Embedded Files
Як розподіляються грози по поверхні Землі?
По поверхні планети грози розподіляються нерівномірно. Над океаном гроз спостерігається приблизно в десять разів менше, ніж над континентами. У тропічній та субтропічній зоні (від 30° північної широти до 30° південної широти) зосереджено близько 78 % всіх розрядів блискавок.
Максимум грозової активності припадає на Центральну Африку. За даними спостережень 1967-1976 років, в містечку Тороро (Уганда), в середньому 251 день на рік був з грозою.
Найпотужніша гроза в історії Землі
Виверження вулкана Тонга, яке викликало найсильніший атмосферний вибух з усіх коли-небуть зафіксованих, також породило рекордну кількість ударів блискавки під час надпотужної грози, яка продовжувалася 11 годин та розповсюдилася на 240 км. 15 січня 2022 року він прокинувся черговий раз, вивергаючись декілька годин. Вулкан підняв в атмосферу хмару, яка спровокувала появлення безлічі блискавок. Судячи з нових оцінок, це була найпотужніша гроза із коли-небуть зафіксованих вченими. кожну хвилину там спалахувало до 2600 розрядів.
На супутниковому знімку виверження блискавки позначені синіми крапками.
Що впливає на формування гроз?
Гроза – це локально обмежене явище опадів, супроводжуване електричними розрядами (блискавками). Потужна початкова хмара (купчасто-дощова) характерна для грози. Вона утворюється, коли тепле повітря підіймається і при цьому охолоджується. Напруга накопичується в хмарі і розряджається у вигляді блискавки. Грози часто приносять сильні зливи із градом і штормовими вітрами.
Кирилюк Віолетта, 7-А
Грозова енергетика
Грозова енергетика — це різновид альтернативної енергетики, яка повинна «ловити» енергію блискавки та спрямовувати її до електромережі. Таке джерело є нескінченним ресурсом, який постійно відновлюється.
Але, на жаль, поки що грозова енергетика — це незакінчений і не зовсім сформований проєкт, хоч і досить перспективний.
Грозова електростанція являє собою систему зберігання енергії блискавки, яка включає в себе блискавковідвід (1), встановлений на опорі (5), провід (2), енергозбираючий блок (3) і заземлюючий стрижень (4) (рисунок 1).
Рисунок 1. Південно-Корейська грозова електростанція
Блискавковідвід налаштований на захоплення блискавки на електрод і передачі електричної енергії. Енергозбираючий блок містить щонайменше один конденсатор і перемикач. Шток заземлення з'єднаний з проводом. Керуючий сигнал управляє перемикачем, щоб направляти електричну енергію на землю через заземлюючий стрижень або для зарядки конденсатора.
Проблеми
Блискавка – це складний електричний процес, який є дуже ненадійним джерелом енергії, оскільки заздалегідь не можна передбачити, де і коли трапиться гроза та якого виду будуть блискавки.
Блискавки поділяють на два види: негативні - формуються у верхній частині хмари, та позитивні, які й використовуються, що накопичуються в нижній частині.
Вирішення: дослідження грозової активності, створення карти частоти блискавок.
Спеціалісти NASA у 2006 році опублікували частоту утворення блискавок та створили відповідну карту.
Рисунок 2. Глобальна карта частоти блискавок. Шкала збоку показує кількість блискавок на рік на кожний квадратний кілометр.
Ще одна проблема грозової енергетики полягає в тому, що розряд блискавки триває долі секунд і, як наслідок, його енергію потрібно запасати дуже швидко. Для цього необхідні потужні й коштовні конденсатори. Також можуть застосовуватися різні коливальні системи з контурами другого і третього роду, де можна погоджувати навантаження з внутрішнім опором генератора.
Вирішення: Ще у 2006 році компанія Alternative Energy Holdings оголосила про вдале конструювання прототипу моделі грозової енергостанції і запевнила, що подібна система окупиться вже через 4-7 років, а вартість електроенергії буде дешевшою ніж зараз (0,005 $ за кВт∙год). Проте, даних про свіжі дослідження немає. Сподіваємось, з часом винайдуть необхідне обладнання.
