Размещено на http://www.allbest.ru/

"Фейерверки в природе"

"Теперь чтобы получить доступ в науку о движении, нам не надо подниматься сперва на высоты математики; - наоборот природа сама предстает в своей простой красоте перед изумленным взором и даже человек с небольшими способностями может увидеть множество вещей, которые до сих пор оставались скрытыми от величайших ученых". (Роберт Майер)

Большой процент природных аномальных явлений связан с электрическими процессами в атмосфере, которые, несмотря на интенсивные многолетние исследования, до сих пор во многом остаются загадкой. Например, - процесс развития "обычной линейной" молнии все еще не понят, не говоря уже про шаровую молнию, хотя и существуют десятки монографий по этому вопросу.

Но в принципе, не так уж все таинственно. Все сводится к обычным действиям электрической энергии как - электрическое поле, взаимодействие энергетических потенциалов, электрохимические реакции, температура.

Рассмотрим данную тему в предлагаемом последовательном изложении о происхождении молнии. За основу рассуждений возьмем из учебной литературы тему "эквипотенциальные поверхности и условия равновесия зарядов в проводниках".

Линейная молния

Два проводника изолированы воздушной атмосферой (газовой средой). Поверхность каждого из них эквипотенциальна (то есть поверхность в любой точке проводника равного потенциала). Но между поверхностями этих двух проводников существует разность потенциалов, - положительного и отрицательного заряда. Наш земной шар является проводником. Поверхность Земли имеет эквипотенциальное поле отрицательного потенциала. Но напряженность электрического поля Земли очень быстро падает по мере удаления от нее. Это указывает на то, что положительный заряд, соответствующий отрицательному заряду Земли, находится где-то не на очень большой высоте над поверхностью Земли.

Второй проводник - облачность гидросферы, существующая в результате непрерывного испарения молекул воды с земной поверхности. Солнечное излучение ионизирует молекулы водного испарения, забирая из них электроны, таким образом получаются положительные ионы. Солнечное излучение является электродвижущей силой (ЭДС). В результате и создается электрическое переменное напряжение частиц высоких энергий. Обмен этой энергией между Землей и водномолекулярным испарением гидросферы приводит после множества физических и химических превращений к тем или иным процессам, которые мы привыкли называть погодой.

Грозы - чрезвычайно интересное явление. Однако львиная доля всех гроз приходится на страны с жарким климатом, где температура и влажность воздуха круглый год высока. В районах с умеренным климатом, грозы наблюдаются в теплое полугодие. Грозы и сопутствующие им явления (ливневый дождь, град, шквал и вызывающие у людей страх - молнии) приносят кучево-дождевые облака, называемые еще и грозовыми. Это облака, которые не соблюдают ярусов, они образуются внизу, затем прорастаются на всю высоту тропосферы. Мощные кучево-дождевые облака громоздятся на небе бурнорастущими вверх башнями.

Облачная кучность, - есть местная плотность более насыщенных участков испарения, они связаны с менее плотной областью водного испарения.

Так что в какой бы то физической форме облачность гидросферы не пребывала, она имеет положительный эквипотенциал (разность потенциалов в любой точке облачности отсутствует).

Пример из быта; - возьмем не подсоединенный к потребителю оголенный электропровод, находящийся под напряжением. Обеспечив себя хорошей изоляцией от Земли, мы можем спокойно производить любую работу с электропроводом, незащищенными голыми руками; - присоединять в любой точке, отсоединять, отрезать, стыковать и все без опасения травматизма. Аналогичные действия происходят в водномолекулярной облачности гидросферы, - хаотическое перемещение, воздействие турбулентных воздушных потоков; - восходящих, нисходящих, горизонтальных, как теплых, так и холодных.

В следствии постоянного испарения влаги с поверхности Земли, происходит насыщение облачности, при которой сжиженная фаза выпадает на земную поверхность в виде дождя. Происходит соединение двух проводников; - облачность гидросферы, - положительного потенциала, поверхность Земли, - отрицательного потенциала.

При истечении дождя между точками соединения проводников возникла разность потенциалов, равная разности потенциалов проводников. Следовательно, вдоль истечения дождя будет действовать электрическое поле и истечение свободных электронов, ионов в сторону возрастания потенциала, ибо электроны, ионы имеют отрицательный заряд. Вместе с этим движением начинается и перемещение электронов, ионов по проводникам (облачность гидросферы - поверхность Земли), в результате, которого имевшаяся вначале разность потенциалов между ними будет уменьшаться. Движение электронов, ионов, т.е. электрическое поле в проводниках и в их соединении будет продолжаться до тех пор, пока разность потенциалов между всеми точками этих проводников не станет равной нулю, т.е. одной эквипотенциальной поверхностью.

