา ภายใต้เงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อการก่อตัวมันจะเติบโตทั้งความสูงและความกว้าง ภายในก้อนเมฆ กระแสลมอุ่นพุ่งสูงขึ้นจากล่างขึ้นบน ในกรณีนี้ หยดน้ำที่เล็กที่สุดจะรวมกันเป็นหยดน้ำที่ใหญ่ขึ้น ที่ด้านบนสุดของเมฆซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ หยดน้ำจะกลายเป็นผลึกน้ำแข็ง ซึ่งค่อยๆ ใหญ่ขึ้นและเริ่มตกลงมา ในกรณีนี้ การแยกประจุจะเกิดขึ้นในกลุ่มเมฆที่ก่อตัว สันนิษฐานว่าเมื่อผลึกน้ำแข็งถู ผลึกที่ใหญ่กว่าและหนักกว่าจะมีประจุลบ ในขณะที่ผลึกน้ำแข็งที่เล็กกว่าและเบากว่าจะมีประจุบวก อันใหญ่ตกลงเร็วกว่าอันเล็ก นี่คือลักษณะการแยกประจุเชิงพื้นที่เกิดขึ้นในคลาวด์ ที่ด้านล่างของเมฆซึ่งมีอุณหภูมิสูงกว่าจุดเยือกแข็ง ผลึกน้ำแข็งจะละลาย แต่ประจุของหยดน้ำที่เกิดขึ้นนั้นไม่ได้หายไปไหน เมื่อประจุไฟฟ้ามีขนาดใหญ่เพียงพอ จะเกิดการปล่อยฟ้าผ่าระหว่างด้านล่างและด้านบนของเมฆ การคายประจุยังสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างเมฆกับพื้นดิน แต่โดยปกติแล้วฟ้าผ่าดังกล่าวจะมีสัดส่วนไม่เกินหนึ่งในสาม นอกจากนี้ M.V. Lomonosov ยอมรับว่าแม้ในสภาพอากาศแห้ง อากาศก็ยังถูกไฟฟ้าดูด เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ามีไอออนที่มีประจุบวกและลบในอากาศซึ่งเกิดจากรังสีคอสมิก
ตามความเข้าใจของเรา พายุฝนฟ้าคะนองคือเมื่อมีฟ้าร้องและฟ้าผ่า จึงไม่ยากที่จะคาดเดาว่าพายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นเมื่อไฟฟ้าสะสมในชั้นบรรยากาศ คำถามหลักก็คือ ไฟฟ้าในบรรยากาศนี้มาจากไหน? คำถามที่น่าสนใจนี้มีการศึกษาที่โรงเรียนระหว่างเรียนวิชาฟิสิกส์วิชาเลือก ที่นี่คุณสามารถอ่านรายละเอียดและชัดเจนเกี่ยวกับการก่อตัวของเมฆฝนฟ้าคะนองและกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศในนั้น รวมถึงทำไมและทำไมกระแสไฟฟ้าจึงกลายเป็นฟ้าผ่าและฟ้าร้อง เนื้อหาถูกนำเสนอในลักษณะที่เข้าถึงได้ เป็นวิทยาศาสตร์ และสื่อสารมวลชน เนื้อหาของบทเรียนได้รับการพัฒนาโดยเฉพาะสำหรับนักเรียนมัธยมปลาย ซึ่งหมายความว่าคนทั่วไปที่อยู่ห่างไกลจากวิชาฟิสิกส์ควรเข้าใจได้
จากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ พายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นจากความต่างศักย์ (บวก, ลบ) ในตัวเมฆเอง ภายในเมฆ และระหว่างเมฆกับพื้นผิวโลก แต่ฉันชอบความเชื่อของชาวสลาฟเกี่ยวกับนักบุญเอเลียสซึ่งขี่เกวียนข้ามท้องฟ้า เกวียนของเขาถูกลากด้วยม้าที่ลุกเป็นไฟ และในมือของเขามีไม้เท้าลงโทษ ด้วยไม้เท้านี้เขาโจมตีวิญญาณชั่วร้าย นั่นคือสาเหตุที่มีความเชื่อกันว่าคุณไม่สามารถนั่งใต้ต้นไม้หรือในน้ำในช่วงพายุฝนฟ้าคะนองได้ เนื่องจากปีศาจซ่อนตัวจากความโกรธเกรี้ยวของนักบุญ แต่สิ่งนี้ใช้ไม่ได้กับต้นวอลนัท เนื่องจากเป็นกิ่งวอลนัทที่ทำให้ปีศาจกลัว
พายุฝนฟ้าคะนองเป็นปรากฏการณ์ทางบรรยากาศที่เกิดขึ้นเมื่อพายุฝนฟ้าคะนองหรือเมฆคิวมูลัสชนกันหรือกับพื้นผิวโลกและทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า (ฟ้าผ่า) ปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดเหตุการณ์นี้คือกลไกของการพาอากาศ หรือพูดง่ายๆ ก็คือ การเกิดกระแสความร้อน ซึ่งอากาศอุ่นจะถูกแทนที่ด้วยอากาศเย็น
พายุฝนฟ้าคะนองเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดฟ้าผ่าและฟ้าร้อง ฝนไม่จำเป็นแต่มักเกิดขึ้นบ่อยที่สุด ฟ้าร้องและฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์เดียวกันของการปล่อยประจุไฟฟ้า ฟ้าแลบคือแสงที่มาหาเราจากบริเวณที่ระบายนี้ และฟ้าร้อง คือเสียงที่มาหาเราจากบริเวณที่ระบายนี้
การปล่อยประจุไฟฟ้าเกิดขึ้นเนื่องจากความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างพื้นดินกับเมฆหรือระหว่างเมฆสองก้อนที่แตกต่างกัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมฆบางก้อนมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก และก้อนอื่นๆ มีประจุลบ โลกมีศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์ ดังนั้นฟ้าผ่าจึงลงสู่พื้นจากทั้งเมฆเหล่านั้นและจากเมฆอื่นๆ
เมฆที่มีประจุไฟฟ้าเกิดจากการสะสมของหยดน้ำที่ควบแน่นในสารแขวนลอย เมื่อหยดเหล่านี้เสียดสีกับอากาศ ไอออนที่มีประจุของไนโตรเจนและออกซิเจนจะถูกสร้างขึ้น ไอออนเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นประจุบวกหรือประจุลบ สิ่งนี้จะถูกกำหนดแบบสุ่มในระยะเริ่มแรก หากไอออนที่มีประจุบวกมีอิทธิพลเหนือกว่าตั้งแต่ต้น ก็จะเกิดเฉพาะไอออนที่มีประจุบวกเท่านั้นในบริเวณชั้นบรรยากาศนี้
หลังจากนั้นครู่หนึ่ง เมฆจะมีประจุรุนแรงมาก และเริ่มรู้สึกถึงสนามไฟฟ้าของกันและกัน และหากไม่มีเมฆที่มีประจุตรงกันข้ามอยู่ใกล้ๆ สนามไฟฟ้าของเมฆนี้จะเริ่มรู้สึกถึงโลกที่ไม่มีประจุ แต่อากาศระหว่างเมฆและระหว่างเมฆกับพื้นดินไม่ใช่ตัวนำกระแสไฟฟ้า ดังนั้นประจุไฟฟ้าจึงไม่สามารถไหลจากเมฆหนึ่งไปยังอีกก้อนหนึ่งหรือลงสู่พื้นดินได้อย่างเท่าเทียมกันในทันที ดังนั้นอากาศแห้งระหว่างเมฆ (หรือเมฆกับพื้นดิน) จึงเริ่มอยู่ในสนามไฟฟ้าขนาดใหญ่ ซึ่งถูกสร้างขึ้นระหว่างเมฆทั้งสอง (หรือเมฆกับพื้นดิน) แรงดันไฟฟ้าของสนามนี้เพิ่มขึ้นอย่างมากจนเริ่มดึงอิเล็กตรอนออกจากเปลือกนอกของอะตอมอากาศแห้ง อิเล็กตรอนที่ฉีกขาดเหล่านี้จะถูกเร่งในสนามไฟฟ้าอย่างแรงจนพวกมันโจมตีอะตอมข้างเคียงและฉีกอิเล็กตรอนของพวกมันออกไปด้วย และอิเล็กตรอนเหล่านี้ก็มีจำนวนเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ช่องทางถูกสร้างขึ้นในอากาศ ซึ่งกระแสน้ำจะเพิ่มขึ้นเหมือนหิมะถล่ม ช่องนี้ค้นหาผ่านอากาศแบบสุ่มและอาจสุ่มแยกออกเป็นหลายช่อง แต่สุดท้ายแล้วเขาก็จะยังคงเชื่อมโยงเมฆที่มีประจุต่างกันสองก้อนหรือเมฆที่มีประจุเข้ากับโลก ประจุที่ไหลผ่านช่องทางนี้ไหลจากเมฆหนึ่งไปอีกก้อนหนึ่งหรือลงสู่พื้นดินและเมฆก็กลับมาเป็นกลางอีกครั้ง
หลังจากนั้นกระบวนการชาร์จจะสามารถกลับมาทำงานต่อได้หากหยดน้ำที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าค่าวิกฤติยังคงค้างอยู่ในเมฆเหล่านี้ ดังนั้นหลังฝนตกจึงไม่มีพายุฝนฟ้าคะนอง ท้ายที่สุดแล้ว หยดน้ำขนาดใหญ่ทั้งหมดยังคงขยายใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ และไม่สามารถลอยอยู่ในอากาศและตกลงมาได้อีกต่อไป เมฆจะปราศจากหยดบางขนาด
เห็นได้ชัดว่าสายฟ้าฟาดระหว่างเมฆสองก้อนเป็นหลัก สายฟ้าฟาดลงพื้นนั้นหายากมาก
ทำไมฟ้าผ่าจึงมาจากฟ้าผ่า?
