При работе над индивидуальным проектом по физике на тему «Молния – газовый разряд в природных условиях» учащаяся 11 класса рассказала о понятии "линейная молния" и выяснила как она образуется в природных условиях, а также провела эксперимент с электрическим зарядом в контролируемых условиях, подкрепив его фотографиями.

В содержании проекта по физике о молнии – газовом разряде в природных условиях ученица приходит к выводу о том, что если предмет имеет электрический заряд, то он обязательно будет притягиваться к противоположному заряду, но, при этом также будет отталкиваться от одноименного заряда.

Оглавление

Введение
1 Теоретическая часть
1.1 Молния. Виды молний
1.2 Физика линейной молнии
1.3 Ток в газах. Ионизация и рекомбинация
1.4 Ионизация электронными ударами
1.5 Самостоятельный и несамостоятельный разряд
2 Исследовательская часть
Заключение
Список используемых источников

Молнии, наиболее зрелищные проявления электричества в природе, представляют собой мощные газовые разряды, образующиеся в нижних слоях атмосферы. Когда между грозовым облаком и землей возникает большая разность потенциалов, вспыхивают гигантские искры и раздаются раскаты грома.

Вспышка молнии длиться менее полу секунды. В это мгновение молния нагревает окружающий мир до температуры 3000 градусов Цельсии. Этот в пять раз больше, чем температура на Солнце. При этом молния выделяет столько энергии, сколько нужно для выработки стоваттной лампочки в течение трех месяцев.

Актуальность работы: Знание о молниях и их поведении помогает создавать более безопасные условия для людей и имущества, предотвращая удары молнии

Цель исследования: изучить что такое линейная молния и как она образуется в природных условиях, провести эксперимент с электрическим зарядом в контролируемых условиях.

Задачи исследования:

1. Найти информацию о молниях
2. Применение знаний о молниях в жизни
3. Исследовать энергетику линейной молнии

Гипотеза исследования: если предмет имеет электрический заряд, то он будет притягиваться к противоположному заряду и отталкиваться от одноименного заряда.

Объект исследования: молния как газовый разряд.

Предмет исследования: молния

Методы исследования: наблюдение, эксперимент, изучение и анализ литературных источников по данной теме, анализ полученных результатов.

Теоретическая значимость работы. Расширены и углублены знания о молнии как природном явлении, узнаны новые и интересные факты о линейной молнии, электрическом заряде.

Практическая значимость работы. Материалы данного исследования могут быть использованы в учебной деятельности преподавателями и студентами в дальнейшем.

Молния является природным разрядом больших скоплений электрического заряда в нижних слоях атмосферы. Одним из первых молнию определил так американский государственный деятель и учёный Б. Франклин в 18 веке. В 1752 году он провел опыт с бумажным змеем, к шнуру которого был прикреплён металлический ключ, и получил от ключа искры во время грозы. С тех пор молния интенсивно изучалось как интересное явление природы.

Существует множество видов молний. Большинство молний возникает между тучей и земной поверхностью, однако, есть молнии, возникающие между тучами.
Все эти молнии принято называть линейными (молния «туча-земля»). Длина отдельной линейной молнии может измеряться километрами. Ещё одним видом молний является ленточная молния. Их можно определить по следующей картине - возникновение нескольких почти одинаковых линейных молний, сдвинутых относительно друг друга.

Было замечено, что в некоторых случаях вспышка молний распадается на отдельные святящиеся участки длиной в несколько десятков метров. Это явление получило название «чёточной» молнии. Такой вид молний объясняется на основе затяжного разряда, после свечения которого, казалось бы, более ярким в том месте, где канал изгибается в направлении наблюдателя, наблюдающего его концом к себе. А. Юман считал, что это явление стоит рассматривать как пример «пинг-эффекта», который заключается в периодическом изменении радиуса разрядного столба с периодом в несколько микросекунд.

Молнии «земля-облако» образуются в результате накапливающегося электростатического заряда на вершине самого высокого объекта на земле, что делает его весьма «привлекательным» для молнии. Такие молнии образуются в результате
«пробивания» воздушной прослойки между вершиной заряженного объекта и нижней частью грозовой тучи.