Цікаві факти
Рисунок 3. Грозова енергостанція майбутнього
За деякими даними, одна потужна гроза вивільняє стільки ж енергії, скільки всі жителі США (а це понад 333 мільйони людей) споживають за 20 хвилин.
Температура розряду блискавки може перевищувати 30000 °C, а це в 6 разів більше температури поверхні Сонця.
Згідно зі статистикою, в середньому довжина розряду блискавки становить близько 9,5 км. Це більше, ніж висота Евересту, найвищої вершини Землі, над рівнем моря.
Яременко Вадим, 8-А
Як слід себе поводити під час грози
"У Бангладеш внаслідок удару блискавки загинули 17 учасників весільного банкету, тоді як ще 14 осіб, зокрема наречений, - постраждали,"
"У місті Горишні Плавні Полтавської області під час негоди блискавка влучила у навчальну групу місцевого яхт-клубу."
Такі сумні новини у ЗМІ, на жаль, не рідкість.
Від удару блискавки щороку гинуть сотні людей.
Грози становлять серйозну небезпеку і тому кожному потрібно знати, як можна знизити ризик виникнення небезпечних ситуацій, пов'язаних з грозою.
Якщо перша ідея яка вам прийшла під час грози це сховатись під деревом, то це дуже ризикована дія, яка може призвести до серйозних наслідків. Під час грози не варто знаходитись на відкритих майданчиках, полях, водних поверхнях або під високими деревами. Фізика пояснює, що блискавки частіше вжаряють в шляхи найменшого опору та високі об'єкти. Краще вибрати низьке місце, далеко від відкритих просторів. Але якщо вийшло так що ви все ж опинились на відкритому просторі, потрібно присісти у яму чи траншею. Тіло повинно мати якнайменше точок дотику із землею, не лягайте на землю, бо тим самим ви збільшите площу ураження розрядом, а краще слід сісти, злегка нагнувши голову, аби вона не була вище предметів які знаходяться поряд.
Також якщо що вас двоє, чи більше, – не скупчуйтесь в укритті разом, а ховайтеся поодинці, бо розряд, як відомо, проходить через контакт людських тіл. Якщо на відкритому місці ви раптом відчуваєте, що волосся стає дибки, по шкірі легке поколювання або чуєте дивний звук вібрації, що виходить від предметів, це означає, блискавка ось-ось вдарить! Такі відчуття виникають за 3-4 секунди до удару блискавки. Негайно нагніться вперед, поклавши руки на коліна (не на землю!). Ноги повинні бути разом, п’яти притиснуті одна до одної.
Також варто уникати металевих предметів: Метал проводить електрику, тому під час грози варто уникати контакту з металевими об'єктами чи поверхнями, такими як паркани, проводки, телефони, рейки та інші. Якщо блискавка потрапить у металевий об'єкт, електричний струм може поширитись на значну відстань. Слід негайно позбавитись вcix металевих предметів, які є на вас чи при вас, навіть браслети чи будь які металеві прикраси та речі покладіть у захищеному місці подалі від себе.
Навіть під час невеликої або короткочасної грози негайно припиніть прогулянку на велосипеді або верхи на коні - велосипед поставте подалі від себе, а коня прив'яжіть, бажано не до високого дерева і не до металевого стовпа або паркану.
Фізика вчить, що зовнішній металевий корпус автомобіля працює як Фарадіївська клітка, забезпечуючи захист від блискавки.
Клітка Фарадея (також відома як екран Фарадея) — замкнена у просторі огорожа, сформована з електропровідного матеріалу (у вигляді суцільних елементів або сітки). Така огорожа нейтралізує зовнішні статичні та динамічні електричні поля всередині себе.
№6(1.3.2.mp4Тому автомобіль є одним із найбезпечніших місць під час грози, але важливо пам’ятати що при перебуванні в автомобілі не можна торкатсь його металевих частин. Але якщо такої можливості у вас немає, краще віддати перевагу закритому помешканню, як наприклад, будинок або магазин.
Коли ви вже сховались у приміщенні негайно зачиніть всі кватирки, вікна, двері, щоб не було протягів, вимкніть електроприлади з розетки та перебувайте подалі від вікон, електроприладів, будь-яких металевих предметів і не користуйтесь водогоном.
