Tipos de rayo: lineal, intranube, terrestre. Rayo. ¿Cómo se forma un rayo en forma de bola? Datos interesantes sobre los rayos.

Los rayos son un fenómeno natural fascinante y fascinante. Al mismo tiempo, es uno de los fenómenos naturales más peligrosos e impredecibles. Pero, ¿qué sabemos realmente sobre los rayos? En todo el mundo, los científicos están recopilando hechos sobre el rayo, intentan reproducirlos en sus laboratorios, medir su potencia y temperatura, pero aún son incapaces de determinar la naturaleza del rayo y predecir su comportamiento. Pero aún así, veamos datos interesantes sobre los rayos que ya se conocen.

En este momento hay alrededor de 1.800 tormentas eléctricas en el mundo.

Cada año, la Tierra sufre una media de 25 millones de rayos o más de cien mil tormentas. Eso es más de 100 rayos por segundo.

La duración media de la caída de un rayo es de un cuarto de segundo.

Se pueden escuchar truenos a 20 kilómetros de distancia de los relámpagos.

La descarga de un rayo viaja a una velocidad de unos 190.000 km/s.

La longitud media de la caída de un rayo es de 3 a 4 kilómetros.

Algunos rayos viajan en una trayectoria retorcida en el aire, cuyo diámetro no puede exceder el grosor de su dedo, y la longitud de la trayectoria del rayo será de 10 a 15 kilómetros.

La temperatura de un rayo típico puede superar los 30.000 grados Celsius, es decir, aproximadamente 5 veces la temperatura de la superficie del sol.

"Un rayo nunca cae dos veces en el mismo lugar." Desafortunadamente, esto es un mito. Los rayos suelen caer varias veces en el mismo lugar.

Los antiguos griegos creían que cuando un rayo caía sobre el mar aparecía una nueva perla.

A veces, los árboles pueden recibir la caída de un rayo sin incendiarse. Esto se debe a que la electricidad pasa a través de la superficie húmeda directamente al suelo.

Cuando cae un rayo, la arena se convierte en vidrio. Después de una tormenta, se pueden encontrar rayas de vidrio en la arena.

Si tu ropa está mojada, la cremallera te causará menos daño.

Durante una tormenta que duró 6 horas en los Estados Unidos, 15.000 relámpagos atravesaron el cielo. Se sentía como si un rayo ardiera constantemente.

En el mismo edificio alto En el mundo, la Torre CN, caen rayos aproximadamente 78 veces al año.

También se pueden ver relámpagos en Venus, Júpiter, Saturno y Urano.

En la Edad Media se creía que los truenos y los relámpagos eran creación del diablo y las campanas de las iglesias ahuyentaban a los espíritus malignos. Por lo tanto, durante una tormenta, los monjes intentaban constantemente tocar las campanas y, en consecuencia, la mayoría de las veces eran víctimas de los rayos.

El miedo irracional a los rayos se llama queraunofobia. El miedo a los truenos es brontofobia.

Hay de 100 a 1000 casos de centellas en la Tierra al mismo tiempo, pero la probabilidad de que veas al menos uno de ellos es del 0,01%.

En Rusia, una media de 550 personas mueren a causa de la caída de un rayo.

Aproximadamente una cuarta parte de todas las personas que son víctimas de un rayo mueren.

Los hombres mueren a causa de un rayo aproximadamente 6 veces más a menudo que las mujeres.

Un teléfono es una de las causas más comunes de que un rayo caiga sobre una persona. Evite hablar por teléfono durante una tormenta, incluso en interiores. Después de la caída de un rayo, quedan rayas ramificadas en el cuerpo humano: signos de un rayo. Desaparece al presionar con un dedo.

La tan esperada retirada del calor va acompañada de fuertes tormentas. San Petersburgo ha experimentado dos fuertes tormentas durante la semana pasada. La vista fue terrible. Parecía como si el cielo se agrietara y se desgarrara, los relámpagos parecían explosiones.
¿Por qué surge una tormenta así, cómo se origina en la atmósfera? Estas preguntas nos vienen a la mente precisamente en estos tiempos tormentosos. Intentemos resolverlo basándonos en fuentes competentes. ¿Cómo verás eso? temperatura juega aquí papel vital.

¿Dónde ocurren con mayor frecuencia las tormentas eléctricas?

Sobre continentes en los trópicos. Hay un orden de magnitud menos de tormentas eléctricas sobre el océano. Una de las razones de esta asimetría es la intensa convección en las zonas continentales, donde la tierra se calienta efectivamente con la radiación solar. El rápido ascenso del aire caliente contribuye a la formación de poderosas nubes convectivas verticales, en cuya parte superior la temperatura es inferior a - 40°C. Como resultado, se forman partículas de hielo, bolitas de nieve y granizo, cuya interacción en el contexto de un rápido flujo ascendente conduce a la separación de cargas.

