Номер 7, страница 187, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 4. Электрический заряд. Электрическое поле. Параграф 47. Исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 7, страница 187.

Условие.

• Электрические явления в природе.

Решение.

Электрические явления в природе — это широкий класс физических процессов, связанных с существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов в естественных условиях. Они играют фундаментальную роль в атмосфере, геологии и биологических системах. Ниже рассмотрены наиболее яркие примеры.

Молния и гроза

Самым известным и мощным электрическим явлением в природе является молния. Она возникает в грозовых облаках из-за процесса электризации. В восходящих и нисходящих потоках воздуха внутри облака капли воды и кристаллы льда сталкиваются и трутся друг о друга. В результате этого трения происходит разделение зарядов: более легкие положительно заряженные частицы (кристаллы льда) поднимаются в верхнюю часть облака, а более тяжелые отрицательно заряженные (капли воды) опускаются в нижнюю. Таким образом, в облаке образуются области с разным знаком заряда. Когда разность потенциалов между облаком и землей, или между разными частями облака, достигает критического значения (сотни миллионов вольт), происходит электрический пробой воздуха — гигантская искра, которую мы и называем молнией. Сопровождающий молнию гром — это звуковая волна, возникающая из-за резкого расширения воздуха, мгновенно нагретого разрядом до температуры около 30000 °C.

Ответ: Молния — это гигантский электрический разряд в атмосфере, возникающий из-за разделения зарядов в грозовых облаках, что приводит к огромной разности потенциалов и пробою воздуха.

Полярные сияния

Полярные (или северные) сияния — это свечение верхних слоев атмосферы, возникающее в результате взаимодействия магнитосферы Земли с заряженными частицами солнечного ветра. Солнце постоянно испускает поток плазмы (протонов и электронов). Когда эти частицы достигают Земли, они отклоняются ее магнитным полем и направляются вдоль силовых линий к магнитным полюсам. В полярных регионах эти частицы вторгаются в верхние слои атмосферы (на высоте от 80 до 1000 км) и сталкиваются с атомами и молекулами газов (в основном кислорода и азота). При столкновении частицы передают газам энергию, возбуждая их атомы. Возвращаясь в свое стабильное состояние, атомы излучают свет. Цвет сияния зависит от того, с каким газом взаимодействуют частицы и на какой высоте: кислород на больших высотах светится красным, на меньших — зеленым, а азот дает синие и фиолетовые оттенки.

Ответ: Полярные сияния — это оптическое явление, вызванное свечением разреженных газов в верхних слоях атмосферы при их бомбардировке заряженными частицами солнечного ветра, направляемыми магнитным полем Земли.

Биоэлектричество

Электричество является неотъемлемой частью жизнедеятельности многих организмов. Наиболее яркий пример — работа нервной системы. Нервные импульсы, передающие информацию от органов чувств к мозгу и от мозга к мышцам, представляют собой электрические сигналы. Эти сигналы генерируются за счет движения ионов (Na⁺, K⁺, Cl⁻) через мембрану нервных клеток (нейронов), что создает кратковременное изменение электрического потенциала, называемое потенциалом действия. Кроме того, некоторые животные развили способность генерировать и использовать электрические поля. Например, электрический угорь может генерировать разряды напряжением до 600-800 вольт для охоты и защиты, а некоторые рыбы используют слабые электрические поля для навигации и общения в мутной воде (электролокация).

Ответ: Биоэлектричество — это совокупность электрических явлений в живых организмах, таких как передача нервных импульсов и способность некоторых видов генерировать электрические разряды для охоты, защиты или навигации.

Огни святого Эльма

Огни святого Эльма — это вид коронного разряда, который наблюдается в атмосфере во время грозы или сильной метели. Это явление представляет собой светящиеся пучки или кисточки голубоватого или фиолетового цвета, возникающие на острых концах высоких предметов (мачтах кораблей, шпилях зданий, верхушках деревьев, крыльях самолетов). Во время грозы в атмосфере возникает сильное электрическое поле. Напряженность этого поля значительно увеличивается вокруг заостренных проводников. Когда напряженность достигает величины, достаточной для ионизации молекул воздуха вокруг острия, возникает тлеющий разряд, который и выглядит как свечение. В отличие от молнии, это относительно тихое и продолжительное явление.

Ответ: Огни святого Эльма — это коронный разряд, возникающий на острых концах предметов из-за высокой напряженности электрического поля в атмосфере во время грозы, что приводит к ионизации и свечению воздуха.