อิเล็กตรอนที่เข้าสู่ไอออนที่มีประจุบวกจะยังคงอยู่ตรงนั้น และไอออนดังกล่าวจะกลายเป็นอะตอมที่เป็นกลางอีกครั้ง ในกรณีนี้ พลังงานของอิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกมาในรูปของโฟตอนตั้งแต่หนึ่งโฟตอนขึ้นไปที่มีความยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบสุ่ม คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (โฟตอน) ที่ปล่อยออกมาเหล่านี้ส่วนใหญ่อยู่ในช่วงอัลตราไวโอเลต แต่บางส่วนก็อยู่ในช่วงที่มองเห็นได้เช่นกัน เราเห็นพวกมันเป็นแสงสีขาว นั่นคือส่วนผสมของความยาวคลื่นต่างๆ ในช่วงที่มองเห็นได้
ทำไมฟ้าร้องจึงดังในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง?
ไอออนที่มีประจุจะถูกเร่งในสนามไฟฟ้าให้มีความเร็วเหนือเสียง ผลที่ได้คือคลื่นเสียงธรรมดา
เราทุกคนศึกษาปรากฏการณ์บรรยากาศนี้ในโรงเรียนและรู้ว่ามันเกิดขึ้นเมื่ออากาศอุ่นถูกแทนที่และถูกยกขึ้นโดยแนวปะทะความเย็น คำถามนี้มักถูกถามโดยเด็กเล็ก และเป็นเรื่องยากที่จะตอบสำหรับเด็กที่ไม่ได้เรียนวิชาฟิสิกส์
สิ่งนี้ชัดเจนกว่าในวิกิพีเดีย
ฉันคิดว่าเราทุกคนเห็นในชั้นเรียนฟิสิกส์ที่โรงเรียนเกี่ยวกับเครื่องไฟฟ้าสถิตและการคายประจุระหว่างลูกบอลอิเล็กโทรด พายุฝนฟ้าคะนองก็เหมือนกัน มีขนาดใหญ่กว่าและมีพลังมากกว่าหลายล้านเท่าเท่านั้น
พายุฝนฟ้าคะนองคือการรวมกันของสองปรากฏการณ์ - ฟ้าผ่าและฟ้าร้อง ฟ้าร้องเป็นสิ่งที่เข้าใจได้ - เสียงแตกจากการคายประจุที่เกิดขึ้น และฟ้าผ่าเป็นการสังเกตด้วยสายตาของการปลดปล่อยนี้ การปล่อยประจุนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความต่างศักย์บนพื้นผิวโลกและกระแสไฟฟ้าที่สะสมอยู่ในเมฆ
ไม่นานมานี้ท้องฟ้าแจ่มใสก็ถูกปกคลุมไปด้วยเมฆ ฝนหยดแรกตกลงมา และในไม่ช้าธาตุต่างๆ ก็แสดงพลังให้กับโลก ฟ้าร้องและฟ้าผ่าทะลุท้องฟ้าที่มีพายุ ปรากฏการณ์ดังกล่าวมาจากไหน? เป็นเวลาหลายศตวรรษแล้วที่มนุษยชาติได้เห็นการสำแดงพลังอันศักดิ์สิทธิ์ในตัวพวกเขา วันนี้เราจึงได้ทราบถึงการเกิดปรากฏการณ์ดังกล่าวแล้ว
ต้นกำเนิดของเมฆฝนฟ้าคะนอง
เมฆปรากฏขึ้นบนท้องฟ้าจากการควบแน่นที่เพิ่มขึ้นเหนือพื้นดินและลอยอยู่บนท้องฟ้า เมฆก็หนักและใหญ่ขึ้น พวกเขานำ “เอฟเฟกต์พิเศษ” ทั้งหมดที่มาพร้อมกับสภาพอากาศเลวร้ายติดตัวไปด้วย
เมฆฟ้าร้องแตกต่างจากเมฆทั่วไปตรงที่พวกมันมีประจุไฟฟ้า นอกจากนี้ ยังมีเมฆที่มีประจุบวก และก็มีเมฆที่มีประจุลบอีกด้วย
เพื่อทำความเข้าใจว่าฟ้าร้องและฟ้าผ่ามาจากไหน คุณต้องลอยให้สูงขึ้นเหนือพื้นดิน บนท้องฟ้าที่ไม่มีอุปสรรคในการบินอย่างอิสระลมจะพัดแรงกว่าบนพื้นดิน พวกเขาคือผู้ที่กระตุ้นให้เกิดประจุในเมฆ
กำเนิดของฟ้าร้องและฟ้าผ่าสามารถอธิบายได้ด้วยน้ำเพียงหยดเดียว มีประจุไฟฟ้าบวกอยู่ตรงกลางและมีประจุลบอยู่ด้านนอก ลมก็แหลกเป็นชิ้นๆ หนึ่งในนั้นยังคงมีประจุลบและมีน้ำหนักน้อยกว่า หยดที่มีประจุบวกที่หนักกว่าจะก่อตัวเป็นก้อนเมฆเดียวกัน
ฝนตกและไฟฟ้า
ก่อนที่ฟ้าร้องและฟ้าผ่าจะปรากฏขึ้นในท้องฟ้าที่มีพายุ ลมจะแยกเมฆออกเป็นประจุบวกและประจุลบ ฝนตกลงมาบนพื้นต้องใช้ไฟฟ้าบางส่วนไปด้วย แรงดึงดูดเกิดขึ้นระหว่างเมฆกับพื้นผิวโลก
ประจุลบของเมฆจะดึงดูดประจุบวกบนพื้น แรงดึงดูดนี้จะตั้งอยู่เท่าๆ กันบนพื้นผิวทั้งหมดที่มีการยกสูงและนำกระแส
และตอนนี้ฝนก็สร้างเงื่อนไขทั้งหมดสำหรับการปรากฏตัวของฟ้าร้องและฟ้าผ่า ยิ่งวัตถุอยู่สูงเท่าไร สายฟ้าก็จะทะลุผ่านเข้าไปได้ง่ายขึ้นเท่านั้น
ต้นกำเนิดของฟ้าผ่า
สภาพอากาศได้เตรียมเงื่อนไขทั้งหมดที่จะช่วยให้เอฟเฟกต์ทั้งหมดปรากฏขึ้น เธอสร้างเมฆที่มีฟ้าร้องและฟ้าแลบมา
หลังคาที่มีประจุไฟฟ้าลบจะดึงดูดประจุบวกของวัตถุที่สูงส่งที่สุด กระแสไฟฟ้าด้านลบของมันจะลงสู่พื้น
สิ่งที่ตรงกันข้ามทั้งสองนี้มีแนวโน้มที่จะดึงดูดซึ่งกันและกัน ยิ่งมีไฟฟ้าอยู่ในเมฆมากเท่าไรก็ยิ่งอยู่ในวัตถุที่อยู่สูงที่สุดมากขึ้นเท่านั้น