Поскольку верхняя часть облака заряжена положительно, а нижняя - отрицательно, то рядом стоящие грозовые облака могут простреливать электрическими зарядами друг друга, что носит название молния «облако-облако».
Шторовая молния выглядит как широкая вертикальная полоса света, сопровождающаяся низким негромким гулом.

Объёмная молния – это белая или красноватая вспышка при низкой полупрозрачной облачности, с сильным звуком треска со всех сторон. Чаще наблюдается перед основной фазой грозы.

Молнии «Эльфы» представляют собой огромные, но слабосветящиеся вспышки- конусы диаметром около 400 км, которые появляются непосредственно из верхней части грозового облака. Высота эльфов может достигать 100 км, длительность вспышек до 5 мс (в среднем 3 мс).
Джеты представляют собой трубки-конусы синего цвета. Высота джетов может достигать 40-70 км (нижняя граница ионосферы), живут джеты относительно дольше эльфов.

Спрайты - некое подобие молнии, бьющей из облака вверх. Впервые это явление было зафиксировано в 1989 году случайно. Сейчас о физической природе спрайтов известно крайне мало.

Огни Святого Эльма - разряд в форме светящихся пучков или кисточек (или коронный разряд), возникающий на острых концах высоких предметов (башни, мачты, одиноко стоящие деревья, острые вершины скал и т.п.) при большой напряжённости электрического поля в атмосфере. Они образуются в моменты, когда напряжённость электрического поля в атмосфере у острия достигает величины порядка 500 в/м и выше, что чаще всего бывает во время грозы или при её приближении, и зимой во время метелей.

По одному из многочисленных предположений ученых вулканические молнии возникают вследствие того, что пузыри магмы, выбрасываемые вверх, либо вулканический пепел несут электрический заряд, и при их движении возникают разделенные области. Кроме этого, выдвигается предположение, что вулканические молнии могут быть вызваны наводящими заряд столкновения в вулканической пыли.

И наконец, шаровая молния, которая является наиболее загадочным природным явлением. О факте ее существования и природы выдвинуто множество гипотез, однако, к единому мнению они так и не пришли.

Линейная молния представляет собой несколько импульсов, быстро следующих друг за другом. Каждый импульс – это пробой воздушного промежутка между тучей и землей, происходящий в виде искрового разряда. В начале рассмотрим первый импульс. В его развитии есть две стадии: сначала образуется канал разряда между тучей и землей, а затем по образовавшемуся каналу быстро проходит импульс основного тока.

Первая стадия начинается с того, что в нижней части тучи формируется электрическое поле очень большой напряженности – 105-106 В/м.

Свободные электроны получают в таком поле огромные ускорения. Эти ускорения направлены вниз, поскольку нижняя часть тучи заряжена отрицательно, а поверхность земли положительно. На пути от первого столкновения до другого, электроны приобретают значительную кинетическую энергию. Поэтому, сталкиваясь с атомами или молекулами, они ионизируют их. В результате рождаются новые (вторичные) электроны, которые, в свою очередь, ускоряются в поле тучи и затем в столкновениях ионизуют новые атомы и молекулы. Возникают целы лавины быстрых электронов, образующие у самого «дна» тучи, плазменные «нити» – стример.

Сливаясь друг с другом, стримеры дают начало плазменному каналу, по которому в последствии пройдет импульс основного тока. Этот развивающийся от «дна» тучи к поверхности земли плазменный канал наполнен свободными электронами и ионами, и поэтому может хорошо проводить электрический ток. Его называют лидером или точнее ступенчатым лидером. Дело в том, что канал формируется не плавно, а скачками – «ступенями».
Почему в движении лидера наступают паузы и притом относительно регулярные – точно неизвестно. Существует несколько теорий ступенчатых лидеров.

В 1938 году Базиль Шонланд выдвинул два возможных объяснения задержки, которая вызывает ступенчатый характер лидера. Согласно одному из них, должно происходить движение электронов вниз по каналу ведущего стримера (пилота). Однако часть электронов захватывается атомами и положительно заряженными ионами, так что требуется некоторое время для поступления новых продвигающихся электронов, прежде чем возникнет градиент потенциала, достаточный для того, чтобы ток продолжался. Согласно другой точке зрения, время требуется для того, чтобы положительно заряженные ионы скопились под головкой канала лидера и, таким образом, создали на ней достаточный градиент потенциала.