Aproximadamente el 78% de todos los rayos se registran entre los 30°S de latitud. y 30°N. Máximo densidad media El número de brotes por unidad de superficie terrestre se observa en África (Ruanda). Toda la cuenca del río Congo, con una superficie de unos 3 millones de km2, presenta periódicamente la mayor actividad relámpago.

¿Cómo se carga una nube de tormenta?

Esto es lo mas pregunta interesante en "ciencia de las tormentas". Las nubes de tormenta son enormes. Para que surja un campo eléctrico comparable en magnitud al campo de ruptura a una escala de varios kilómetros (aproximadamente 30 kV/cm para el aire en condiciones normales), es necesario que el intercambio aleatorio de cargas durante las colisiones de partículas sólidas o líquidas turbias conduzca a un efecto colectivo coordinado de la adición de microcorrientes a una corriente macroscópica de una magnitud muy grande (varios amperios). Como mostraron las mediciones campo eléctrico En la superficie de la Tierra, así como dentro del entorno de nubes (en cilindros, aviones y cohetes), en una nube de tormenta típica, la carga negativa "principal" - en promedio varias decenas de culombios - ocupa el intervalo de altitud correspondiente a temperaturas de 10 a 25°C. La carga positiva "principal" también mide varias decenas de culombios, pero está ubicada por encima de la carga negativa principal, por lo que la mayoría de las descargas de rayos de nube a tierra le dan al suelo una carga negativa. Sin embargo, también suele encontrarse una carga positiva más pequeña (10 C) en la parte inferior de la nube.

Para explicar la estructura (trípolo) descrita anteriormente del campo y la carga en una nube de tormenta, se consideran muchos mecanismos de separación de carga. Dependen, en primer lugar, de factores como la temperatura y la composición de fases del medio. A pesar de la abundancia de diversos mecanismos microfísicos de electrificación, muchos autores ahora consideran que el principal intercambio de cargas no inductivo ocurre durante las colisiones de pequeños cristales de hielo (de unos pocos a decenas de micrómetros) y partículas de granos de nieve. En experimentos de laboratorio, la presencia de valor característico Temperatura a la que cambia el signo de la carga, la llamada. punto de inversión, generalmente entre 15 y 20°C. Es esta característica la que ha hecho que este mecanismo sea tan popular, ya que teniendo en cuenta el perfil de temperatura típico en la nube, explica la estructura tripolar de la distribución de la densidad de carga.

Experimentos recientes han demostrado que muchas nubes de tormenta tienen una estructura de carga espacial aún más compleja (hasta seis capas). Las corrientes ascendentes en estas nubes pueden ser débiles, pero el campo eléctrico tiene una estructura multicapa estable. Cerca de la isoterma cero (0 °C) se forman aquí capas de carga espacial bastante estrechas (de varios cientos de metros de espesor) y estables, que son en gran medida responsables de la alta actividad de los rayos. La cuestión del mecanismo y las pautas de formación de una capa de carga positiva en las proximidades de la isoterma cero sigue siendo discutible. El modelo desarrollado en el IAP, basado en el mecanismo de separación de cargas durante el derretimiento de las partículas de hielo, confirma la formación de una capa de carga positiva durante el derretimiento de las partículas de hielo cerca de la isoterma cero a una altitud de unos 4 km. Los cálculos han demostrado que en 10 minutos se forma una estructura de campo con un máximo de aproximadamente 50 kV/m.

¿Cómo cae un rayo?

Hay varias teorías. Recientemente propuesto e investigado. nuevo guión rayo, asociado a que la nube alcance un régimen de criticidad autoorganizada. En el modelo de celdas eléctricas (con un tamaño característico de ~1-30 m) con un potencial que crece aleatoriamente en el espacio y el tiempo, una ruptura separada a pequeña escala entre un par de celdas puede causar una "epidemia" de micro-nube dentro de la nube. -descargas: se desarrolla un proceso estocástico de “metalización” fractal del entorno dentro de la nube, es decir, transición rápida del entorno de nubes a un estado que se asemeja a una red volumétrica de hilos conductores dinámicos, en cuyo contexto se forma un canal de rayos visible a simple vista: un canal de plasma conductor a través del cual se transfiere la carga eléctrica principal

Según algunas ideas, la descarga es iniciada por rayos cósmicos de alta energía, que desencadenan un proceso llamado ruptura galopante de electrones. Es interesante que la presencia de una estructura celular del campo eléctrico en una nube de tormenta resulte esencial para el proceso de aceleración de electrones a energías relativistas. Las células eléctricas orientadas aleatoriamente, junto con la aceleración, aumentan drásticamente la vida útil de los electrones relativistas en la nube debido a la naturaleza de difusión de sus trayectorias. Esto permite explicar la duración significativa de las ráfagas de rayos X y radiación gamma y la naturaleza de su relación con los relámpagos. El papel de los rayos cósmicos en la electricidad atmosférica debería aclararse mediante experimentos para estudiar su correlación con los fenómenos tormentosos. Estos experimentos se están llevando a cabo actualmente en la estación científica de gran altitud Tien Shan del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de Rusia y en el Observatorio de Neutrinos de Baksan del Instituto de Investigaciones Nucleares de la Academia de Ciencias de Rusia.

