Номер 1, страница 116, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Наблюдайте

Во время каких природных явлений можно наблюдать газовый разряд? К каким выводам подводят ваши наблюдения?

Природные явления, в которых наблюдается газовый разряд

Газовый разряд — это прохождение электрического тока через газ, сопровождающееся его ионизацией и свечением. В природе это явление можно наблюдать в нескольких формах:

Молния: Это самый известный и мощный пример искрового газового разряда. Он возникает во время грозы, когда между грозовым облаком и землей или между облаками накапливается огромная разность потенциалов. Это приводит к электрическому пробою воздуха, который на короткое время становится проводником в виде канала плазмы, что мы и видим как яркую вспышку.

Полярное сияние (северное и южное): Это пример тлеющего разряда в разреженных верхних слоях атмосферы. Заряженные частицы солнечного ветра, попадая в магнитное поле Земли, устремляются к полюсам и сталкиваются с атомами и молекулами газов (кислорода и азота). Эти столкновения возбуждают атомы, которые затем излучают свет, создавая красочное свечение на небе.

Огни святого Эльма: Это форма коронного разряда. Явление наблюдается как светящиеся пучки или кисточки на острых концах высоких предметов (например, мачтах кораблей, шпилях зданий, верхушках деревьев) при большой напряженности электрического поля в атмосфере, например, во время грозы или сильной метели.

Верхне-атмосферные разряды (спрайты, эльфы): Это крупномасштабные, но очень короткие электрические разряды, которые происходят на большой высоте (50–95 км) над грозовыми облаками и являются следствием мощных молний.

Ответ: Газовый разряд в природе можно наблюдать в виде молний, полярных сияний, огней святого Эльма, а также спрайтов и эльфов в верхней атмосфере.

Выводы из наблюдений

Наблюдения за этими природными явлениями позволяют сделать следующие выводы:

Во-первых, газы, которые в обычных условиях являются электрическими изоляторами (диэлектриками), при определенных условиях могут ионизироваться и проводить электрический ток.

Во-вторых, для возникновения газового разряда необходимы особые условия. Это может быть очень сильное электрическое поле, вызывающее ударную ионизацию (как в случае с молнией), или воздействие внешнего ионизатора, например, потока заряженных частиц из космоса (как в случае полярных сияний).

В-третьих, прохождение электрического тока через газ практически всегда сопровождается его свечением. Атомы газа, получив энергию от пролетающих электронов, переходят в возбужденное состояние, а затем возвращаются в основное, излучая при этом свет.

В-четвертых, вид и форма газового разряда сильно зависят от условий, в первую очередь от давления газа. При высоком давлении (у поверхности Земли) разряд имеет форму яркого, тонкого канала (искровой разряд, молния). При низком давлении (в верхних слоях атмосферы) разряд занимает большой объем и имеет вид диффузного свечения (тлеющий разряд, полярное сияние).

В-пятых, цвет свечения определяется химическим составом газа. Именно поэтому полярные сияния имеют разные цвета: возбужденные атомы кислорода светятся зеленым или красным, а атомы азота — синим или фиолетовым.

Ответ: Наблюдения приводят к выводу, что газы при определенных условиях (сильное электрическое поле, внешнее ионизирующее излучение) могут проводить электрический ток. Этот процесс, называемый газовым разрядом, сопровождается свечением, вид и цвет которого зависят от давления, состава газа и других условий.