В 1944 году Чарльз Брюс предложил иное объяснение, в основе которого лежит перерастание тлеющего разряда в дуговой. Он рассмотрел «коронный разряд», аналогичный разряду острия, существующий вокруг канала лидера не только на головке канала, но и по всей его длине. Он дал объяснение тому, что условия для существования дугового разряда будут устанавливаться на некоторое время после того, как канал разовьется на определенное расстояние и, следовательно, возникнут ступени. Это явление еще до конца не изучено и конкретной теории пока нет. А вот физические процессы, происходящие вблизи головки лидера, вполне понятны. Напряженность поля под тучей достаточно велика – она составляет 103-104 B/м. В области пространства непосредственно перед центром лидера она еще больше.

В сильном электрическом поле вблизи центра лидера происходит интенсивная ионизация атомов и молекул воздуха. Она происходит за счет, во-первых, бомбардировки атомов и молекул быстрыми электронами, вылетающими из лидера (так называемая ударная ионизация), и, во-вторых, поглощение атомами и молекулами фотонов ультрафиолетового излучения, испускаемого лидером (фотоионизация). Вследствие интенсивной ионизации встречающихся на пути лидера атомов и молекул воздуха плазменный канал растет, лидер движется к проверхности земли.

С учетом остановок по пути лидеру, чтобы достигнуть земли, потребовалось 10-20 мс при расстоянии 1 км между тучей и земной поверхностью. Теперь тучу соединяет с землей плазменный канал, прекрасно проводящий ток. Канал ионизированного газа как бы замкнул тучу с землей накоротко. На этом первая стадия развития начального импульса заканчивается.

Вторая стадия протекает быстро и мощно. По проложенному лидером пути устремляется основной ток. Импульс тока длится примерно 0,1 мс. Сила тока достигает значений порядка 105 А. Выделяется значительное количество энергии (до 109 Дж).
Температура газа в канале достигает (1...2) 104 K . Именно в этот момент рождается тот
необычайно яркий свет, который мы наблюдаем при разряде молнии, и возникает гром, вызванный внезапным расширением внезапно нагретого газа.

Существенно, что и свечение, и разогрев плазменного канала развиваются в направлении от земли к туче, т.е. снизу вверх. Для объяснения этого явления разобьем условно весь канал на несколько частей. Как только канал образовался (центр лидера достиг земли), вниз соскакивают прежде всего электроны, которые находились в самой нижней его части; поэтому нижняя часть канала первой начинает светиться и разогреваться. Затем к земле устремляются электроны из следующей (более высоко находящейся части канала); начинаются свечение и разогрев этой части. И так постепенно – от низа до верха – в движение к земле включаются все новые и новые электроны; в результате свечение и разогрев канала распространяются в направлении снизу вверх.

После того, как прошел импульс основного тока, наступает пауза длительностью от 10 до 50 мс. За это время канал практически гаснет, его температура падает примерно до 103 K , степень ионизации канала существенно уменьшается.

Однако в туче еще сохранился большой заряд, поэтому новый лидер устремляется
из тучи к земле, готовя дорогу для нового импульса тока. Лидеры второго и последующих ударов являются не ступенчатыми, а стреловидными. Стреловидные лидеры аналогичны ступеням ступенчатого лидера. Однако поскольку ионизированный канал уже существует, необходимость в пилоте и ступенях отпадает. Так как ионизация в канале стреловидного лидера «старше», чем у ступенчатого лидера, рекомбинация и диффузия у носителей заряда происходят интенсивнее, а поэтому и степень ионизации в канале стреловидного лидера ниже.

В результате скорость стреловидного лидера меньше скорости отдельных ступеней ступенчатого лидера, но больше скорости пилота. Значения скорости стреловидного лидера составляют от 1106 до 2 107 м/с.
Если между последующими ударами молнии пройдет больше времени, чем
обычно, то степень ионизации может быть настолько низкой, особенно в нижней части канала, что возникает необходимость в новом пилоте для повторной ионизации воздуха. Это объясняет отдельные случаи образования ступеней на нижних концах лидеров, предшествующих не первому, а последующим главным ударам молнии.