Tenga en cuenta también que los fenómenos de descarga en la atmósfera media, correlacionados con la actividad de las tormentas, recibieron diferentes nombres dependiendo de la altura sobre la Tierra. Estos son duendes (el área de brillo se extiende desde altitudes de 50 a 55 km a 85 a 90 km sobre el suelo, y la duración del destello varía de unidades a decenas de milisegundos), elfos (altitudes: 70 a 90 km, duración menor de 100 μs) y chorros (descargas que comienzan en la parte superior de la nube y a veces se extienden hasta alturas mesosféricas a una velocidad de aproximadamente 100 km/s).

Temperatura del rayo

En la literatura se pueden encontrar datos de que la temperatura del canal del rayo durante la descarga principal puede superar los 25.000 °C. En los picos de las montañas rocosas y en áreas con fuerte actividad tormentosa se encuentran pruebas claras de que la temperatura de los rayos puede alcanzar los 1700 ° C: fulguritas (del latín fulgur - rayo): tubos de cuarzo sinterizados a partir de la caída de un rayo, que pueden ser de varios formas extrañas.

La foto muestra una fulgurita encontrada en 2006 en Arizona, EE. UU. (detalles en el sitio web www.notjustrocks.com). La apariencia de un tubo de vidrio se debe a que siempre hay aire y humedad entre los granos de arena. Corriente eléctrica En una fracción de segundo, los rayos calientan el aire y el vapor de agua a temperaturas enormes, provocando un aumento explosivo de la presión del aire entre los granos de arena y su expansión. El aire en expansión forma una cavidad cilíndrica dentro de la arena fundida. Un enfriamiento rápido posterior fija la fulgurita, un tubo de vidrio, en la arena. Las fulguritas, que consisten en sílice derretida, suelen aparecer como tubos en forma de cono del grosor de un lápiz o un dedo. Su superficie interior lisa y fundida, y la exterior está formada por granos de arena e inclusiones extrañas adheridas a la masa fundida. El color de las fulguritas depende de las impurezas minerales en suelo arenoso. La fulgurita es muy frágil y los intentos de eliminar la arena adherida a menudo conducen a su destrucción. Esto se aplica especialmente a las fulguritas ramificadas formadas en arena húmeda. El diámetro de una fulgurita tubular no es más que unos pocos centímetros, la longitud puede alcanzar varios metros; se ha encontrado una fulgurita de 5 a 6 metros de largo.

El estudio de los rayos y de la electricidad atmosférica en general es un área científica muy interesante e importante. Se han publicado muchos artículos científicos y artículos de divulgación sobre este tema. Al final de nuestra nota se proporciona un enlace a uno de los artículos de revisión más completos.

En conclusión, me gustaría señalar que los rayos representan una grave amenaza para la vida humana. Una persona o un animal que es alcanzado por un rayo a menudo ocurre en espacios abiertos ya que la corriente eléctrica sigue el camino más corto “nube de tormenta-tierra”. A menudo los rayos caen sobre árboles e instalaciones de transformadores en ferrocarril, provocando que se enciendan. Es imposible ser alcanzado por un rayo lineal ordinario dentro de un edificio, pero existe la opinión de que los llamados relámpago de bola Puede penetrar a través de grietas y ventanas abiertas. Los rayos normales son peligrosos para las antenas de radio y televisión ubicadas en los tejados de edificios de gran altura, así como para los equipos de red.

hechos interesantes sobre el rayo. Los aztecas creían que el rayo, que corta el aire y se hunde en el suelo, acompaña almas de los muertos al inframundo. A continuación presentamos una serie de hechos científicamente probados sobre los rayos.
Mientras lees estas palabras, alrededor de 1.800 tormentas eléctricas están ocurriendo en la Tierra.

Cada año la Tierra sufre 25.000.000 de rayos, es decir, más de 100 rayos por segundo.

El rayo promedio dura tres cuartos de segundo, tiene una temperatura de aproximadamente 28 mil grados centígrados, que es 5 veces más caliente que la superficie del Sol, y se extiende a lo largo de 8 kilómetros o más.

La energía de un rayo promedio era suficiente para alimentar una bombilla de 100 W durante 90 días.

“Un rayo nunca cae dos veces en el mismo lugar”, lamentablemente es un mito. Los rayos pueden caer en el mismo lugar muchas veces.

A veces, después de ser alcanzado por un rayo, los árboles no pueden quemarse ni dañarse. La electricidad pasa a través de la corteza húmeda y llega al suelo.

Debido a la alta temperatura, los rayos que caen sobre la arena la derriten y la convierten en vidrio. Si caminas por zonas arenosas después de una tormenta, es posible que encuentres trozos de vidrio.

Si lleva ropa mojada, los rayos causarán menos daños.