Нарушение же образованной эквипотенциальной поверхности, в любой точке, приводит к явлению разности потенциалов, а при достаточно большой напряженности, в образованном избыточном воздушном пространстве между разностью потенциалов появляется искра. Газ вблизи нагревается до высокой температуры и внезапно расширяется, отчего возникают звуковые волны, и мы слышим характерный треск. Газовый разряд носит название искровой разряд или искровой пробой газа.

Бытовой пример; - включая, посредством выключателя освещение, лампочка загорается, но мы слышим характерный треск с выделением искр в выключателе.

Вывод; - наличие воздушного пространства из-за нарушения плотности в соединении проводников положительного и отрицательного потенциалов. Подобное искрение и происходит в кучево-дождевой облачности вследствие проникновения в нее воздушных потоков, приводящих к возникновению местного воздушного пространства и образования разности потенциалов.

Искровой разряд или искровой пробой в кучево-дождевой облачности, вследствие проникновения воздушных потоков и есть основная причина возникновения взрыва молнии. В момент образования искрового разряда происходит физико-химический процесс электролиза пароводяных молекул облачности. Это явление открыто Нобелевскими лауреатами Н.Н. Семеновым и С.Н. Хиншелвудом, названное разветвленной цепной реакцией.

Краткое описание исходящих химических элементов в результате термической цепной реакции.

Свободные атомы кислорода, реагируя с молекулами кислорода, образуют озон.

О + О₂ О₃

Свободные атомы водорода, реагируя с молекулами кислорода, образуют перекись водорода.

2Н₂ + О₂ Н₂О₂

Молекула азота, реагируя с молекулой кислорода, образует окись азота (II).

N₂ + О₂ 2NO

Окись азота (II), взаимодействуя с кислородом воздуха, образует окись азота (IV).

N₂ + О₂ 2NO₂

Смесь 2 объема водорода и 1 объем кислорода, а это гремучая смесь, при воздействии электрической искры дает сильный взрыв с образованием воды.

2Н₂ + О₂ 2Н₂О

Описанные химические элементы и являются основной составной частью образования энергетической газоионной плазмы как линейной, так и шаровой молний, но истечение их различно.

Мощность линейной молнии, как и шаровой молнии, зависит от продолжительности искрового разряда, т.к. за это время происходит процесс электролиза в облачности водного испарения с образованием химических реакций формирования энергетической газоионной плазмы. В момент формирования энергетической газоионной плазмы температура высокая, но после взрыва она резко падает, т.к. это атомсферный газ, - энергетически ионизированный в хаотическом состоянии.

В начале XVIII в было установлено, что молния представляет собой сильный электрический ток, идущий в водном истечении из облачности атмосферы Земли.

Истечение линейной молнии и ее разновидность, есть прямая зависимость от среды ее прохождения, а это воздушная смесь газовых элементов, - непостижимо огромное число атомов, объединенных в молекулы; - пыльца растений, вулканический пепел, природный дождь метеоритов и индустриальные выбросы.

Среда прохождения линейной молнии, - это диэлектрик с плохой проводимостью электрического тока (ионизированного газа), так что рассматривать разновидности молнии бессмысленно, т.к. начальное истечение молнии происходит в более плотной пароводяной атмосферной среде и столкновений с атомами, молекулами огромно, да и весь путь ее до "приглашающей" ее точки на Земле, т.е. точки излучающей отрицательные электромагнитные силовые линии, протекает в столкновении.

В итоге, до Земли доходит менее 1/3 первоначального объема молнии, согласно ее температурного следа или вообще не доходит, в зависимости от ее мощности.

Истечение электромагнитного тока (молнии) протекает в ближайшую наивысшую точку излучения отрицательных электромагнитных силовых линий на Земле. Типовой бытовой пример: Вы звоните куда-то, то Вам же и отвечают, но ни в коем случае кому-то другому. Молниеотвод и служит как "заказчик", защитник строений, содержащих взрывоопасные и воспламеняющиеся материалы, излучая электромагнитные силовые линии дальнего действия.