Как говорилось выше, новый лидер идет по пути, который был проторен начальным лидером. Он без остановки (1мс) пробегает весь путь сверху до низу. И снова следует мощный импульс основного тока. После очередной паузы все повторяется. В итоге высвечиваются несколько мощных импульсов, которые мы естественно, воспринимаем как единый разряд молнии, как единую яркую вспышку.

Газы при нормальных условиях состоят из электрических нейтральных атомов и молекул и по этой причине не проводят электричества. Газ становится проводником, когда некоторая часть его молекул ионизируется, т.е. произойдет расщепление нейтральных атомов и молекул на положительные и отрицательные ионы и свободные электроны – такие газы называют ионизированными. Ионы в газах могут возникать под действием ионизаторов (возбудители ионизации) – высокой температуры, рентгеновских и ультрафиолетовых лучей, радиоактивного излучения, а также в результате столкновения атомов газа с электронами и атомными частицами и т.д.

Впрочем, и в нормальных условиях газы, например воздух, обладают электрической проводимостью, хотя и весьма ничтожной. Эта проводимость вызвана излучением радиоактивных веществ, имеющихся на поверхности Земли, а также космическими лучами.

Систематическое излучение электрических токов и разрядов в газах было начато лишь в конце 19 века. Была установлена природа газового разряда в различных условиях. Газовым разрядом называется прохождение электрического тока через газы. Однако ввиду сложности этих явлений, точной количественной теории их не существует до настоящего времени.

Ионизация газа, возникающая в результате вырывания электронов из молекул и атомов самого газа, называется объемной ионизацией, т.к. источники ионов здесь распределены в объеме, который занимает газ. Помимо объемной ионизации существует поверхностная ионизация. При такой ионизации ионы или электроны поступают в газ со стенок сосуда, в котором он заключен, или с поверхности тел, вносимых в газ. Например, источником электронов могут служить раскаленные тела (термоэлектронная эмиссия) или поверхности металлов, освещаемые ультрафиолетовыми и прочими коротковолновыми электромагнитными излучениями (фотоэлектрический эффект).

Для того чтобы выбить из молекулы (атома) один электрон, необходимо затратить
определенную энергию. Минимальное значение такой энергии называется энергией ионизации молекулы (атома), ее значение для атомов различных веществ лежат в пределах 4/25эВ.
Одновременно с процессом ионизации газа всегда идет и обратный процесс – процесс рекомбинации: положительные и отрицательные ионы и молекул. Чем больше ионов возникает под действием ионизатора, тем интенсивнее идет и процесс рекомбинации. В результате рекомбинации проводимость газа пропадает или возвращается к своему исходному значению.

Как говорилось выше, для отрыва электрона от атома (ионизация атома) необходима затрата определенной энергии. При рекомбинации положительного иона и электрона эта энергия, напротив, освобождается. Чаще всего она излучается в виде света, и поэтому рекомбинация ионов сопровождается свечением (свечение рекомбинации).

Если концентрация положительных и отрицательных ионов велика, то и число ежесекундно происходящих актов рекомбинации также будет большим, и свечение рекомбинации может быть большим, и свечение рекомбинации может быть очень сильным.

Ионизация под действием внешнего ионизатора принимается во внимание только в случае сравнительно слабых электрических полей, когда кинетическая энергия eEL, накопленная электроном (или ионом) на длине свободного пробега L меньше энергии ионизации Ei и, следовательно, при столкновении с нейтральными частицами электроны лишь изменяют направление движения (упругое рассеяние).
Помимо данной ионизации возможна ионизация электронными ударами.

Данный процесс заключается в том, что свободный движущийся электрон, обладающий достаточной кинетической энергией при соударении с нейтральным атомом, выбивает один (или несколько) из атомных электронов. В результате этого нейтральный атом превращается в положительный ион, (который также может ионизировать газ) и, кроме первичного, появляются новые электроны, которые ионизируют еще атомы.

Для количественной характеристики ионизирующей способности электронов и ионов Джон Таунсенд ввел два «коэффициента объемной ионизации» альфа и бета.
Альфа определяется как среднее число ионов одного знака, производимое электроном на единице длины своего пути. Такой же смысл имеет коэффициент бета , характеризующий
ионизующую способность положительных ионов. Коэффициент ионизации электронами
альфа значительно превосходит коэффициент ионизации положительными ионами бета.
Следующий классический опыт Джона Таунсенда доказывает это утверждение.