Los rayos también existen en otros planetas como Venus, Saturno, Júpiter y Urano.

El ruido del trueno después de la caída de un rayo se puede escuchar a una distancia de 12 kilómetros del lugar del impacto.

En la Tierra pueden existir de 100 a 1000 centellas al mismo tiempo, pero la probabilidad de que las veas al menos una vez en tu vida es del 0,01% (así que tuve suerte, porque una vez una de ellas entró volando en nuestro apartamento).

La probabilidad de morir por la caída de un rayo es de 1 entre 2.000.000. Tienes la misma probabilidad de morir por caerte de la cama.

Cuando golpea a una persona, el rayo le deja quemaduras características que tienen la forma de un rayo. Hay casos en los que, al caer un rayo, se produjeron quemaduras en el cuerpo humano en forma de objetos cercanos: árboles, edificios y otras cosas. Aún no se ha resuelto cómo los rayos pueden proyectar estas cosas.

Aproximadamente el 71% de las personas alcanzadas por un rayo sobrevivieron.

El estado de Florida en los EE.UU. se llama el "Estado mortal". Este estado tiene el doble de muertes por rayos que cualquier otro estado de la Tierra.

Cada año, 200 personas mueren a causa de la caída de rayos sólo en Estados Unidos. En comparación, los ataques de tiburones en todo el mundo matan a no más de 90 personas al año.

Los rayos desempeñan un papel fundamental en la formación de ozono. A medida que la electricidad pasa a través de la atmósfera y debido a las temperaturas más altas se produce ozono.

Doctor en Ciencias Biológicas, Candidato de Ciencias Físicas y Matemáticas K. BOGDANOV.

En un momento dado, más de 2.000 tormentas producen relámpagos en diferentes partes de la Tierra. Cada segundo, unos 50 rayos caen sobre la superficie de la Tierra y, en promedio, cada kilómetro cuadrado es alcanzado por un rayo seis veces al año. B. Franklin también demostró que los rayos que caen al suelo desde las nubes de tormenta son descargas eléctricas que le transfieren una carga negativa de varias decenas de culombios, y la amplitud de la corriente durante la caída de un rayo varía de 20 a 100 kA. La fotografía de alta velocidad mostró que la descarga del rayo dura varias décimas de segundo y se compone de varias descargas aún más cortas. Los rayos han sido de interés para los científicos durante mucho tiempo, pero aún hoy sabemos sobre su naturaleza un poco más que hace 250 años, aunque pudimos detectarlos incluso en otros planetas.

Ciencia y vida // Ilustraciones

La capacidad de electrificarse por fricción de diversos materiales. El material del par de fricción, ubicado arriba en la mesa, se carga positivamente y abajo, negativamente.

La parte inferior de la nube, cargada negativamente, polariza la superficie de la Tierra debajo de ella, de modo que queda cargada positivamente y, cuando aparecen las condiciones para una falla eléctrica, se produce una descarga de rayo.

Distribución de la frecuencia de las tormentas sobre la superficie terrestre y oceánica. Los lugares más oscuros del mapa corresponden a frecuencias de no más de 0,1 tormentas por año por kilómetro cuadrado, y los más claros, más de 50.

Paraguas con pararrayos. El modelo se vendió en el siglo XIX y tuvo mucha demanda.

Disparar un líquido o un láser a una nube de tormenta que se cierne sobre el estadio desvía el rayo hacia un lado.

Varios rayos provocados por el lanzamiento de un cohete hacia una nube de tormenta. La línea vertical izquierda es la estela del cohete.

Una gran fulgurita “ramificada” que pesa 7,3 kg, encontrada por el autor en las afueras de Moscú.

Fragmentos cilíndricos huecos de fulgurita formados a partir de arena derretida.

Fulgurita blanca de Texas.

Los rayos son una fuente eterna de recarga del campo eléctrico de la Tierra.. A principios del siglo XX se midió el campo eléctrico de la Tierra mediante sondas atmosféricas. Su intensidad en la superficie resultó ser de aproximadamente 100 V/m, lo que corresponde a una carga total del planeta de unos 400.000 C. Los portadores de cargas en la atmósfera terrestre son los iones, cuya concentración aumenta con la altura y alcanza un máximo a una altitud de 50 km, donde, bajo la influencia de la radiación cósmica, se ha formado una capa eléctricamente conductora: la ionosfera. Por tanto, el campo eléctrico de la Tierra es el campo de un condensador esférico al que se aplica una tensión de unos 400 kV. Bajo la influencia de este voltaje de capas superiores una corriente de 2-4 kA fluye todo el tiempo hacia los inferiores, cuya densidad es 1-2. 10 -12 A/m 2 y se libera energía hasta 1,5 GW. ¡Y este campo eléctrico desaparecería si no existieran los rayos! Por lo tanto, cuando hace buen tiempo, el condensador eléctrico, la Tierra, se descarga y, durante una tormenta, se carga.