Можливо ви чули, що обчислювати відстань до блискавки можна шляхом рахунку між спалахом та звуком грому. Кожна секунда, що пройшла між тим як ви побачили спалах та почули грім, відповідає відстані близько 300 метрам. Правило полягає в тому, що якщо між спалахом та громом проходить менше 30 секунд, то гроза знаходиться досить близько, і вам слід шукати укриття.
Під час грози дуже важливо уникати води, особливо стоячої, тому що вода є добрим провідником струму. Блискавка може проникнути у воду на значні відстані, представляючи небезпеку для людей. Якщо гроза застала вас біля водойми, то відійдіть від неї на 100 м. Не можна купатися чи плавати в човні.
Надання домедичної допомоги.
Переконайтесь, що вам нічого не загрожує, і після цього:
1.Покладіть потерпілого на тверду поверхню в горизонтальне положення та зателефонуйте до екстреної медичної допомоги – 103.
2. Якщо людині пощастило і вона має просто шок (втрата мови, свідомості) – спробуйте вивести її з шокового стану: якщо маєте з собою нашатир – дайте понюхати.
3. Якщо удар блискавки був прямим і сильним і у людини відсутнє серцебиття та дихання – потрібно якнайшвидше зробити найпростіші реанімаційні заходи: непрямий масаж серця та штучне дихання у співвідношенні 30:2 (близько 100 натискувань за хвилину).
Для дорослих постраждалих рекомендована частота натискань при непрямому масажі серця становить 100-120 за хвилину. Глибина натискань для дорослих постраждалих повинна становити щонайменше 5 і трохи більше 6см. Непрямий масаж серця слід розпочати, якщо у потерпілого відсутня свідомість та нормальне дихання.
! непрямий масаж серця може зламати ребра, отже, зламані кістки легко можуть пошкодити легені та серце тому перед виконанням потрібно не заспокоїтись та не панікувати щоби не завдати постраждалому ще більшої шкоди !
4. Перебувайте біля потерпілого поки не прибуде екстрена медична допомога.
Безпека має бути пріоритетом під час грози тому вибір правильного укриття допоможе уникнути серйозних наслідків.
Шарова Валерія, 9-А
Вплив грози на рослини
Енергія блискавки передається азоту і кисню в атмосфері.
Блискавка несе електричну енергію, яка є достатньо потужною, щоб розірвати міцні зв’язки молекули нітрогену в атмосфері.
Після розщеплення атоми азоту швидко зв’язуються з киснем в атмосфері, утворюючи діоксид азоту.
Діоксид азоту розчиняється у краплях води у хмарах, утворюючи азотну кислоту. В результаті утворюються нітрати.
Нітрати падають на землю з краплями дощу як природне добриво і просочуються в ґрунт у формі, яку можуть засвоїти рослини.
Рослини поглинають нітрати з ґрунту, і коли ми використовуємо рослини у їжу, то отримуємо азот у формі, яку наш організм може засвоювати.
Рослини не можуть використовувати азот з атмосфери, тому блискавка - це природний спосіб додавання азоту у ґрунт.
Процес перетворення азоту у форму, придатну для використання рослинами називається фіксацією азоту. Він може здійснюватися за допомогою блискавки, але більшу частину фіксації азоту здійснюють мікроорганізми в ґрунті.
Цикл колообігу азоту.
Окрім цього впливу на рослини, нещодавно вчені виявили як крихітні іскри від рослин під час грози впливають на повітря. Проведене дослідження показує, що електричні заряди на листі дерев під час гроз можуть генерувати хімічні речовини, які здатні впливати на якість повітря.
Вчені зосередилися на вивченні явища, коли грози викликають невеликі електричні розряди на наземних об'єктах. Найчастіше ці розряди, які ще називають коронними, видно на гострих листках рослин.
Група вчених-атмосферників з Університету штату Пенсільванія на чолі з метеорологом Вільямом Брюном, дійшли висновку, що під час гроз корони на листі можуть генерувати значні обсяги хімічних речовин, таких як гідроксильний радикал (OH) і гідропероксильний радикал (HO2), які можуть вплинути на якість повітря.