Опыт: Берется Ионизационная камера в виде цилиндрического конденсатора, внутренним электродом которого служит тонкая металлическая нить. Между нитью и наружным цилиндром конденсатора прикидывается разность потенциалов V, достаточная для того, чтобы в объеме камеры происходила ударная ионизация газа.

Последняя практически будет происходить лишь вблизи нити, где электрическое поле очень сильное. Допустим, что на нить подан положительный потенциал. Тогда к нити устремятся электроны и будут вблизи нее ионизовать газ. Положительные же ионы, устремляясь к наружному цилиндру, пройдут через область слабого поля и практически никакой ионизации не вызовут. Изменим теперь полярность напряжения V не меняя его величину.

Тогда роли положительных и отрицательных ионов поменяются местами. К нити устремятся положительные ионы, и ионизация в камере будет возбуждаться практически только ими. Опыт показывает, что в первом случае ионизационный ток больше и быстрее растет с напряжением V, чем во втором.

Токи проводимости в газах делятся на самостоятельные и несамостоятельные. Это деление связано с основным свойством газа – быть непроводником тока в нормальном состоянии. Вследствие этого свойства газа для возникновения в нем тока проводимости требуется:

• появление в газе свободных носителей заряда (электронов и ионов), т.е. возникновение проводимости;
• сообщение этим носителям направленного движения.

Если в газе наложенное на него электрическое поле осуществляет обе функции в такой степени, что для обеспечения тока, достаточно поддерживать только это поле, то такой ток называется самостоятельным. В случаях, когда для поддержания тока в газе необходим внешний источник ионизации и устранение которого приводит исчезновению тока, ток называется несамостоятельным.

Самостоятельные токи, как и все физические явления, можно разделить по основному критерию динамики – по протеканию явления времени – на установившиеся и неустановившиеся.
К неустановившимся (стационарным) токам следует относить только токи, сила которых не меняется с течением времени (i=const), а всякий ток сила которого переменна во времени считают неустановившимися.
Удобно выделить 3 типа стационарного газового разряда (тока), в зависимости от переменного им тока.

Первым является таунсендовский, или темный разряд (ток разряда не выше 10-6А). Так определяется ток, протекающий в однородном или слабо неоднородном поле. Плотность этого тока настолько мала, что он не сопровождается заметным свечением; имеет место преимущественно при низком давлении газа. Назван по имени Дж. Таунсенда, который в 1900 г. создал теорию электронных лавин, по которой при условии выполнения развития самостоятельного разряда ток разряда должен неограниченно возрастать со временем.

Реально же ток ограничен параметрами цепи. Очень малый ток таунсендовского разряда обусловлен большим сопротивлением внешней цепи. Если сопротивление внешней цепи снижать, увеличивая ток, то таунсендовский разряд переходит в тлеющий.

Второй определяют как тлеющий разряд (ток приблизительно от10-6 до 10-1 А). Это электрический разряд в газе, характеризующийся термодинамической неравновесностью и квазинейтральностью, возникающий в разряде плазмы. Эффективная температура электронов существенно выше температуры газа и электродов. Термоэмиссия практически отсутствует (электроды холодные). Свое название разряд получил из-за наличия около катода так называемого тлеющего свечения. Благодаря свечению газа тлеющий разряд нашел широкое применение в лампах дневного света, различных осветительных приборах и т. п.

Третьим является дуговой разряд (ток около 10-1 А и выше). Под ним определяют электрическое поле обладающее наибольшей напряженностью. Ток проходит через обычно непроводящую среду, такую как воздух, при этом он производит плазму, которая может создавать видимый свет. Дуговой разряд характеризуется более низким напряжением, чем тлеющий разряд, и опирается на термоэлектронную эмиссию электронов с электродов, поддерживающих дугу.

Нестационарные разряды, или искры могут возникать в широком диапазоне токов и давлений. К ним можно отнести В4 – токи (высококачественные). Например, «факельный разряд» - В4 – ток при высоком давлении. Однако классифицировать, нестационарные разряды нелегко, но в принципе в этом и нет необходимости.