เมื่อสะสมอยู่ในเมฆ กระแสไฟฟ้าสามารถทะลุชั้นอากาศที่อยู่ระหว่างมันกับวัตถุได้ และสายฟ้าที่ส่องประกายจะปรากฏขึ้นและฟ้าร้องจะฟ้าร้อง
สายฟ้าพัฒนาอย่างไร
เมื่อเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง ฟ้าแลบและฟ้าร้องก็ตามมาไม่หยุดหย่อน ส่วนใหญ่แล้วประกายไฟจะมาจากเมฆที่มีประจุลบ มันค่อยๆพัฒนา
ขั้นแรก กระแสอิเล็กตรอนเล็กๆ จะไหลจากเมฆผ่านช่องทางที่มุ่งสู่พื้นดิน ในบริเวณเมฆแห่งนี้ อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงสะสมอยู่ ด้วยเหตุนี้อิเล็กตรอนจึงชนกับอะตอมของอากาศและสลายพวกมัน ได้รับนิวเคลียสส่วนบุคคลเช่นเดียวกับอิเล็กตรอน ฝ่ายหลังก็รีบลงไปที่พื้น ในขณะที่พวกมันเคลื่อนที่ไปตามช่อง อิเล็กตรอนปฐมภูมิและทุติยภูมิทั้งหมดจะแยกอะตอมอากาศที่ขวางทางออกเป็นนิวเคลียสและอิเล็กตรอนอีกครั้ง
กระบวนการทั้งหมดเป็นเหมือนหิมะถล่ม มันกำลังเคลื่อนตัวขึ้น อากาศร้อนขึ้นและค่าการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้น
กระแสไฟฟ้าจากเมฆไหลลงสู่พื้นดินมากขึ้นเรื่อยๆ ด้วยความเร็ว 100 กม./วินาที ในขณะนี้ สายฟ้าแลบลงมาที่พื้น ไปตามถนนสายนี้ที่ผู้นำวางไว้ ไฟฟ้าเริ่มไหลเร็วยิ่งขึ้น เกิดการปลดปล่อยพลังมหาศาลออกมา เมื่อถึงจุดสูงสุด การคายประจุจะลดลง ช่องที่ได้รับความร้อนจากกระแสอันทรงพลังดังกล่าวเรืองแสง และฟ้าแลบก็ปรากฏให้เห็นในท้องฟ้า การปลดปล่อยดังกล่าวใช้เวลาไม่นาน
หลังจากการปลดประจำการครั้งแรก ครั้งที่สองมักจะติดตามไปตามช่องทางที่วางไว้
ฟ้าร้องปรากฏขึ้นได้อย่างไร?
ฟ้าร้อง ฟ้าผ่า และฝน แยกจากกันไม่ได้ในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง
ฟ้าร้องเกิดขึ้นด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้ กระแสในช่องฟ้าผ่าเกิดขึ้นเร็วมาก อากาศจะร้อนมาก สิ่งนี้ทำให้มันขยายตัว
มันเกิดขึ้นเร็วมากจนดูเหมือนระเบิด แรงสั่นสะเทือนเช่นนี้ทำให้อากาศสั่นสะเทือนอย่างรุนแรง การสั่นสะเทือนเหล่านี้ทำให้เกิดเสียงดัง นี่คือที่มาของฟ้าแลบและฟ้าร้อง
ทันทีที่กระแสไฟฟ้าจากคลาวด์ถึงพื้นและหายไปจากช่องก็จะเย็นลงอย่างรวดเร็ว การอัดอากาศยังทำให้เกิดเสียงฟ้าร้องอีกด้วย
ยิ่งฟ้าผ่าผ่านช่องทางมากเท่าไร (มีได้ถึง 50 ดวง) ยิ่งอากาศสั่นสะเทือนนานขึ้น เสียงนี้สะท้อนจากวัตถุและเมฆ และเกิดเสียงสะท้อน
เหตุใดจึงมีช่วงเวลาระหว่างฟ้าผ่าและฟ้าร้อง?
ในพายุฝนฟ้าคะนอง ฟ้าแลบตามมาด้วยฟ้าร้อง ความล่าช้าจากฟ้าผ่าเกิดขึ้นเนื่องจากความเร็วในการเคลื่อนที่ที่แตกต่างกัน เสียงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วค่อนข้างต่ำ (330 เมตร/วินาที) ซึ่งเร็วกว่าการเคลื่อนที่ของเครื่องบินโบอิ้งสมัยใหม่เพียง 1.5 เท่า ความเร็วแสงมากกว่าความเร็วเสียงมาก
ด้วยช่วงเวลานี้ จึงเป็นไปได้ที่จะระบุได้ว่าฟ้าผ่าและฟ้าร้องที่แวบวับอยู่ห่างจากผู้สังเกตการณ์มากเพียงใด
ตัวอย่างเช่น ถ้า 5 วินาทีผ่านไประหว่างฟ้าผ่าและฟ้าร้อง นั่นหมายความว่าเสียงเดินทางได้ 330 เมตร 5 ครั้ง เมื่อคูณแล้ว จะคำนวณได้ง่ายว่าฟ้าผ่าจากผู้สังเกตอยู่ที่ระยะ 1,650 ม. หากพายุฝนฟ้าคะนองพัดผ่านเข้ามาใกล้บุคคลมากกว่า 3 กม. ถือว่าอยู่ใกล้ ถ้าระยะทางไกลออกไปตามลักษณะของฟ้าแลบและฟ้าร้อง แสดงว่าพายุฝนฟ้าคะนองอยู่ไกลออกไป
สายฟ้าเป็นตัวเลข
นักวิทยาศาสตร์ได้ดัดแปลงฟ้าร้องและฟ้าผ่า และผลการวิจัยของพวกเขาจะถูกนำเสนอต่อสาธารณะ
พบว่าความต่างศักย์ที่เกิดขึ้นก่อนฟ้าผ่ามีถึงหลายพันล้านโวลต์ ความแรงของกระแสไฟฟ้าในขณะที่คายประจุถึง 100,000 A
อุณหภูมิในช่องจะร้อนสูงถึง 30,000 องศาและสูงกว่าอุณหภูมิบนพื้นผิวดวงอาทิตย์ จากเมฆสู่พื้น ฟ้าผ่าเดินทางด้วยความเร็ว 1,000 กม./วินาที (ใน 0.002 วินาที)
ช่องทางภายในที่กระแสไหลผ่านไม่เกิน 1 ซม. แม้ว่าช่องที่มองเห็นจะสูงถึง 1 ม.