Una persona no siente el campo eléctrico de la Tierra, ya que su cuerpo es un buen conductor. Por tanto, la carga de la Tierra también se encuentra en la superficie del cuerpo humano, distorsionando localmente el campo eléctrico. Bajo una nube de tormenta, la densidad de cargas positivas inducidas en el suelo puede aumentar significativamente y la intensidad del campo eléctrico puede superar los 100 kV/m, 1.000 veces su valor con buen tiempo. Como resultado, la carga positiva de cada cabello en la cabeza de una persona que se encuentra bajo una nube de tormenta aumenta en la misma cantidad y, alejándose unos de otros, se ponen de punta.

Electrificación: eliminación de polvo "cargado". Para entender cómo una nube separa las cargas eléctricas, recordemos qué es la electrificación. La forma más sencilla de cargar un cuerpo es frotándolo contra otro. La electrificación por fricción es la más viejo camino recepción cargas electricas. La propia palabra "electrón", traducida del griego al ruso, significa ámbar, ya que el ámbar siempre ha tenido carga negativa cuando se frota contra lana o seda. La magnitud de la carga y su signo dependen de los materiales de los cuerpos que se frotan.

Se cree que un cuerpo, antes de empezar a frotarse contra otro, es eléctricamente neutro. De hecho, si dejas un cuerpo cargado en el aire, entonces las partículas de polvo y los iones con carga opuesta comenzarán a adherirse a él. Así, en la superficie de cualquier cuerpo hay una capa de polvo "cargado" que neutraliza la carga del cuerpo. Por tanto, la electrificación por fricción es el proceso de eliminación parcial del polvo “cargado” de ambos cuerpos. En este caso, el resultado dependerá de qué tan mejor o peor se elimine el polvo "cargado" de los cuerpos que se frotan.

La nube es una fábrica de producción de cargas eléctricas. Es difícil imaginar que algunos de los materiales enumerados en la tabla estén en la nube. Sin embargo, en los cuerpos pueden aparecer polvos "cargados" diferentes, incluso si están hechos del mismo material; basta con que la microestructura de la superficie sea diferente. Por ejemplo, cuando un cuerpo liso roza contra uno rugoso, ambos quedarán electrificados.

Una nube de tormenta es una enorme cantidad de vapor, parte del cual se ha condensado en pequeñas gotas o témpanos de hielo. La parte superior de una nube de tormenta puede estar a una altitud de 6 a 7 km, y la parte inferior puede colgar sobre el suelo a una altitud de 0,5 a 1 km. Por encima de 3-4 km las nubes están formadas por témpanos de hielo. diferentes tamaños, ya que allí la temperatura siempre está bajo cero. Estos trozos de hielo están en constante movimiento provocado por las corrientes ascendentes. aire caliente de la superficie calentada de la tierra. Los trozos pequeños de hielo son más fácilmente arrastrados por las corrientes de aire ascendentes que los grandes. Por lo tanto, los pequeños trozos de hielo "ágiles", que se mueven hacia la parte superior de la nube, chocan constantemente con los grandes. Con cada colisión de este tipo, se produce una electrificación, en la que grandes trozos de hielo se cargan negativamente y los pequeños, positivamente. Con el tiempo, pequeños trozos de hielo cargados positivamente terminan en la parte superior de la nube y grandes trozos de hielo cargados negativamente terminan en la parte inferior. En otras palabras, la parte superior de una tormenta está cargada positivamente y la parte inferior está cargada negativamente. Todo está listo para la descarga del rayo, durante la cual se produce la descomposición del aire y la carga negativa del fondo de la nube de tormenta fluye hacia la Tierra.

Los rayos son un saludo desde el espacio y una fuente de radiación de rayos X. Sin embargo, la propia nube no es capaz de electrificarse lo suficiente como para provocar una descarga entre su parte inferior y el suelo. La intensidad del campo eléctrico en una nube de tormenta nunca excede los 400 kV/m, y la ruptura eléctrica en el aire ocurre a un voltaje superior a 2500 kV/m. Por tanto, para que se produzca un rayo se necesita algo más que un campo eléctrico. En 1992, el científico ruso A. Gurevich del Instituto de Física que lleva su nombre. P. N. Lebedev RAS (FIAN) sugirió que los rayos cósmicos (partículas de alta energía que caen sobre la Tierra desde el espacio a velocidades cercanas a la de la luz) podrían ser una especie de ignición de los rayos. Miles de partículas de este tipo bombardean a todos cada segundo. metro cuadrado atmósfera terrestre.

Según la teoría de Gurevich, una partícula de radiación cósmica, al chocar con una molécula de aire, la ioniza, como resultado de lo cual se forma gran número electrones con alta energía. Una vez en el campo eléctrico entre la nube y el suelo, los electrones se aceleran hasta velocidades cercanas a la de la luz, ionizando su camino y provocando así una avalancha de electrones que se mueven con ellos hacia el suelo. El canal ionizado creado por esta avalancha de electrones es utilizado por los rayos para descargarse (ver "Ciencia y vida" No. 7, 1993).