Появление самостоятельного тока в газе (пробой газа), называемый также
«зажиганием», связан с появлением значительной проводимости в газе, ранее не проводившем вовсе. Для начала пробоя необходимо, чтобы в газовом промежутке были свободные носители заряда – электроны, ионы (хотя бы один электрон). Здесь возможны два случая:

• свободные носители заряда появляются под действием постороннего фактора (таким образом происходит переход несамостоятельного иона в самостоятельный.
• свободные носители остались от предыдущего прохождения самостоятельного тока – случай «повторного зажигания».

Пробой газа происходит за время движения электронных лавин и, может быть, порядка 10-7 сек. и даже меньше.
Процессом, обратным возникновению самостоятельного тока в газе его происхождение («гашение»).

«Молния – газовый разряд в природных условиях» Автор: Корнеева Кристина Алексеевна, студент группы Э-22/9у
«2 курс, Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования»
ГАПОУ РС (Я) «МРТК», УО ГТП

Гравитация и изменение температуры по высоте стремятся разъединить тяжёлые ионы, протоны и лёгкие электроны, что приводит к появлению электрических полей и возникновению электрических токов.

Продолжительные приборные наблюдения за грозовой активностью вносят значимый вклад в исследование развития грозовых облаков, феномена молниевого разряда и прочих проявлений массовой электрической цепи. Нынешние региональные исследования гроз в Якутии проводятся через несколько систем регистрации низкочастотных импульсов молниевого происхождения.
Механизм вырабатывания грозовых облаков и молниевой активности остается объектом нынешних научных дискуссий. Немалую роль в данном вопросе играют продолжительные наблюдения и синоптический анализ.

С появлением и развитием общедоступных технологий приборного наблюдения с определением численности и локализации грозовых разрядов изучения гроз заслужили значительность во многих регионах мира: от тропиков до северных широт. Наиболее доступным и точным методом локализации грозовых разрядов представляется детектирование радиоизлучения молний в очень низкочастотном (ОНЧ) и высокочастотном (ВЧ) диапазонах. Подобные системы позволяют относительно доступным способом проводить эксплуатационное и долговременное дистанционное исследование грозовой активности.

В зависимости от целей изучений или необходимостей потребителя радиотехнические системы разнятся по характеристикам: с одним приемным пунктом и разной дальностью детектирования, с большой численностью приемных пунктов низкой или высокой плотности расположения, с дополнительными датчиками высокочастотного спектра. За последнее двадцатилетие радиотехнические системы распространились в мире повсеместно.

На данный момент преимущественно высокой эффективностью детектирования и обширным охватом местности владеет многопунктовая радиотехническая система NLDN (компании Vaisala) в США, включающая в себя около сотни станций. Многопунктовые системы присутствуют в основном в отдельных районах европейской части России. На остальной территории

действуют в основном однопунктовые системы, исполняющие областные наблюдения за грозовой деятельностью в Республике Саха (Якутия), Томской области, Камчатском крае, Республике Бурятия.

Одним из самых напряженных источников с повышенной продолжительностью гроз является очаг в юго-восточной части Среднесибирского плоскогорья (западная половина междуречья Лены, Вилюя и Нижней Тунгуски), расположенный в районе г. Мирный и пос. Тас-Юрях, где прежде были проведены подземные ядерные взрывы.

Наличие гроз в окрестности подтверждается грозопеленгатором, работавшим возле Якутска на радиополигоне ИКФИА.
Очаги гроз на территории Якутии имеют «пятнистость». Причиной данной смешанности представляются рельеф местности и климатические условия, устанавливающие отличие условий формирования грозовых очагов.

Несмотря на то, что чаще всего наиболее интенсивные очаги гроз происходят в горной местности, в городах Республики Саха также фиксируют проявление грозовых очагов. Например, в городе Удачном грозы формировались в центре города, поражая городские здания.
Например, в городе Удачном грозы формировались в центре города, поражая городские здания.

Рисунок 1 - Удар молнией в г. Удачном (2023 год)

В республике Саха также часто фиксируют другое редкое явление – снежные грозы. Когда во время сильных метелей также формируются грозовые очаги, увеличивая опасность любого нахождения на улице в данное время.