มีพายุฝนฟ้าคะนองประมาณ 1,800 ลูกเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องทั่วโลก โอกาสถูกฟ้าผ่าตายคือ 1:2000000 (เท่ากับตายจากการตกเตียง) โอกาสที่จะเห็นบอลสายฟ้าคือ 1 ใน 10,000
บอลสายฟ้า
บนเส้นทางศึกษาว่าฟ้าร้องและฟ้าผ่ามาจากไหนในธรรมชาติ ปรากฏการณ์ที่ลึกลับที่สุดคือบอลสายฟ้า การปล่อยประจุไฟแบบกลมเหล่านี้ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างถี่ถ้วน
ส่วนใหญ่รูปร่างของสายฟ้าจะมีลักษณะคล้ายลูกแพร์หรือแตงโม ใช้เวลานานหลายนาที ปรากฏในช่วงปลายพายุฝนฟ้าคะนองเป็นก้อนสีแดง มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 10 ถึง 20 ซม. ลูกบอลสายฟ้าที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยถ่ายภาพมานั้นมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10 เมตร มันส่งเสียงหึ่ง, ฟู่.
อาจหายไปอย่างเงียบๆ หรือมีชนเล็กน้อย ทำให้เกิดกลิ่นไหม้และควัน
การเคลื่อนที่ของสายฟ้าไม่ได้ขึ้นอยู่กับลม พวกมันถูกดึงเข้าไปในพื้นที่ปิดผ่านทางหน้าต่าง ประตู และแม้แต่รอยแตกร้าว หากสัมผัสกับบุคคลจะทำให้เกิดแผลไหม้อย่างรุนแรงและอาจถึงแก่ชีวิตได้
จนถึงขณะนี้ ยังไม่ทราบสาเหตุของการปรากฏตัวของบอลสายฟ้า อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ข้อพิสูจน์ถึงต้นกำเนิดอันลึกลับของมัน กำลังดำเนินการวิจัยในพื้นที่นี้ซึ่งสามารถอธิบายสาระสำคัญของปรากฏการณ์นี้ได้
เมื่อทำความคุ้นเคยกับปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น ฟ้าร้องและฟ้าผ่า คุณจะเข้าใจกลไกของการเกิดขึ้นได้ นี่เป็นกระบวนการทางกายภาพและเคมีที่ค่อนข้างซับซ้อนและสม่ำเสมอ เป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่น่าสนใจที่สุดที่เกิดขึ้นทุกที่และส่งผลกระทบต่อเกือบทุกคนบนโลก นักวิทยาศาสตร์ได้ไขความลึกลับของฟ้าผ่าเกือบทุกประเภทและวัดได้แม้กระทั่ง บอลสายฟ้าในวันนี้เป็นเพียงความลึกลับที่ยังไม่แก้ของธรรมชาติในด้านการก่อตัวของปรากฏการณ์ทางธรรมชาติดังกล่าว
สั่งซื้อหนังสือโซลูชันและจะวางจำหน่ายบนเว็บไซต์เร็วๆ นี้
- ด้านบวกของการเข้าร่วมการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกของโรงเรียน
อำนวยความสะดวกในการเข้ามหาวิทยาลัย คุณสามารถให้เป้าหมายสูงสุดของกระบวนการศึกษาทั้งหมดแก่ลูกของคุณได้ ซึ่งจะทำให้เขามั่นใจว่าจำเป็นต้องได้รับการศึกษาที่ดี พ่อแม่มักจะบอกลูกว่าถ้าเรียนไม่ดี อนาคตจะไม่สามารถประกอบอาชีพดีๆ ได้ และจะกลายเป็นภารโรง - ลักษณะเฉพาะของโภชนาการของเด็กนักเรียน
มื้ออาหารที่โรงเรียนควรจัดอย่างดี นักเรียนจะต้องได้รับอาหารกลางวันและอาหารเช้าร้อนๆ ในโรงอาหาร ช่วงเวลาระหว่างมื้อแรกและมื้อที่สองไม่ควรเกินสี่ชั่วโมง ทางเลือกที่ดีที่สุดควรให้เด็กรับประทานอาหารเช้าที่บ้าน โดยที่โรงเรียน เขาจะรับประทานอาหารเช้ามื้อที่สอง - ความก้าวร้าวของเด็กที่โรงเรียนและความยากลำบากในกระบวนการเรียนรู้
มีความสัมพันธ์บางอย่างเกิดขึ้นระหว่างความก้าวร้าวในวัยเด็กและความยากลำบากในกระบวนการเรียนรู้ นักเรียนทุกคนอยากมีเพื่อนที่โรงเรียน มีผลการเรียนดีและมีผลการเรียนดี เมื่อเด็กไม่ทำเช่นนี้ เขาจะทำสิ่งที่ก้าวร้าว ทุกพฤติกรรมมุ่งเป้าไปที่บางสิ่งและมีความหมาย - คำแนะนำจากนักจิตวิทยาถึงผู้ปกครอง
ในการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกและการแข่งขันทุกประเภท ก่อนอื่นเด็กจะต้องแสดงออกและตระหนักรู้ในตัวเอง ผู้ปกครองควรสนับสนุนบุตรหลานของตนอย่างแน่นอนหากเขาหลงใหลในการแข่งขันทางปัญญา เป็นสิ่งสำคัญสำหรับเด็กที่จะต้องยอมรับว่าตนเองเป็นส่วนหนึ่งของสังคมแห่งปัญญาชนซึ่งมีอารมณ์การแข่งขันเกิดขึ้นและเด็กจะเปรียบเทียบความสำเร็จของเขา - เด็กไม่ยอมกินอาหารในโรงอาหารของโรงเรียน
เด็กจู้จี้จุกจิกอาจไม่ชอบอาหารโรงเรียน บ่อยครั้งนี่เป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดที่ทำให้เด็กนักเรียนปฏิเสธที่จะกินอาหาร ทุกอย่างเกิดขึ้นเพราะเมนูที่โรงเรียนไม่ได้คำนึงถึงรสชาติที่ต้องการของเด็กแต่ละคน ที่โรงเรียนจะไม่มีใครแยกผลิตภัณฑ์ใด ๆ ออกจากอาหารของเด็กแต่ละคนเพื่อที่จะได้ - พ่อแม่รู้สึกอย่างไรกับโรงเรียน?
เพื่อให้เข้าใจถึงความรู้สึกของผู้ปกครองเกี่ยวกับโรงเรียน สิ่งสำคัญคือต้องจำแนกลักษณะของผู้ปกครองยุคใหม่ก่อน ซึ่งประเภทอายุมีความหลากหลายมาก อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ ส่วนใหญ่เป็นผู้ปกครองที่อยู่ในรุ่นยุคซึ่งเป็นช่วงเวลาที่ยากลำบากสำหรับประชากรทั้งหมด - ชุดนักเรียน
การรวมตัวในโรงเรียนครั้งแรกยังคงอยู่ในความทรงจำของเราแต่ละคนตลอดไป ผู้ปกครองเริ่มซื้อเครื่องใช้สำนักงานที่จำเป็นทั้งหมดตั้งแต่เดือนสิงหาคม คุณลักษณะหลักของโรงเรียนคือชุดนักเรียน ต้องเลือกเครื่องแต่งกายอย่างระมัดระวังเพื่อให้นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 รู้สึกมั่นใจ การนำชุดนักเรียนมาใช้นั้นมีเหตุผลหลายประการ
เรียนเด็กนักเรียนและนักเรียน!
ขณะนี้ บนเว็บไซต์ คุณสามารถใช้บทคัดย่อ รายงาน เอกสารสรุป รายวิชา และวิทยานิพนธ์มากกว่า 20,000 รายการ ส่งผลงานใหม่ของคุณมาให้เรา แล้วเราจะเผยแพร่อย่างแน่นอน มาสร้างผลงานเรียงความของเรากันต่อ!!!