Не редко можно наблюдать прохождение молнии параллельно земной поверхности и без выпадения осадков. Это происходит в основном в горной местности или равнинной местности с отдельно стоящими возвышенностями. Кучево-дождевые облака имеют темное, мрачное основание, обычно неровное. Часто кажется, что основание облака, сгустившись, нависает над Землей, задевая ее. Вершины гор и равнинные возвышенности становятся в непосредственном соприкосновении с облачностью, согласно вышеописанному, поверхности их в связи с соприкосновением становятся оной эквипотенциальной поверхностью. И независимо, на каком расстоянии произойдет искровой разряд от места соприкосновения облачности с Землей, молния исчезает в точку электромагнитного отрицательного излучения силовых линий на поверхность Земли.

Особенно опасны для леса так называемые сухие грозы, когда разряды атмосферного электричества не сопровождаются выпадением дождя. Такой случай наблюдался летом 1979г. близ Железногорска - Илимского, где после грозового электрического разряда, молния, пройдя параллельно земной поверхности более 5 км, ударила в сопки с залежами магниевых руд - загорелась тайга. Сухая гроза в Иркутской области и Бурятии способствовала тому, что пожары охватили лесные массивы, о чем сообщала газета "Правда".

Гром, - это и есть взрыв. Раскаты грома, - это взрывная волна, приводящая кучевую облачность в столкновение и последующее затихание в связи сопротивления воздуха. Звуковое истечение раскатов грома концентрируются на электромагнитных силовых линиях Земли, т.е. по меридиану с Севера на Юг.

Шаровая молния

Грозовые осадки, - есть внезапное очень сильное истечение ливневого дождя над ограниченной территорией и быстрому прекращению истечения дождя. В момент прекращения истечения дождя и происходит прохождение воздушного потока в облачности. Возникает местное избыточное воздушное пространство, а это и есть нарушение общей эквипотенциальной поверхности, что и приводит к искровому разряду с мгновенным проявлением термической цепной реакции и последующему взрыву. Но ливневый дождь перестал, т.е. связь положительного и отрицательного потенциала оборвалась.

Образовавшаяся энергетическая газоионная плазма положительного потенциала при отсутствии связи с Землей, отрицательного потенциала, согласно природным законам, формируется в сферический объем (шар) при наличии концентрированной перекиси водорода. Мы не будем рассматривать побочные химические элементы, присутствующие в сферической оболочке (шара), а это аргон, углекислый газ, гелий, неон, криптон, ксенон и радон.

На основании химических элементов в результате термической цепной реакции (описанной выше), имеем оболочку шаровой молнии, содержащую концентрированную перекись водорода.

Физические свойства перекиси водорода представляют собой вязкую бесцветную жидкость (в более толстом слое она имеет бледно-синий цвет). Давление паров перекиси водорода ниже давления паров воды (при одинаковой температуре и давлении), поэтому температура кипения перекиси водорода выше, чем у воды. Химический состав - перекись водорода разлагается на воду и кислород.

2Н₂О₂ 2Н₂О + О₂

При низкой температуре разложение идет медленно. Водные растворы могут храниться долго, но при повышенной температуре, концентрированный раствор разлагается бурно, может принять характер взрыва. Перекись водорода является сильным окислителем.

Внутренне содержание шаровой молнии, - это ионизированная смесь газов озона и окиси азота (IV). Окись азота (IV), - газ красно-бурого цвета, при интенсивном поглощении света изменяется необычным образом в зависимости от температуры, становясь коричнево-черным и затем осветляясь при охлаждении.

Еще в XVIIIв было замечено, что при воздействии электрической искры в воздухе появляется запах озона. Тем не менее, молекулы озона могут существовать при температурах много ниже 100С, поскольку при таких температурах скорость его разложения мала, т.е. он обладает химической инертностью, зависящей от природы веществ. Мерой химической инерции молекул озона служит энергия. Как было показано выше, образование озона из кислорода происходит с поглощением энергии. Обратная реакция разложения озона с образованием кислорода происходит с выделением энергии, при чем ее выделяется столько же, сколько поглощается при образовании озона. Поэтому озон в газообразном состоянии является сильным взрывчатым веществом. Взрыв может происходить при слабом ударе или даже внезапно без видимой причины. Озон имеет синий цвет. Так же является сильным окислителем.

В результате вышеописанного мы имеем представление о таком природном явлении как шаровая молния.

В нисходящем воздушном потоке, "виновнике" образования искрового разряда и последующего взрыва, ионизированная смесь газов находясь в оболочке концентрированной перекиси водорода переносится к поверхности Земли. Энергетическая оболочка шаровой молнии имеет положительную эквипотенциальную поверхность. Внутренняя температура шаровой молнии в связи с истечением химической реакции разложения озона выше температуры окружающей среды, что позволяет легко перемещаться в осевой части воздушного потока. В связи со скоротечностью химических реакций, составляющих шаровую молнию, продолжительность ее существования ограничена.