Cualquiera que haya visto un relámpago se ha dado cuenta de que no se trata de una línea recta que conecta la nube con el suelo, sino una línea recta que brilla intensamente. línea quebrada. Por lo tanto, el proceso de formación de un canal conductor para la descarga de un rayo se denomina "líder de paso". Cada uno de estos "pasos" es un lugar donde los electrones, acelerados a velocidades cercanas a la luz, se detuvieron debido a colisiones con moléculas de aire y cambiaron la dirección del movimiento. La evidencia de esta interpretación de la naturaleza escalonada de los relámpagos son los destellos de radiación de rayos X, que coinciden con los momentos en que el relámpago, como si tropezara, cambia su trayectoria. Estudios recientes han demostrado que los rayos son una fuente bastante potente de radiación de rayos X, cuya intensidad puede alcanzar hasta 250.000 electronvoltios, aproximadamente el doble de la utilizada en las radiografías de tórax.

¿Cómo provocar la caída de un rayo? Es muy difícil estudiar qué sucederá en un lugar desconocido y cuándo. Es decir, durante muchos años Los científicos trabajaron estudiando la naturaleza de los rayos. Se cree que la tormenta en el cielo es liderada por Elías el profeta y no se nos da a conocer sus planes. Sin embargo, los científicos han intentado durante mucho tiempo reemplazar al profeta Elías creando un canal conductor entre una nube de tormenta y la tierra. Para ello, B. Franklin lanzó cometa, terminando con alambre y un manojo de llaves de metal. Al hacer esto, provocó descargas débiles que fluían por el cable y fue el primero en demostrar que el rayo es una descarga eléctrica negativa que fluye desde las nubes hasta el suelo. Los experimentos de Franklin eran extremadamente peligrosos, y uno de los que intentó repetirlos fue académico ruso G.V. Richman: murió en 1753 a causa de un rayo.

En la década de 1990, los investigadores aprendieron cómo crear rayos sin poner en peligro sus vidas. Una forma de provocar un rayo es disparar un pequeño cohete desde el suelo directamente a una nube de tormenta. A lo largo de toda su trayectoria, el cohete ioniza el aire y crea así un canal conductor entre la nube y el suelo. Y si la carga negativa en la parte inferior de la nube es lo suficientemente grande, entonces se produce una descarga de rayo a lo largo del canal creado, cuyos parámetros son registrados por instrumentos ubicados junto a la plataforma de lanzamiento del cohete. Para crear más mejores condiciones Para descargar un rayo, se conecta un cable de metal al cohete que lo conecta al suelo.

Rayo: el dador de vida y el motor de la evolución. En 1953, los bioquímicos S. Miller (Stanley Miller) y G. Urey (Harold Urey) demostraron que uno de los "elementos básicos" de la vida, los aminoácidos, se puede obtener haciendo pasar una descarga eléctrica a través del agua en la que se encuentran los gases del La atmósfera "primordial" de la Tierra se disuelve (metano, amoníaco e hidrógeno). 50 años después, otros investigadores repitieron estos experimentos y obtuvieron los mismos resultados. Así, la teoría científica sobre el origen de la vida en la Tierra asigna un papel fundamental a la caída de rayos.

Cuando pasan breves pulsos de corriente a través de las bacterias, aparecen poros en su capa (membrana) a través de los cuales pueden pasar fragmentos de ADN de otras bacterias, lo que desencadena uno de los mecanismos de la evolución.

¿Por qué las tormentas son muy raras en invierno? F.I. Tyutchev, escribiendo “Me encantan las tormentas a principios de mayo, cuando suena el primer trueno de la primavera…”, sabía que en invierno casi no hay tormentas. Para que se forme una nube de tormenta, son necesarias corrientes ascendentes de aire húmedo. La concentración de vapores saturados aumenta al aumentar la temperatura y es máxima en verano. La diferencia de temperatura de la que dependen las corrientes de aire ascendentes es mayor cuanto mayor es su temperatura en la superficie de la tierra, ya que a una altitud de varios kilómetros su temperatura no depende de la época del año. Esto significa que la intensidad de las corrientes ascendentes también es máxima en verano. Por eso las tormentas son más frecuentes en verano, pero en el norte, donde hace frío en verano, las tormentas son bastante raras.

¿Por qué las tormentas son más comunes en tierra que en el mar? Para que una nube se descargue, debe haber una cantidad suficiente de iones en el aire debajo de ella. El aire, compuesto únicamente de moléculas de nitrógeno y oxígeno, no contiene iones y es muy difícil de ionizar incluso en campo eléctrico. Pero si hay muchas partículas extrañas en el aire, por ejemplo polvo, también hay muchos iones. Los iones se forman por el movimiento de partículas en el aire de la misma manera que se electrifican por la fricción entre sí. varios materiales. Obviamente, hay mucho más polvo en el aire sobre la tierra que sobre los océanos. Por eso las tormentas truenan con mayor frecuencia sobre la tierra. También se ha observado que, en primer lugar, los rayos caen en aquellos lugares donde la concentración de aerosoles en el aire es especialmente alta: el humo y las emisiones de las empresas de la industria de refinación de petróleo.