คุณตกลงที่จะส่งบทคัดย่อของคุณ (อนุปริญญา, งานตามหลักสูตร ฯลฯ ) หรือไม่?
ขอบคุณสำหรับการสนับสนุนคอลเลกชัน!พายุฝนฟ้าคะนองปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ
วันที่เพิ่ม: กันยายน 2011
ทุกคนควรรู้เรื่องนี้
พายุเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นพร้อมกับฟ้าผ่าและฟ้าร้อง ลมกระโชกแรง ฝนตก บางครั้งลูกเห็บและพายุ พายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นในเมฆคิวมูโลนิมบัสที่ทรงพลัง มีพายุฝนฟ้าคะนองทางด้านหน้า (ระหว่างทางผ่านของแนวร้อนหรือเย็น) และพายุฝนฟ้าคะนองมวลภายใน (อันเป็นผลมาจากความร้อนของอากาศในท้องถิ่น) โดยปกติแล้วพายุฝนฟ้าคะนองจะเกิดขึ้นในฤดูร้อน ไม่ค่อยเกิดในฤดูหนาว มักเกิดขึ้นระหว่าง 15.00 ถึง 18.00 น. แม้ว่าจะเริ่มในตอนเช้าก็ตาม ระยะเวลาเฉลี่ยประมาณ 2 ชั่วโมง ยาวที่สุดคือ 18-19 ชั่วโมง
พายุ.
ฟ้าผ่าคือการคายประจุไฟฟ้าสถิตของเมฆคิวมูลัส พร้อมด้วยแสงวาบวาบและเสียงที่คมชัด (ฟ้าร้อง)
ฟ้าผ่าเกิดขึ้นเนื่องจากการสร้างความต่างศักย์ไฟฟ้า (บางครั้งสูงถึงหลายล้านโวลต์) ระหว่างส่วนต่างๆ ของเมฆ ระหว่างเมฆสองก้อน หรือระหว่างเมฆกับพื้นดิน ความยาวของฟ้าผ่าขึ้นอยู่กับความสูงของเมฆและมีระยะตั้งแต่ 2-50 กม. ความแรงของฟ้าผ่าในปัจจุบันสูงถึง 200,000 แอมแปร์ อุณหภูมิในช่องฟ้าผ่าอาจสูงถึง 30,000 องศา
เมื่อถูกฟ้าผ่า ต้นไม้จะแยกออกและอาจลุกไหม้ได้ การแตกของไม้เกิดขึ้นเนื่องจากการระเบิดภายในอันเนื่องมาจากการก่อตัวของไอน้ำจากน้ำในเนื้อไม้ทันที
ฟ้าผ่าโดยตรงต่อบุคคลมักเป็นอันตรายถึงชีวิต ทุกปี มีผู้เสียชีวิตจากฟ้าผ่าประมาณ 3,000 รายทั่วโลก
การปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตมักจะเป็นไปตามเส้นทางที่มีความต้านทานไฟฟ้าน้อยที่สุด เนื่องจากระยะห่างระหว่างวัตถุที่สูงที่สุดในบรรดาวัตถุที่คล้ายกันและเมฆคิวมูลัสนั้นน้อยกว่า ความต้านทานไฟฟ้าก็เล็กลงเช่นกัน ด้วยเหตุนี้ ฟ้าผ่าจะโจมตีวัตถุที่สูงที่สุด (และแคบที่สุด) ก่อน (เสา ต้นไม้ อาคารสูง ที่รองรับสายไฟ ฯลฯ)
ฟ้าผ่าทำให้เกิดเพลิงไหม้และเสียชีวิต ในยุโรปมีผู้เสียชีวิตจากสิ่งเหล่านี้ประมาณ 40 คนทุกปีในอเมริกาตัวเลขนี้คือ 200-230 คน
ในปีพ.ศ. 2505 เรือ Arugarri ของอังกฤษถูกไฟไหม้จากฟ้าผ่าและจมลงพร้อมกับทุกคนบนเรือ ในปี 1963 ฟ้าผ่าบนเครื่องบินโบอิ้ง 707 ของอเมริกา ทำให้เกิดไฟไหม้บนเครื่อง เครื่องบินตก และผู้โดยสารและลูกเรือทั้งหมดเสียชีวิต
ฟ้าร้อง.
ฟ้าร้อง- ปรากฏการณ์เสียงในบรรยากาศที่มาพร้อมกับการปล่อยฟ้าผ่า ฟ้าร้องคือการสั่นสะเทือนของอากาศภายใต้อิทธิพลของความกดอากาศที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามแนวฟ้าผ่าเนื่องจากความร้อนถึงประมาณ 30,000 ° C เสียงฟ้าร้องเกิดขึ้นเนื่องจากการที่ฟ้าผ่ามีความยาวมากและเสียงจากส่วนต่างๆ ของมันไปไม่ถึงหูของผู้สังเกตในเวลาเดียวกัน นอกจากนี้ การสะท้อนของเสียงยังก่อให้เกิดเสียงฟ้าร้องด้วย และเพราะด้วย การหักเหของแสงคลื่นเสียงเดินทางไปตามเส้นทางต่างๆ และมาพร้อมกับความล่าช้าต่างๆ ความดังของฟ้าร้องสามารถสูงถึง 120 เดซิเบล
ด้วยการวัดช่วงเวลาระหว่างฟ้าแลบและการตบมือของฟ้าร้อง คุณสามารถกำหนดระยะทางที่พายุฝนฟ้าคะนองตั้งอยู่ได้ เนื่องจากความเร็วแสงสูงมากเมื่อเทียบกับความเร็วเสียงจึงละเลยได้ โดยคำนึงถึงเฉพาะความเร็วของเสียงซึ่งอยู่ที่ประมาณ 340 เมตรต่อวินาที ดังนั้น โดยการคูณเวลาระหว่างฟ้าแลบและเสียงฟ้าร้องตบมือเป็นวินาทีด้วยค่านี้ เราสามารถตัดสินความใกล้เคียงของพายุฝนฟ้าคะนองได้ ไม่ว่าพายุฝนฟ้าคะนองจะเข้าใกล้ผู้สังเกตหรือไม่ (ระยะห่างระหว่างฟ้าผ่าและฟ้าร้องลดลง) หรือกำลังเคลื่อนตัว ออกไป (ช่วงเวลาเพิ่มขึ้น) โดยปกติแล้ว ฟ้าร้องสามารถได้ยินได้ในระยะไกลถึง 15-20 กิโลเมตร ดังนั้นหากผู้สังเกตการณ์เห็นฟ้าผ่าแต่ไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้อง พายุฝนฟ้าคะนองจะอยู่ห่างออกไปอย่างน้อย 20 กิโลเมตร
ในระหว่างที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนองหรือหลังจากพายุสิ้นสุดลง ปรากฏการณ์บรรยากาศที่หายากอย่างยิ่ง - บอลสายฟ้า - อาจเกิดขึ้นได้ บอลสายฟ้า คือ บอลเรืองแสงสีน้ำเงิน เขียว เหลือง หรือแดง มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 20 เซนติเมตร ลอยช้าๆ พร้อมกระแสลม มักปรากฏในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนองหรือหลังพายุฝนฟ้าคะนอง