Теперь, когда мы имеем представление о природе шаровой молнии можно понять, почему решение ее проблемы столь затянулось. К этим проблемам - основным сторонам явления - следует отнести следующие:

1. Способ хранения внутренней энергии;

2. характер тепловыделения;

3. структуру активного вещества и ее форму;

4. электрические явления в шаровой молнии;

5. излучение шаровой молнии.

В настоящее время, с позиции современной науки и логической последовательности рассуждений о природных явлениях, мы можем ответить на каждый из этих вопросов в отдельности. Это позволяет получить физическую картину природы шаровой молнии, а так же понять закономерности, относящиеся к структурам и процессам в окружающем нас реальном мире.

фейерверк линейная шаровая молния

Зарница

Едва ли существует другая отрасль человеческой деятельности в такой мере связанная с метеорологическими условиями, как сельской хозяйство. Зависимость сельскохозяйственного производства от условий погоды довольно сложная; - не существует абсолютно оптимальных условий, хотя урожай определяется погодой в целом, т.е. всем комплексом метеорологических величин и явлений, влияющих на развитие и созревание растений, решающими можно назвать три величины; - температуру воздуха, атмосферные осадки и солнечную радиацию.

За многие тысячи лет своего существования человечество накопило солидный багаж наблюдений за погодой и ее изменениями и за связанным с нею поведением животных и растений. Результаты таких наблюдений нашли отражение в сказках, песнях, пословицах и поговорках различных народов. Научный анализ этого наследства показывает, что некоторые представления, бытующие в народе, действительно являют собой плод вдумчивых сопоставлений и поразительной наблюдательности наших предков, стоявших несравненно ближе к природе, чем современный человек. Многое из народного фольклора дошло до наших дней.

Например:

"Зарница, - вестница, - радости и благополучия".

"Воспламенилась зарница, - хлебушко добрый уродится, будет к праздникам горячая водица и поутру кваском взбодриться".

Описанные народные поговорки явственно выражают благодарность благоприятным условиям в произрастании как злаковых, так и овощных культур в текущем году.

В стихотворении "Крестьянка" Н.А. Некрасова с большой нежностью и лаской звучат гордые слова хлебороба крестьянина

***

Уж налились колосики,

Стоят столбы точеные,

Головки золоченые,

Задумчиво и ласково

Шумят. Пора чудесная!

Нет веселей, наряднее,

Богаче нет поры!

"Ой, поле многохлебное!

Теперь и не подумаешь,

Как много люди божии

Побились над тобой,

Покамест ты оделося

Тяжелым, ровным колосом

И стало перед пахарем,

Как войско пред царем!

Не столько росы теплые,

Как пот с лица крестьянского

Увлажили тебя!. "

***

Вся овощь огородная

Поспела; дети носятся

Кто с репой, кто с морковкою,

Подсолнечник лущат,

А бабы свеклу дергают,

Такая свекла добрая!

Точь в точь сапожки красные

Лежат на полосе!

Выдающийся советский натуралист академик В.И. Вернадский писал: - "Пользуясь непосредственно, человек обладает источником энергии зеленых растений, той формой ее, которой он сейчас пользуется, как для своей пищи, так и для топлива".

Дыхание растений и фотосинтез составляют замкнутый цикл превращения энергии солнечных лучей в химическую энергию, запасаемую в растениях в виде органических веществ и становящуюся новым источником энергии.

В период созревания злаковых культур, происходит биологическое формирование белков, жиров, углеводов и их составляющих, а это концентрированные растворы водных молекул - кислот, спиртов и эфиров.

Под действием излучения солнечной энергии происходит отдача, в виде испарения, как листвой, так и зерном избыточной концентрированной спиртоэфиросодержащей влаги, а так же кислорода в атмосферу. При повышенной температуре воздуха в дневное время происходит испарение спиртоэфиросодержащей влаги (молекулы спиртов и эфиров обладают большей энергией испарения чем вода), а это конвекционный процесс переноса энергии путем упорядоченных вертикальных перемещений тепловых воздушных потоков.

Важнейшей особенностью воздушной массы является однообразие ее состава. Поэтому считается, что основные очаги их формирования должны иметь однообразную подстилающую поверхность. В нашем логическом рассуждении, очагом формирования воздушной массы является подстилающая земная поверхность, состоящая из полей произрастания злаковых культур.