Cómo Franklin desvió un rayo. Afortunadamente, la mayoría de los rayos ocurren entre las nubes y, por lo tanto, no representan ninguna amenaza. Sin embargo, se cree que los rayos matan cada año a más de mil personas en todo el mundo. Al menos en Estados Unidos, donde se llevan estadísticas de este tipo, unas 1.000 personas sufren cada año la caída de rayos y más de un centenar de ellas mueren. Los científicos llevan mucho tiempo intentando proteger a la gente de este “castigo de Dios”. Por ejemplo, el inventor del primer condensador eléctrico (jarra de Leyden), Pieter van Musschenbroeck (1692-1761), en un artículo sobre electricidad escrito para la famosa Enciclopedia francesa, defendió formas tradicionales evitando rayos - campana sonando y disparar cañones, que creía que eran bastante eficaces.

Benjamín Franklin, tratando de proteger el Capitolio de la capital del estado de Maryland, en 1775 colocó en el edificio una gruesa barra de hierro, que se elevaba varios metros por encima de la cúpula y estaba conectada al suelo. El científico se negó a patentar su invento, deseando que comenzara a servir a la gente lo antes posible.

La noticia del pararrayos de Franklin se extendió rápidamente por toda Europa y fue elegido miembro de todas las academias, incluida la rusa. Sin embargo, en algunos países la población devota recibió con indignación este invento. La sola idea de que una persona pudiera domar tan fácil y simplemente el arma principal de la “ira de Dios” parecía blasfema. Por eso, en diferentes lugares la gente, por motivos piadosos, rompió pararrayos. Un curioso incidente ocurrió en 1780 en la pequeña ciudad de Saint-Omer, en el norte de Francia, donde la gente del pueblo exigió que se derribara el mástil de hierro del pararrayos y el asunto llegó a juicio. El joven abogado, que defendió al pararrayos de los ataques de los oscurantistas, basó su defensa en que tanto la mente humana como su capacidad para conquistar las fuerzas de la naturaleza son de origen divino. Todo lo que ayude a salvar una vida es para bien, argumentó el joven abogado. Ganó el caso y ganó gran fama. El nombre del abogado era Maximilian Robespierre. Pues bien, ahora el retrato del inventor del pararrayos es la reproducción más deseada del mundo, porque adorna el conocido billete de cien dólares.

Cómo protegerse de los rayos usando un chorro de agua y un láser. Recientemente se propuso en principio nueva manera luchar contra el rayo. Se creará un pararrayos a partir de... un chorro de líquido que se disparará desde el suelo directamente hacia las nubes de tormenta. El líquido relámpago es una solución salina a la que se añaden polímeros líquidos: la sal está destinada a aumentar la conductividad eléctrica y el polímero evita que el chorro se "divida" en gotas individuales. El diámetro del chorro será de aproximadamente un centímetro y altura máxima- 300 metros. Cuando el pararrayos líquido esté finalizado, se equiparán con áreas deportivas y de juegos infantiles, donde la fuente se encenderá automáticamente cuando la intensidad del campo eléctrico sea lo suficientemente alta y la probabilidad de que caiga un rayo sea máxima. Una carga fluirá por una corriente de líquido desde una nube de tormenta, haciendo que los rayos sean seguros para otros. Se puede realizar una protección similar contra la descarga de un rayo utilizando un láser, cuyo rayo, al ionizar el aire, creará un canal para una descarga eléctrica lejos de las multitudes.

¿Pueden los rayos llevarnos por mal camino? Sí, si usas una brújula. En la famosa novela de G. Melville "Moby Dick" se describe exactamente un caso así cuando la descarga de un rayo, que creó un fuerte campo magnético, remagnetizó la aguja de la brújula. Sin embargo, el capitán del barco tomó una aguja de coser, la golpeó para magnetizarla y la reemplazó con la aguja de la brújula dañada.

¿Te puede caer un rayo dentro de una casa o de un avión? Desafortunadamente, ¡sí! La corriente del rayo puede entrar a una casa a través de un cable telefónico desde un poste cercano. Por lo tanto, durante una tormenta, trate de no utilizar un teléfono normal. Se cree que hablar por radioteléfono o por teléfono móvil es más seguro. Evite tocar las tuberías durante una tormenta calefacción central y tuberías de agua que conectan la casa con el suelo. Por las mismas razones, los expertos aconsejan apagar todo durante una tormenta. electrodomésticos, incluidos ordenadores y televisores.

En cuanto a los aviones, en general intentan volar alrededor de zonas con actividad tormentosa. Y sin embargo, en promedio, uno de los aviones es alcanzado por un rayo una vez al año. Su corriente no puede afectar a los pasajeros; fluye por la superficie exterior del avión, pero puede dañar las comunicaciones por radio, los equipos de navegación y la electrónica.