ไม่ได้มีการศึกษาธรรมชาติของการเกิดปรากฏการณ์นี้ในทางปฏิบัติ “อายุการใช้งาน” ของลูกบอลสายฟ้านั้นมาจากหลายวินาทีถึงหลายนาที หลังจากนั้นจะหายไปอย่างไร้ร่องรอยหรือระเบิด ซึ่งอาจนำไปสู่ไฟไหม้หรือเสียชีวิตได้
หนึ่งในกรณีที่น่าเศร้าของวิทยาศาสตร์รัสเซียมีความเกี่ยวข้องกับการปรากฏตัวของสายฟ้าลูกนี้อย่างแม่นยำ เพื่อศึกษาไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ M.V. Lomonosov และศาสตราจารย์ Richman ได้ติดตั้ง "เครื่องจักรฟ้าร้อง" พิเศษในอพาร์ตเมนต์ของพวกเขา ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยโซ่กับเสาสูงที่วางอยู่บนหลังคา
ในปี 1753 ระหว่างเกิดพายุฝนฟ้าคะนองเหนือเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ทันใดนั้นลูกบอลสีฟ้าก็ปรากฏขึ้นจากแท่งเหล็กในอพาร์ตเมนต์ของ Richman และนักวิทยาศาสตร์ก็เสียชีวิต - "เขาถูกฟ้าร้องฆ่า" ตามที่พวกเขากล่าวที่สถาบันการศึกษา
พายุฝนฟ้าคะนอง - มันคืออะไร? สายฟ้าที่ตัดผ่านท้องฟ้าและเสียงฟ้าร้องอันน่ากลัวมาจากไหน? พายุฝนฟ้าคะนองเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ฟ้าผ่าหรือที่เรียกว่าการปล่อยประจุไฟฟ้า สามารถก่อตัวภายในเมฆ (คิวมูโลนิมบัส) หรือระหว่างเมฆ มักจะมาพร้อมกับเสียงฟ้าร้อง ฟ้าผ่าเกี่ยวข้องกับฝนตกหนัก ลมแรง และลูกเห็บบ่อยครั้ง
กิจกรรม
พายุฝนฟ้าคะนองเป็นหนึ่งในบุคคลที่อันตรายที่สุด ผู้คนที่ถูกฟ้าผ่าจะอยู่รอดได้เฉพาะบางกรณีเท่านั้น
มีพายุฝนฟ้าคะนองประมาณ 1,500 ลูกที่เกิดขึ้นบนโลกในเวลาเดียวกัน ความรุนแรงของการปล่อยประจุประมาณหนึ่งร้อยครั้งต่อวินาที
การกระจายตัวของพายุฝนฟ้าคะนองบนโลกไม่สม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่น มีพวกมันอยู่เหนือทวีปมากกว่ามหาสมุทรถึง 10 เท่า การปล่อยฟ้าผ่าส่วนใหญ่ (78%) กระจุกตัวอยู่ในเขตเส้นศูนย์สูตรและเขตร้อน พายุฝนฟ้าคะนองมักถูกบันทึกไว้โดยเฉพาะในแอฟริกากลาง แต่บริเวณขั้วโลก (แอนตาร์กติกา อาร์กติก) และขั้วฟ้าผ่านั้นแทบจะมองไม่เห็นเลย ความรุนแรงของพายุฝนฟ้าคะนองมีความเกี่ยวข้องกับเทห์ฟากฟ้า ในละติจูดกลาง จุดสูงสุดจะเกิดขึ้นในช่วงบ่าย (กลางวัน) ในฤดูร้อน แต่ขั้นต่ำถูกบันทึกไว้ก่อนพระอาทิตย์ขึ้น ลักษณะทางภูมิศาสตร์ก็มีความสำคัญเช่นกัน ศูนย์พายุฝนฟ้าคะนองที่ทรงพลังที่สุดตั้งอยู่ในเทือกเขาและเทือกเขาหิมาลัย (พื้นที่ภูเขา) จำนวน “วันพายุฝนฟ้าคะนอง” ต่อปีก็แตกต่างกันไปในรัสเซียเช่นกัน ตัวอย่างเช่นใน Murmansk มีเพียงสี่คนเท่านั้นใน Arkhangelsk - สิบห้า, คาลินินกราด - สิบแปด, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก - 16, มอสโก - 24, Bryansk - 28, Voronezh - 26, Rostov - 31, Sochi - 50, Samara - 25, คาซานและเอคาเทรินเบิร์ก - 28, อูฟา - 31, โนโวซีบีร์สค์ - 20, บาร์นาอุล - 32, ชิตา - 27, อีร์คุตสค์และยาคุตสค์ - 12, บลาโกเวชเชนสค์ - 28, วลาดิวอสต็อก - 13, คาบารอฟสค์ - 25, ยูจโน-ซาคาลินสค์ - 7, เปโตรปาฟลอฟสค์- คัมชัตสกี้ - 1.
การพัฒนาพายุฝนฟ้าคะนอง
มันเป็นยังไงบ้าง? เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้น จะต้องมีความชื้นไหลขึ้นด้านบน และจะต้องมีโครงสร้างที่ส่วนหนึ่งของอนุภาคอยู่ในสถานะน้ำแข็ง และอีกส่วนหนึ่งอยู่ในสถานะของเหลว การพาความร้อนที่จะนำไปสู่การพัฒนาของพายุฝนฟ้าคะนองจะเกิดขึ้นได้หลายกรณี
การให้ความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของชั้นผิว ตัวอย่างเช่น เหนือน้ำที่มีอุณหภูมิแตกต่างกันมาก ส่วนเมืองใหญ่จะมีความรุนแรงของพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรงกว่าพื้นที่โดยรอบเล็กน้อย
เมื่ออากาศเย็นเข้ามาแทนที่อากาศร้อน รูปแบบหน้าผากมักเกิดขึ้นพร้อมกันกับเมฆปกคลุมและเมฆนิมโบสเตรตัส
เมื่ออากาศลอยขึ้นในเทือกเขา แม้แต่ระดับความสูงที่ต่ำก็สามารถนำไปสู่การก่อตัวของเมฆที่เพิ่มขึ้นได้ นี่คือการพาความร้อนแบบบังคับ
เมฆฝนฟ้าคะนองใดๆ ก็ตาม ไม่ว่าจะเป็นประเภทใดก็ตาม จำเป็นต้องผ่านสามขั้นตอน ได้แก่ คิวมูลัส การเจริญเต็มที่ และการเสื่อมสลาย
การจำแนกประเภท
บางครั้งพายุฝนฟ้าคะนองจัดอยู่ในตำแหน่งสังเกตการณ์เท่านั้น พวกมันถูกแบ่งออกเป็นออโธกราฟิก ท้องถิ่น และหน้าผาก ขณะนี้พายุฝนฟ้าคะนองถูกจำแนกตามลักษณะต่างๆ ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางอุตุนิยมวิทยาที่เกิดขึ้น เกิดขึ้นเนื่องจากความไม่แน่นอนของชั้นบรรยากาศ นี่คือเงื่อนไขหลักสำหรับการสร้างเมฆฝนฟ้าคะนอง ลักษณะของกระแสดังกล่าวมีความสำคัญมาก ขึ้นอยู่กับพลังและขนาดของเมฆฝนฟ้าคะนองประเภทต่างๆ ตามลำดับ พวกเขาแบ่งอย่างไร?
