Скачать + смотреть онлайн

видео 2022

бесплатно в хорошем качестве HD

Строго запрещено смотреть анал видео. Крутые - все самые шикарные мамки видео. Мега лучший пердос video.

PhysBook
PhysBook
Представиться системе

Kvant. Электрическая машина

Материал из PhysBook

Варламов С. Электрическая машина в атмосфере //Квант. — 2001. — № 2. — С. 23-24.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала "Квант"

Как известно. Все процессы, происходящие в атмосфере, обязаны своим появлением Солнцу. И даже... возникновение молнии.

Излучение Солнца в безоблачный день почти без потерь проникает через всю атмосферу. Нагрев поверхности земли или воды приводит к подогреву и насыщению водяными парами воздуха вблизи поверхности земли. Вслед за этим начинается конвекция, при которой влажный и теплый воздух от поверхности земли поднимается на большую высоту.

Запаса тепла, накопленного землей и водой, хватает на большое время, поэтому конвекция воздуха продолжается и после того, как доступ солнечным лучам к земле будет закрыт облаками или даже тучами. В «мощной» грозовой туче конвекцией захвачен воздух до высоты 10 - 12 км, скорость вертикального движения достигает нескольких метров в секунду. Место поднимающегося вверх теплого и влажного воздуха занимает поступающий «с боков и сверху» воздух, лишенный водяных паров (сухой). Даже при одинаковой температуре вблизи поверхности земли сухой воздух имеет большую плотность, чем влажный. Постепенно насыщаясь влагой, этот воздух в свою очередь начинает подниматься вверх.

Большие объемы поднимающегося воздуха практически не обмениваются теплом с окружающим воздухом. Поэтому можно считать, что при подъеме вверх и (соответственно) попадании в область с меньшим давлением теплый и влажный воздух расширяется и совершает работу за счет своей внутренней энергии, что сопровождается охлаждением воздуха. На определенной высоте достигается так называемая температура росы, и водяной пар начинает конденсироваться в капельки.

Условия освещения поверхности земли на больших пространствах (100 - 200 км) одинаковы, поэтому для восходящих конвекционных потоков, находящихся одновременно в пределах видимости, соответствующие температуры росы тоже примерно одинаковы. Вследствие этого нижний край практически всех кучевых облаков обычно находится на одной и той же высоте над землей.

Эти капельки, с одной стороны, притягиваются к земле, а, с другой стороны, за счет трения увлекаются восходящими потоками воздуха. Пока размеры капелек невелики, все они поднимаются вверх (хотя относительно окружающего воздуха они, конечно же, движутся вниз). Со временем капельки растут в объеме, сливаются друг с другом, и некоторые из них приобретают такую массу, что поток воздуха уже не может поддерживать их подъем. Такие капли начинают двигаться вниз, навстречу поднимающимся вверх воздуху и более мелким капелькам.

Сталкиваясь с более мелкими капельками, большая капля иногда (важно, что не всегда) захватывает их и увеличивается в объеме. Часть столкновений не приводит к слиянию капелек.

Вам, наверное, не раз приходилось видеть в умывальнике капельки, бегающие по поверхности воды. Вот это и иллюстрирует тот факт, что не все столкновения капель обязательно приводят к их немедленному слиянию.

Итак, в нашем распоряжении имеется некоторое механическое устройство, переносящее маленькие капельки вверх, но при этом большие капли падают вниз. Такое встречное движение происходит в той части грозового облака, где уже имеется вода в конденсированном состоянии.

Вот мы и подошли вплотную к объяснению механизма разделения зарядов в грозовом облаке, вслед за чем и возникает молния. Для такого разделения нужно, чтобы в той области пространства, где движутся и сталкиваются капельки, существовало хотя бы небольшое по величине вертикально направленное электрическое поле. И такое поле есть — это электрическое поле Земли, соответствующее отрицательному заряду земной поверхности.

Из нескольких возможных механизмов приобретения капельками электрических зарядов мы опишем только один, но и его действия достаточно, чтобы происходило разделение зарядов в грозовом облаке.

Img Kvant A-2001-02-004.jpg

В каждой незаряженной первоначально капельке, находящейся в электрическом поле, возникает вызванное этим полем перераспределение зарядов (см. рисунок). В результате летящие навстречу друг другу маленькая и большая капельки притягиваются, хотя они и не заряжены зарядами разных знаков. При столкновении, которое не заканчивается слиянием, «верхняя» капля приобретает отрицательный заряд, а «нижняя» — положительный. Отрицательный заряд вместе со своей «верхней» каплей после удара капель опускается вниз, а положительный заряд вместе со своей «нижней» каплей поднимается вверх. Заметьте, что после такого перераспределения заряды движутся против электрических сил, связанных с зарядом поверхности земли. В результате нижняя и верхняя части облака оказываются заряженными зарядами разных знаков — низ облака отрицательно (так же, как первоначально была заряжена поверхность земли под восходящим потоком воздуха), а верх положительно. Эти заряды, в свою очередь, вызывают перераспределение зарядов на поверхности земли, в результате чего непосредственно под облаком (в эпицентре грозы) земля приобретает положительный заряд, а в стороне от облака — отрицательный.

Пока из облака не пошел дождь, большие капельки, проскочив «низ» облака, попадают в восходящий поток с температурой выше точки росы. Здесь большинство капель испаряется, но их заряд не пропадает (подумайте, на каких частицах остаются заряды).

Все время, пока происходит конвекция воздуха и пока из облака еще не полил дождь, продолжается разделение зарядов и, соответственно, усиление электрического поля в пространстве. При достижении определенной величины поля в воздухе возникает электрический пробой — по возникшему проводящему участку воздуха протекает большой ток (порядка 104 - 106 ампер). Этот участок воздуха нагревается, светится и расширяется, теперь результаты работы электрической машины в атмосфере можно видеть и слышать — началась гроза!

Поскольку существует два участка с сильным электрическим полем: между низом и верхом грозового облака и между низом облака и поверхностью земли, то молнии случаются как внутриоблачные, так и между облаком и землей. Обычно разряды молний начинаются внутри облака (там, где давление воздуха меньше). По мере нарастания «мощи» грозового облака все большая часть накопленного тепла перебирается от земли к облаку, и нижняя граница облака (та высота, на которой достигается точка росы) опускается все ниже и ниже. Этому помогают крупные капли, которые «проскакивают» мимо границы облака и испаряются, поглощая тепло восходящего воздушного потока, все ближе и ближе к земле. (Кстати заметим, что существующее внутри облака электрическое поле способствует более быстрому росту размеров капель.) Наконец, условия для пробоя воздуха достигаются и в воздушном промежутке «облако — земля».

В конце концов возникает «прорыв»: поднимающийся вверх теплый воздух уже не в состоянии испарить все падающие вниз капли — «разверзаются хляби небесные», и испаренная с поверхности вода возвращается на землю в виде дождя или града.

Итак, мы выяснили, каким образом солнечная энергия, поглощенная на поверхности земли, превращается в тепловую энергию влажного воздуха, а та, в свою очередь, переходит в электрическую энергию в результате конвекции воздуха в электрическом поле.

Остались невыясненными вопросы, почему возникает электрический пробой воздуха и как выбирается тот путь в воздухе, по которому «пробегает» молния. Если вам хочется получить ответы на них, советуем почитать в этом номере журнала статьи «Дайте мне разбежаться!» и «Молния — это не так сложно, как кажется».

Img Kvant A-2001-02-005.jpg

Смотреть HD

видео онлайн

бесплатно 2022 года