Ці газоподібні молекули є важливими агентами, що "очищають" нашу атмосферу — власне, вони здатні розкладати парникові гази, зокрема і метан. Однак ці молекули також можуть створювати високі рівні озону при зіткненні з киснем, тому їх вплив на якість повітря буде протилежним, бо при збільшенні концентрації озону молекула дестабілізується і може завдати серйозної шкоди організму.
На думку Брюна, на грози припадає близько 16% всього глобального атмосферного гідроксильного радикала, а тому вченим так важливе розуміння всіх потенційних джерел (ОН), щоб краще прогнозувати якість повітря та зміну клімату в майбутньому.
Під час дослідження вчені спробували з'ясувати, скільки (ОН) може виділятися під час гроз — вони дійшли висновку, що коронні розряди на рослинах дійсно генерують екстремальну кількість гідроксильних радикалів. Передбачається, що великі ліси в майбутньому можуть призвести до екстремальних рівнів (ОН) під час гроз.
За словами ще однієї дослідниці, яка працює над проєктом, Яни Дженкінс, на всій планеті росте близько двох трильйонів дерев. Вони з колегами дійшли висновку, що у будь-який час на Землі відбувається близько 1800 гроз. Дженкінс вважає, що така кількість (ОН), що виробляється під час гроз, насправді є критичної і може значно вплинути на якість повітря.
Дженкінс також зазначає, що отримані ними результати дають зрозуміти, що відкритий механізм навряд чи може значно вплинути на глобальне виробництво (ОН), проте він є головним для великих лісів та екології дерев у них.
Електричні розряди на листі дерев під час гроз
Вплив грози на тварин
Грози можуть мати значний вплив на тварин, впливаючи на їх поведінку, фізіологію та екологію. У цьому розділі ми розглянемо поточні дослідження впливу грози на тварин і вивчимо механізми, що лежать в основі цього.
Поведінкові ефекти:
Грози можуть мати ряд впливів на поведінку тварин. Було помічено, що деякі тварини, такі як птахи та гризуни, підвищують рівень активності перед штормом, можливо, у відповідь на зміни барометричного тиску.
Навпаки, інші тварини можуть стати менш активними під час шторму, шукаючи притулку або зариваючись під землю, щоб уникнути ударів блискавки чи сильного дощу.
Гроза також впливає на спілкування тварин.
Наприклад, деякі птахи використовують цвірінькання, щоб спілкуватися один з одним, і це цвірінькання може бути заглушено звуком грому. Через це птахам складніше спілкуватися та координувати свою поведінку під час шторму.
Фізіологічні ефекти:
Гроза може мати фізіологічний вплив на тварин. Наприклад, у деяких тварин під час шторму може спостерігатися зміна пульсу, кров’яного тиску та інших фізіологічних параметрів. Ці зміни можуть пов’язані з вивільненням гормонів стресу у відповідь на шторм.
Крім того, гроза може вплинути на імунну систему тварин. Наприклад, деякі дослідження виявили, що вплив блискавки може спричинити зміни в рівнях цитокінів, які є сигнальними молекулами, залученими в імунну відповідь. Ці зміни можуть вплинути на здатність тварин боротися з інфекціями та іншими хворобами.
Екологічні ефекти:
Грози також можуть мати екологічний вплив на популяції тварин. Наприклад, удари блискавки можуть викликати лісові пожежі, які можуть вплинути на середовище проживання багатьох різних видів тварин. Сильні опади під час шторму можуть спричинити затоплення, що може змінити структуру та склад водних екосистем.
Грози також можуть вплинути на доступність їжі для тварин. Наприклад, сильний дощ може змити джерела їжі або затопити території, де тварини зазвичай шукають їжу.
Це може призвести до змін у розподілі та чисельності різних типів тварин в екосистемі.
Загалом, грози можуть мати значний вплив на поведінку, фізіологію та екологію тварин. Ці ефекти можуть відрізнятися залежно від виду тварин, інтенсивності шторму та інших факторів навколишнього середовища. Вивчаючи ці ефекти, ми можемо отримати глибше розуміння складних взаємодій між фізичними та біологічними системами в природному світі.
Page updated
Google Sites
Report abuse