1. คิวมูโลนิมบัสเซลล์เดียว (เฉพาะที่หรือในมวล) มีอาการลูกเห็บหรือพายุฝนฟ้าคะนอง ขนาดตามขวางมีตั้งแต่ 5 ถึง 20 กม. ขนาดแนวตั้ง - ตั้งแต่ 8 ถึง 12 กม. เมฆดังกล่าว "มีชีวิตอยู่" ได้นานถึงหนึ่งชั่วโมง หลังจากพายุฝนฟ้าคะนอง สภาพอากาศแทบไม่เปลี่ยนแปลง
2. คลัสเตอร์หลายเซลล์ มาตราส่วนนี้น่าประทับใจยิ่งขึ้น - สูงถึง 1,000 กม. คลัสเตอร์หลายเซลล์ครอบคลุมกลุ่มของเซลล์พายุฝนฟ้าคะนองที่อยู่ในขั้นตอนต่างๆ ของการก่อตัวและการพัฒนา และในเวลาเดียวกันก็ประกอบเป็นเซลล์เดียว พวกเขาสร้างขึ้นมาได้อย่างไร? เซลล์พายุฝนฟ้าคะนองที่โตเต็มวัยตั้งอยู่ตรงกลาง เซลล์ที่สลายตัวจะอยู่ตรงกลาง พายุฝนฟ้าคะนองหลายเซลล์แบบคลัสเตอร์ทำให้เกิดลมกระโชกแรง (มีลมพัดแต่ไม่รุนแรง) ฝนตก และลูกเห็บ การมีอยู่ของเซลล์ที่เจริญเต็มที่หนึ่งเซลล์จะถูกจำกัดไว้ที่ครึ่งชั่วโมง แต่คลัสเตอร์นั้นสามารถ "มีชีวิตอยู่" ได้เป็นเวลาหลายชั่วโมง
3. เส้นพายุ สิ่งเหล่านี้เป็นพายุฝนฟ้าคะนองหลายเซลล์ด้วย เรียกอีกอย่างว่าเชิงเส้น อาจเป็นของแข็งหรือมีช่องว่างก็ได้ ลมกระโชกที่นี่ยาวกว่า (ที่ขอบนำ) เมื่อเข้าใกล้ เส้นหลายเซลล์จะปรากฏเป็นกำแพงเมฆดำ จำนวนลำธาร (ทั้งต้นน้ำและปลายน้ำ) ที่นี่ค่อนข้างมาก นั่นคือสาเหตุที่พายุฝนฟ้าคะนองที่ซับซ้อนเช่นนี้จัดอยู่ในประเภทหลายเซลล์ แม้ว่าโครงสร้างของพายุฝนฟ้าคะนองจะแตกต่างกันก็ตาม แนวพายุอาจทำให้เกิดฝนตกหนักและลูกเห็บขนาดใหญ่ แต่มักถูก “จำกัด” ด้วยกระแสลมพัดลงที่รุนแรง มักเกิดขึ้นก่อนเกิดหน้าหนาว ในภาพถ่าย ระบบดังกล่าวจะมีรูปทรงโค้งมน
4. พายุฝนฟ้าคะนองซูเปอร์เซลล์ พายุฝนฟ้าคะนองเช่นนี้หาได้ยาก เป็นอันตรายต่อทรัพย์สินและชีวิตมนุษย์เป็นพิเศษ คลาวด์ของระบบนี้คล้ายคลึงกับคลาวด์เซลล์เดียว เนื่องจากทั้งสองต่างกันในโซนของการอัปดราฟต์เดียว แต่ขนาดแตกต่างกัน เมฆซุปเปอร์เซลล์มีขนาดใหญ่ - รัศมีเกือบ 50 กม. ความสูง - สูงสุด 15 กม. ขอบเขตของมันอาจอยู่ในสตราโตสเฟียร์ รูปร่างคล้ายทั่งครึ่งวงกลมอันเดียว ความเร็วของการไหลขึ้นจะสูงกว่ามาก (สูงถึง 60 เมตร/วินาที) คุณลักษณะเฉพาะคือการมีการหมุน นี่คือสิ่งที่สร้างปรากฏการณ์ที่อันตรายและรุนแรง (ลูกเห็บขนาดใหญ่ (มากกว่า 5 ซม.) พายุทอร์นาโดทำลายล้าง) ปัจจัยหลักในการก่อตัวของเมฆดังกล่าวคือสภาพโดยรอบ เรากำลังพูดถึงรูปแบบที่มีลมแรงมาก โดยมีอุณหภูมิตั้งแต่ +27 และลมที่มีทิศทางแปรผัน เงื่อนไขดังกล่าวเกิดขึ้นระหว่างการตัดลมในชั้นโทรโพสเฟียร์ ปริมาณน้ำฝนที่เกิดขึ้นจากกระแสลมด้านบนจะถูกถ่ายโอนไปยังโซนกระแสลมด้านล่าง ซึ่งช่วยให้ระบบคลาวด์มีอายุยืนยาว ปริมาณน้ำฝนกระจายไม่สม่ำเสมอ ฝนจะตกบริเวณใกล้กับกระแสน้ำขึ้น และมีลูกเห็บเกิดขึ้นใกล้กับทิศตะวันออกเฉียงเหนือ หางพายุอาจเคลื่อนตัวได้ จากนั้นพื้นที่ที่อันตรายที่สุดจะอยู่ถัดจากกระแสหลัก
นอกจากนี้ยังมีแนวคิดเรื่อง “พายุฝนฟ้าคะนองแห้ง” อีกด้วย ปรากฏการณ์นี้ค่อนข้างหายากซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของมรสุม เมื่อมีพายุฝนฟ้าคะนองเช่นนี้ ฝนจะไม่ตก (มันไปไม่ถึงระเหยเนื่องจากการสัมผัสกับอุณหภูมิสูง)
ความเร็วในการเคลื่อนที่
สำหรับพายุฝนฟ้าคะนองบางแห่ง ความเร็วจะอยู่ที่ประมาณ 20 กม./ชม. บางครั้งก็เร็วกว่านั้น หากใช้แนวป้องกันความเย็น ความเร็วอาจสูงถึง 80 กม./ชม. ในพายุฝนฟ้าคะนองหลายๆ ครั้ง ช่องพายุฝนฟ้าคะนองเก่าจะถูกแทนที่ด้วยเซลล์ใหม่ แต่ละแห่งครอบคลุมระยะทางค่อนข้างสั้น (ประมาณสองกิโลเมตร) แต่ระยะทางรวมเพิ่มขึ้น
กลไกการใช้พลังงานไฟฟ้า
สายฟ้าเองมาจากไหน? รอบๆ ก้อนเมฆ และภายในนั้นก็เคลื่อนตัวอยู่ตลอดเวลา กระบวนการนี้ค่อนข้างซับซ้อน วิธีที่ง่ายที่สุดในการจินตนาการถึงการทำงานของประจุไฟฟ้าในกลุ่มเมฆที่เติบโตเต็มที่ โครงสร้างขั้วบวกแบบไดโพลมีอิทธิพลเหนือพวกมัน มีการกระจายอย่างไร? ประจุบวกจะอยู่ด้านบน และประจุลบจะอยู่ด้านล่างภายในเมฆ ตามสมมติฐานหลัก (วิทยาศาสตร์สาขานี้ยังถือว่ามีการสำรวจน้อย) อนุภาคที่หนักกว่าและใหญ่กว่าจะถูกประจุลบในขณะที่อนุภาคขนาดเล็กและเบามีประจุบวก อันแรกล้มเร็วกว่าอันหลัง สิ่งนี้ทำให้เกิดการแยกประจุอวกาศในเชิงพื้นที่ กลไกนี้ได้รับการยืนยันโดยการทดลองในห้องปฏิบัติการ อนุภาคของเม็ดน้ำแข็งหรือลูกเห็บสามารถถ่ายโอนประจุได้รุนแรง ขนาดและเครื่องหมายจะขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำในเมฆ อุณหภูมิอากาศ (โดยรอบ) และความเร็วการชน (ปัจจัยหลัก) ไม่สามารถละทิ้งอิทธิพลของกลไกอื่นได้ การคายประจุเกิดขึ้นระหว่างพื้นดินกับเมฆ (หรือบรรยากาศที่เป็นกลาง หรือบรรยากาศรอบนอก) ขณะนี้เราเห็นแสงวาบตัดผ่านท้องฟ้า หรือฟ้าผ่า. กระบวนการนี้มาพร้อมกับเสียงแหลมดัง (ฟ้าร้อง)
พายุฝนฟ้าคะนองเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน อาจต้องใช้เวลาหลายทศวรรษหรืออาจเป็นศตวรรษในการศึกษาเรื่องนี้
เหตุใดฟ้าร้องและฟ้าผ่าจึงกะพริบในช่วงเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง? ทุกวันนี้ แม้แต่เด็กนักเรียนก็รู้คำตอบสำหรับคำถามที่ดูเหมือนง่าย ๆ นี้ ประจุไฟฟ้าสะสมอยู่ในเมฆซึ่งทำให้เกิดประกายไฟ - ฟ้าผ่าขนาดยักษ์ อากาศ ณ จุดที่ผ่านไปจะร้อนจัดและขยายตัว - เราได้ยินเสียงฟ้าร้อง นั่นคือฟ้าร้องและฟ้าผ่าเป็นอาการของกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ อย่างไรก็ตาม คำถามก็เกิดขึ้น: มันมาจากไหน และแม้แต่ในปริมาณมหาศาลขนาดนี้ด้วยซ้ำ?