La fulgurita es un rayo fosilizado. Durante la descarga de un rayo, se liberan 10 9 -10 10 julios de energía. La mayor parte se gasta creando una onda de choque (trueno), calentando el aire, luces intermitentes y otras ondas electromagnéticas, y sólo una pequeña parte se libera en el lugar donde el rayo cae al suelo. Sin embargo, incluso esta “pequeña” parte es suficiente para provocar un incendio, matar a una persona y destruir un edificio. Un rayo puede calentar el canal por el que se mueve hasta 30.000 ° C, cinco veces más alta que la temperatura en la superficie del Sol. La temperatura dentro del rayo es mucho más alta que el punto de fusión de la arena (1600-2000°C), pero si la arena se derrite o no también depende de la duración del rayo, que puede oscilar entre decenas de microsegundos y décimas de segundo. . La amplitud del pulso de corriente del rayo suele ser igual a varias decenas de kiloamperios, pero a veces puede superar los 100 kA. Los rayos más potentes provocan el nacimiento de fulguritas, cilindros huecos de arena derretida.

La palabra fulgurita proviene del latín fulgur, que significa relámpago. Las fulguritas excavadas más largas quedaron bajo tierra a una profundidad de más de cinco metros. Las fulguritas también se llaman sólidos fundidos. rocas, formado por la caída de un rayo; a veces están en grandes cantidades encontrado en cimas de montañas rocosas. Las fulguritas, que consisten en sílice derretida, suelen aparecer como tubos en forma de cono del grosor de un lápiz o un dedo. Su superficie interior es lisa y fundida, y la exterior está formada por granos de arena adheridos a la masa fundida. El color de las fulguritas depende de las impurezas minerales del suelo arenoso. La mayoría son de color tostado, gris o negro, pero también se encuentran fulguritas verdosas, blancas o incluso translúcidas.

Al parecer, la primera descripción de las fulguritas y su conexión con los rayos fue realizada en 1706 por el pastor David Hermann. Posteriormente, muchos encontraron fulguritas cerca de personas alcanzadas por un rayo. Charles Darwin durante viaje alrededor del mundo En el barco "Beagle", se descubrieron en la costa arenosa cerca de Maldonado (Uruguay) varios tubos de vidrio que se extendían verticalmente más de un metro en la arena. Describió sus tamaños y asoció su formación con las descargas de rayos. El famoso físico estadounidense Robert Wood recibió un “autógrafo” del rayo que casi lo mata:

"Había pasado una fuerte tormenta y el cielo sobre nosotros ya se había despejado. Caminé por el campo que separa nuestra casa de la casa de mi cuñada. Caminé unos diez metros por el sendero cuando de repente mi hija Margaret me llamó. Me detuve durante unos diez segundos y apenas avancé, cuando de repente una línea azul brillante atravesó el cielo, con el rugido de un cañón de doce pulgadas golpeando el camino veinte pasos delante de mí y levantando una enorme columna de vapor, avancé más. Para ver qué tipo de huella había dejado el rayo. Había un lugar donde el rayo quemó el trébol de unos cinco centímetros de diámetro, con un agujero en el medio de media pulgada... Regresé al laboratorio, derretido ocho libras. de estaño y lo vertí en el agujero... Lo que saqué, cuando el estaño se endureció, parecía un enorme abrasivo para perros, ligeramente curvado, pesado, como era de esperar, en el mango y gradualmente ahusándose hasta el final. Era un poco más largo. de tres pies" (citado de V. Seabrook. Robert Wood. - M.: Nauka, 1985, p. 285).

La aparición de un tubo de vidrio en la arena durante la descarga de un rayo se debe a que siempre hay aire y humedad entre los granos de arena. La corriente eléctrica del rayo en una fracción de segundo calienta el aire y el vapor de agua a temperaturas enormes, provocando un aumento explosivo de la presión del aire entre los granos de arena y su expansión, que Wood escuchó y vio, milagrosamente no siendo víctima del rayo. El aire en expansión forma una cavidad cilíndrica dentro de la arena fundida. El enfriamiento rápido posterior fija la fulgurita, un tubo de vidrio, en la arena.

A menudo extraída cuidadosamente de la arena, la fulgurita tiene la forma de una raíz o rama de árbol con numerosos brotes. Estas fulguritas ramificadas se forman cuando la descarga de un rayo golpea arena húmeda, que, como se sabe, tiene mayor conductividad eléctrica que la arena seca. En estos casos, la corriente del rayo, que ingresa al suelo, inmediatamente comienza a extenderse hacia los lados, formando una estructura. similar a la raíz de un árbol, y la fulgurita resultante sólo repite esta forma. La fulgurita es muy frágil y los intentos de eliminar la arena adherida a menudo conducen a su destrucción, especialmente en el caso de las fulguritas ramificadas formadas en arena húmeda.