Рисунок 2 - Снежная гроза в поселке Айхан (2018 год)

Рисунок 3 - Снежная гроза в городе Алдан (2015 год)

В 2019 г. в феврале в Якутии была зафиксирована снежная гроза c 28 разрядами. Положительные грозовые разряды появлялись позднее отрицательных разрядов в течение развития грозы. Впоследствии происхождение сильноточных положительных разрядов связано с высотным развитием грозового облака и сдвигом преимущественно положительно заряженной верхней части облака относительно центра и нижней части облака, заряженной отрицательно.

Преимущественно долгий сезон гроз в Центральной Якутии наступает со второй половины мая и продолжается до конца августа – начала сентября. В Сибири и на Северо- востоке Азии внушительная часть лесных пожаров происходит из-за разрядов молний. Учитывая большую местность и малонаселенность региона, такие пожары выявляются очень поздно и наносят огромный ущерб лесным массивам и экологической обстановке.

Рисунок 4 - Майская гроза в городе Якутск (2016 год)

Рисунок 5 - Августовская гроза в поселке Аргас (2020 год)

По результатам исследований в России и за рубежом установлено, что в зависимости от местности и сезона до 50% лесных пожаров может быть обусловлено грозовыми разрядами на малонаселенных территориях Российской Федерации. На территории же Якутии отмечаются годы с значительно большей вероятностью возгорания лесов от гроз. По данным МЧС за последние годы 94% лесных пожаров вызываются сухими грозами, 3% возникают из-за эффекта линзы от различного рода стеклянного мусора и оставшиеся 3% пожаров возникают по вине человека.

Этап 1. Мелко нарезаем фольгу на кусочки и складываем на предварительно постеленную бумагу.
Этап 2. Расчесываем пластиковой расческой волосы и проводим ею над рассыпанной фольгой, как показано на Рисунке 10.

Рисунок 9 - Расческой с отрицательным статистическим зарядом проводим над полосками фольги

Рисунок 10 - Фольга отталкивается от электронов расчески, перемещаясь на противоположную сторону

Рисунок 11 - Одна сторона расчески имеет положительный заряд, другая сторона - отрицательный

При расчёсывании волос расческа приобрела отрицательный статический заряд. Когда мы приблизили расческу к полоскам фольги, электроны в ней начали отталкиваться от электронов расчески, перемещаясь на противоположную сторону полоски. Таким образом одна сторона полоски оказалась заряжена положительно, и расческа начала притягивать ее к себе, когда другая приобрела отрицательный заряд.
Вывод: разноименные статические заряды притягиваются друг к другу, а одноименные отталкиваются.

Молния – это мощный электрический разряд в естественных условиях, который сопровождается вспышками и громовыми раскатами. Обычно вспышка молнии не бывает одиночной, за ней следуют две, три, а иногда доходит и до нескольких десятков.
Молнии также наблюдаются в песчаных и снежных бурях, в облаках, образующихся над извергающимися вулканами. Наиболее часто встречающаяся форма молнии ‒ внутри облачный разряд, также молния образуется между двумя облаками, между облаком и землей или между облаком и окружающим воздухом.

Наиболее длительный сезон гроз в Центральной Якутии начинается со второй половины мая и продолжается до конца августа – начала сентября. Очаги гроз на территории Якутии имеют «пятнистость из-за рельефа местности и климатических условий, определяющих различие в развитии грозовых очагов. Как правило, гроз много либо в предгорьях, либо в местностях с резким изменением высот, но ниже высоты 500 м. Тем не менее часто можно наблюдать грозы в центрах поселков и даже городов.

В ходе индивидуального проекта по физике на тему «Молния – газовый разряд в природных условиях» нами была подтверждена гипотеза о том, что если предмет имеет электрический заряд, то он будет притягиваться к противоположному заряду и отталкиваться от одноименного заряда. Цели и задачи, указанные в исследовательской работе, достигнуты.

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B8%D1%8F Википедия
2. https://ternus.ru/news/raznovidnosti-molnii-osobennost-i-opasnost/ Разновидности молнии: особенность и опасность
3. https://tsput.ru/res/fizika/1/KR_ELEC/l15.htm Лекция 15. Ток в газах.
4. https://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/096/333.htm Рекомбинация
5. https://nado5.ru/e-book/nesamostoyatelnyi-i-samostoyatelnyi-razryady Несамостоятельный и самостоятельный разряды