Воздушная масса достигает состояния равновесия в течение двух - трех дней, если подстилающая поверхность теплее, чем воздух над ней. В этом случае, получающая тепло от земной поверхности воздушная масса меняет свои свойства быстро благодаря образованию в таком воздухе восходящих потоков, переносящих тепло и влагу вверх. Быстрое падение температуры с высотой является благоприятным условием для развития восходящих движений.

В период достижения состояния равновесия воздушной массы (два-, три дня), стоит изнуряющая жара, безветренная погода, но такая погода нарушается последовательным внедрением грозового предфронтального фронта.

Предфронтальный фронт - это линии порывистых, переменных по направлению ветров, при своем взаимодействии образуют перед грозовым облаком крутящийся воздушный вал с горизонтальной осью, который перемещается довольно далеко впереди грозы, приблизительно 200-250км, на холодном фронте.

Единственным основным фактором в природе, - явления зарницы, - это наличие высокой концентрации озона в области паров спиртоэфиросодержащих атомов, молекул.

Озон может образовываться во всех физических и химических процессах, в результате которых возникают свободные атомы кислорода.

К таким процессам относятся:

1. Электрические разряды в воздушной среде - молния. Еще в XVIIIв было замечено, что при возникновении электрической искры в воздушной среде, появляется запах озона. Увеличение концентрированного кислорода с высоким содержанием озона над подстилающей земной поверхности с конвекционным испарением паров спиртоэфиросодержащих злаковых культур и производит предфронтальный фронт, образуя перед грозовым облаком крутящийся воздушный вал с горизонтальной осью.

2. Кислород, полученный путем разложения перекиси водорода при низкой температуре, так же содержит небольшое количество озона.

3. При действии ультрафиолетового света малой длины волны, а это солнечная радиация, кислород частично превращается в озон.

По данным исследования крупнейшего румынского ученого академика К.Д. Неницеску (Общая химия, изд. "Мир" Москва: 1968г.): "Озон бурно реагирует с многим органическими веществами. Куски ваты, пропитанные спиртом, эфиром или скипидаром, при введении в смесь озона с кислородом мгновенно воспламеняются".

На основании краткого изложения научных данных, мы имеем причину воспламенения паров спиртоэфиросодержащих молекул злаковых культур, посредством взаимодействия в верхних слоях тропосферы с высокой концентрацией молекул озона.

Удивительно загадочное кратковременное природное явление, по рассказам очевидцев, единогласно подтверждается, его суточное время и процесс истечения воспламенения.

Из рассказов городских жителей:

Во время появления воспламенения стоял безветренный изнуряюще жаркий день. После захода Солнца за горизонт потянуло прохладой. Поздний вечер, на небе ни облачка. Далеко на горизонте, в верхнем свечении Солнечных лучей видны высотные кучево-дождевые облака с бесшумным беловатым свечением значительно части грозового облака. Грозовые разряды и раскаты грома, из-за дальности их истечения не были слышны. Глубокое впечатление вызывало неожиданное, удивительно загадочное кратковременное явление; - нежно-мягкое последовательное воспламенение в вертикальной плоскости воздушного пространства в тропосфере. Первоначальное ярко-красное пространственное воспламенение в верхней плоскости атмосферы с последующим ослаблением красного свечения, истекло до приземного слоя. Воспламенение протекало далеко за городом, ни каких звуков не было слышно.

Из рассказов сельских жителей:

Рассказы о прошедшем суточном времени до явления воспламенения полностью идентичны. Разногласие проявляется в определении расстояния от наблюдателя до места воспламенения.

Поздним вечером, на чистом звездном небе, за деревней над полями с посевами злаковых культур, произошло красочное кратковременное явление, - воспламенение небосвода с ласковым шипящим возгласом (Шша).

Подобие природного явления (описанного выше) возможно выполнить и в бытовых условиях, как по скорости истечения воспламенения, так и по шумовому эффекту. Для чего надо, - на плоской ровной поверхности расстелить тонким равномерным слоем мельчайшие фракции бездымного пороха, и воспламенить.

Природный фейерверк; - воспламенение конвекционных спиртоэфиросодержащих молекулярных паров, в верхней атмосфере, как будто бы предупреждает душевным возгласом (Шша), что после долгого труда вложенного в благоприятные природные условия произрастания злаковых и овощных культур завершено. В старину бытовала примета, что после зарницы (воспламенения небосвода) можно начинать уборку урожая. В южных районах через 6-8 дней, в Сибири и во влажных районах европейской части через 10-12 дней.

Размещено на Allbest.ru