Номер 2, страница 188 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 6. Электрические явления. § 47*. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Темы докладов и проектов - номер 2, страница 188.

Условие.

2. Молния и её природа.

Решение.

Молния — это гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, который обычно возникает во время грозы. Это мощное природное явление, которое проявляется в виде яркой вспышки света и сопровождается звуковым эффектом — громом. Электрическая природа молнии была впервые доказана экспериментами Бенджамина Франклина.

Образование и разделение зарядов в облаках

Основой для возникновения молнии является процесс электризации в грозовых (кучево-дождевых) облаках. Внутри таких облаков существуют мощные восходящие и нисходящие потоки воздуха, которые перемещают капли воды и кристаллики льда. При столкновении более тяжелых и холодных ледяных частиц (например, ледяной или снежной крупы), падающих вниз, с более легкими и теплыми кристалликами льда, уносимыми восходящими потоками, происходит разделение зарядов. В результате этого сложного процесса верхняя часть облака накапливает преимущественно положительный заряд, а средняя и нижняя части — отрицательный. Иногда у самого основания облака может образовываться небольшой положительно заряженный слой. Таким образом, облако превращается в гигантский электрический диполь, создавая огромное электрическое поле как внутри себя, так и между облаком и землей.

Процесс электрического разряда

Когда разность потенциалов между частями облака или между облаком и землей достигает критической величины (порядка $10^8 - 10^9$ Вольт), напряженность электрического поля становится достаточной для электрического пробоя воздуха. Диэлектрическая прочность воздуха составляет примерно $3 \cdot 10^6$ В/м. При превышении этого значения воздух ионизируется и становится проводником электричества, образуя канал плазмы.

Процесс разряда "облако-земля" обычно начинается с формирования из отрицательно заряженной области облака ступенчатого лидера. Это канал ионизированного воздуха, который движется к земле прерывисто, "шагами" по несколько десятков метров. Он слабо светится и несет отрицательный заряд. По мере приближения лидера к земле, сильное электрическое поле у поверхности заставляет положительные заряды "стекаться" к высоким объектам, образуя встречные, направленные вверх разряды — стримеры.

Когда один из стримеров соединяется со ступенчатым лидером, формируется непрерывный проводящий канал между облаком и землей. По этому каналу происходит главный (или обратный) разряд. Мощный поток электронов устремляется по каналу, вызывая резкое повышение тока до десятков и сотен тысяч ампер и температуры в канале до 30 000 °C. Именно этот главный разряд мы и видим как ослепительно яркую вспышку молнии. Часто по уже проложенному каналу могут пройти несколько повторных разрядов, что заставляет молнию мерцать.

Гром как следствие молнии

Гром является прямым следствием молнии. Мгновенный нагрев воздуха в канале разряда до сверхвысоких температур вызывает его взрывоподобное расширение. Это создает мощную ударную волну, которая распространяется в окружающем пространстве. Звук этой ударной волны мы и слышим как гром. Раскатистый характер грома объясняется тем, что звук от разных, удаленных друг от друга участков длинного канала молнии доходит до наблюдателя в разное время, а также отражением звука от облаков и земли.

Виды молний

Различают несколько основных видов молний в зависимости от того, где они возникают. Самыми распространенными являются внутриоблачные молнии, разряды в которых происходят между разноименно заряженными областями одного облака. Также существуют межоблачные молнии, которые бьют между соседними облаками. Наиболее известными и опасными являются молнии "облако-земля". Реже встречаются молнии, бьющие от земли к облаку, обычно с очень высоких сооружений (например, телебашен).

Ответ: Молния — это мощный естественный электрический разряд в атмосфере. Её природа заключается в разделении электрических зарядов внутри грозовых облаков из-за конвективных потоков и взаимодействия частиц льда и воды. Когда накопленная разность потенциалов превышает диэлектрическую прочность воздуха, происходит электрический пробой, формируется плазменный канал, по которому протекает огромный ток. Этот процесс проявляется как яркая вспышка света (молния) и сопровождается звуковой ударной волной (гром).