ดูแผนที่ความถี่ฟ้าผ่าในสถานที่ต่างๆ บนโลก ซึ่งรวบรวมจากข้อมูลดาวเทียม เป็นไปไม่ได้ที่จะไม่สังเกตว่าฟ้าผ่าส่วนใหญ่ไม่ได้ส่องผ่านผิวน้ำของโลกของเรา แต่เหนือทวีปต่างๆ ยิ่งไปกว่านั้น ฟ้าผ่าส่วนใหญ่เกิดขึ้นในเขตร้อน ด้วยเหตุนี้ การก่อตัวของเมฆฝนฟ้าคะนองจึงเกิดขึ้นอย่างเข้มข้นเหนือทวีปต่างๆ ในละติจูดเขตร้อน ซึ่งอากาศบนพื้นผิวโลก (ซึ่งตรงกันข้ามกับอากาศเหนือผิวน้ำ) จะอุ่นขึ้นอย่างแรงเสมอและมีแนวโน้มที่จะลอยสูงขึ้น
ในบางสถานที่ (โดยปกติจะอยู่บนเนินเขา) จะเกิดกระแสอากาศอุ่นขึ้นด้านบน มันดึงอากาศชื้นจากพื้นที่ขนาดใหญ่ของพื้นผิวโลกแล้วขนขึ้นไปด้านบน สิ่งนี้ทำให้เกิดเมฆคิวมูลัส “การพัฒนาในแนวดิ่ง” ซึ่งจะกลายเป็นเมฆฝนฟ้าคะนองในไม่ช้า (ดูภาพซ้าย) หากมีความชื้นในอากาศสูงและอยู่ในสภาวะที่เอื้ออำนวย เมฆก็จะขยายตัวในแนวตั้งและแนวนอน เมื่อยอดของมันขึ้นไปถึงชั้นบรรยากาศที่สูงโดยมีอุณหภูมิติดลบ การก่อตัวของผลึกน้ำแข็งที่มีขนาดใหญ่กว่าและหนักกว่าจะเริ่มจากหยดไอน้ำเล็กๆ พวกเขาเริ่มตกลงไปภายในเมฆ ในขณะนี้ ฐานของเมฆมืดลง โดยกลายเป็นสี "ตะกั่ว" สีเข้ม (ดูภาพด้านขวา)
ไม่เพียง แต่ในเขตร้อนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงละติจูดอื่น ๆ ด้วยเมฆดังกล่าวก็ก่อตัวขึ้นซึ่งมีขนาดสามารถเข้าถึงได้หลายกิโลเมตร เมื่อตกลงภายในเมฆ หยดน้ำหรือผลึกน้ำแข็งจะเกิดไฟฟ้าเมื่อชนกับโมเลกุลอากาศและอนุภาคขนาดเล็กอื่นๆ เป็นผลให้หยดหรือชิ้นส่วนของน้ำแข็งได้รับประจุลบและถ่ายโอนไปยังส่วนล่างของเมฆ ซึ่งกลายเป็นเมฆที่มีประจุไฟฟ้า (พายุฝนฟ้าคะนอง)
เนื่องจากส่วนล่างของเมฆกลายเป็นประจุลบ และส่วนบนมีประจุบวก ประจุเหล่านี้จึงดึงดูดกัน ดังนั้นในขณะนี้ หยดหรือชิ้นส่วนของน้ำแข็งจึงถูกดึงดูดด้วยไฟฟ้าภายในเมฆซึ่งอยู่ที่ส่วนล่างของมัน อย่างไรก็ตาม ประจุลบขนาดใหญ่สะสมที่ด้านล่างของเมฆโดยการเหนี่ยวนำจะดึงดูดประจุบวกในชั้นผิวโลก เป็นผลให้เกิดแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ระหว่างเมฆกับพื้นดิน - หลายสิบถึงหลายร้อยล้านโวลต์ สนามไฟฟ้ามีความรุนแรงมากจนเกิดการปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านอากาศในรูปของประกายไฟขนาดใหญ่ ซึ่งบางครั้งอาจมีความยาวหลายกิโลเมตร นี่คือสายฟ้า
ฟ้าผ่านำประจุลบมายังโลก และชาร์จซ้ำแล้วซ้ำอีก อย่างไรก็ตาม ดังที่นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบ ประจุไฟฟ้าของโลกโดยรวมมีขนาดเล็กและมีค่าประมาณ 500,000 คูลอมบ์ (ซึ่งใกล้เคียงกับแบตเตอรี่รถยนต์สองก้อนโดยประมาณ) ประจุลบขนาดใหญ่ที่ถ่ายโอนโดยฟ้าผ่ามายังพื้นผิวโลกจะหายไปที่ไหน? ท้ายที่สุดแล้ว สายฟ้าแลบประมาณ 50 ครั้งเกิดขึ้นทุกๆ วินาทีทั่วโลกของเรา!
ความจริงก็คือว่าเหนือ 100 กม. จากพื้นผิวโลกมีชั้นบรรยากาศที่เรียกว่า "ไอโอโนสเฟียร์" เป็นอากาศในชั้นบรรยากาศที่ทำให้บริสุทธิ์ ซึ่งมีทั้งโมเลกุลที่เป็นกลางทางไฟฟ้าและอนุภาคที่มีประจุ ได้แก่ ไอออนและอิเล็กตรอน ความเข้มข้นของพวกมันสามารถสูงถึงหลายหมื่นต่อลูกบาศก์เซนติเมตรของอากาศ ไอโอโนสเฟียร์ดำรงอยู่เนื่องจากดวงอาทิตย์ปล่อยกระแสอนุภาคที่มีประจุ รังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์ออกมาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งทำให้อิเล็กตรอน "หลุด" ออกจากโมเลกุลและก่อตัวเป็นไอออนจำนวนมาก
ในสภาพอากาศที่ชัดเจนทั้งกลางวันและกลางคืน โลกจะค่อยๆ ปล่อยออกมา: ระหว่างไอโอโนสเฟียร์กับพื้นผิวโลกจะมีกระแสปริมาตรอ่อนไหลผ่านชั้นบรรยากาศอย่างต่อเนื่อง แม้ว่าเราจะคุ้นเคยกับการพิจารณาอากาศเป็นฉนวน แต่ก็มีสัดส่วนของไอออนเล็กน้อยที่ทำให้กระแสนี้ดำรงอยู่ได้ตลอดปริมาตรบรรยากาศทั้งหมด มันจะถ่ายโอนประจุลบจากพื้นผิวโลกไปยังที่สูงอย่างช้าๆ แต่แน่นอน ดังนั้นประจุทั้งหมดของโลกจึงยังคงอยู่
อย่างที่คุณเห็น พายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นเนื่องจากปรากฏการณ์บรรยากาศที่ซับซ้อนในระดับดาวเคราะห์