Молнии: с какими невероятными процессами связаны и насколько опасны
Физик Рыженков сообщил, что тропические циклоны значительно слабеют на суше
Шансы умереть от удара молнии невелики. Чаще всего разряды бьют между облаками и только четверть из них попадают в землю. По статистике, 9 из 10 человек, пораженных "небесным электричеством", выживают. Правда, с тяжелыми последствиями для здоровья: оказывается, молния способна вызывать даже ядерные реакции. Во время гроз ученые в некоторых случаях фиксируют повышение радиационного фона в атмосфере из-за сильного гамма-излучения.
Насколько оно для нас опасно? И какие невероятные процессы происходят внутри грозовых облаков? Об этом рассказывает программа "Загадки человечества" с Олегом Шишкиным на РЕН ТВ.
Молнии и грозовые облака
Как возникают молнии
Как в грозах возникают молнии? Ученые уже не одну сотню лет ищут ответ на этот вопрос, и, кажется, недавно группа исследователей из семи стран наконец приблизилась к разгадке тайны. При помощи самолета-обсерватории, оснащенного специальным оборудованием, они зафиксировали новый тип гамма-излучения в грозовых облаках. Его назвали "мерцающие гамма-вспышки".
До этого момента выделяли два вида такого излучения: наземные вспышки – короткие и интенсивные и более продолжительное гамма-свечение, которое может длиться несколько минут.
"Заряженные частицы, достигая ионосферы Земли, взаимодействуя с магнитным полем, теряют свою энергию в виде светового излучения. В том числе, сталкиваясь между собой, они тоже могут порождать вот эти вот гамма-вспышки. Чем больше таких частиц, тем вероятность возникновения таких вспышек у нас будет выше", – рассказал физик, специалист по электроэнергетике Антон Рыженков.
Как гамма-излучение связано с нейтронными звездами и черными дырами
По продолжительности мерцающие гамма-вспышки короче, чем свечения, и почти в два раза длиннее, чем микросекундные всплески. По словам специалистов, гамма-излучение – это едва ли не самая высокоэнергетическая форма электромагнитного излучения во Вселенной. Обычно его фиксируют исходящим от нейтронных звезд и черных дыр.
Ученые говорят, грозы – самые мощные природные ускорители элементарных частиц на Земле. Сильная буря напоминает огромный кипящий котел, только разбрызгивает она гамма-излучение. Вероятно, мерцающие гамма-вспышки непосредственно связаны с образованием молний.
Древние легенды вокруг молний
"Небесный огонь"
Люди издревле с восхищением и страхом смотрели на яркие вспышки, возникающие в небе. Язычники считали их олицетворением силы самых могущественных богов. Греки связывали молнии с Зевсом, скандинавы – с Тором, славяне – с Перуном.
"Это был бог, повелевающий "небесным огнем", потому что огонь был не менее важен, чем солнечный свет и его тепло. "Небесный огонь", удар молнии и последующий пожар мог быть как благо. То есть бог проявлял свою милость, потому что давал огонь. Это, вероятно, были верования совсем-совсем глубокой древности, до того как люди научились сами добывать огонь и не умели его сохранять", – объяснила культуролог Жанна Владимирова.
Однако, как считали язычники, "небесным огнем" боги-громовержцы не только одаривают людей, но и карают. Молнии наши предки воспринимали как оружие грозных повелителей мира. Поэтому во время грозы они боялись подходить к окнам и ни в коем случае не показывали на яркие вспышки пальцем, чтобы ненароком не накликать беду.
Опыты Франклина помогли развеять мифы о молниях
Подобные представления о взаимосвязи молний с высшими силами в том или ином виде существовали вплоть до XVII–XVIII века. Ученые в конце концов догадались, что все дело в природном электричестве.
"Это было связано в том числе с опытами Бенджамина Франклина, который исследовал атмосферное электричество и пришел к выводу, что оно очень похоже на искровой разряд, который получали в лаборатории под действием либо статического накопленного электричества, либо действием химических источников тока типа вольтового столба и так далее", – пояснил физик.
Тропические циклоны
Как возникают эти вихри
По словам ученых, одновременно на Земле в среднем идет около 1,5 тысячи гроз, но по планете они распределяются неравномерно. Например, над океаном такие атмосферные явления происходят примерно в 10 раз реже, чем над континентами.
На экваториальную и тропическую зоны приходится порядка 80% всех ударов молний. При этом тропические грозы, или, как их еще называют, "тропические циклоны", сильно отличаются от тех, что случаются в умеренных широтах.
"Визуально они отличаются тем, что чаще молнии возникают между облаками, а не между поверхностью Земли и облаком. Во-вторых, они отличаются большей массой облака – накопленной в нем воды, большим размером. Как правило, это приводит к тому, что суммарный заряд, накопленный на облако, может быть выше и достигать большего напряжения пробоя. То есть молния там возникает длинная, разветвленная и более частая", – уточнил Рыженков.
Почему тропические циклоны сравнивают с ядерными бомбами
Специалисты говорят, что энергия, накопленная даже относительно слабым тропическим циклоном, в сотни раз превышает мощность ядерной бомбы, сброшенной на Хиросиму.
"Тропический циклон – атмосферное явление над океаном: воздух, насыщенный водой, водяными парами, испарениями с поверхности океана, устремляется вверх. Далее там происходит его остывание с конденсацией воды, выпадением осадков. Поскольку под циклоном находится огромная масса океанической воды, постоянно перемешиваемая течениями и ветрами, при этом постоянно сохраняющая высокую температуру, то у циклона фактически бесконечный источник его подпитки", – объяснил физик.
Почему тропические циклоны ослабевают на суше
Тропический циклон часто сопровождают разрушительные штормы и смерчи. Любое судно, попавшее в губительную воронку, обречено. Если же он выходит на сушу, сметает все на своем пути. Однако, говорят эксперты, чем дальше циклон отдаляется от береговой линии, тем слабее он становится.
"Если лишить циклон источника его подпитки, то есть поверхности океана с постоянной температурой и постоянным испарением, то циклон начнет слабеть. Он будет растрачивать всю свою энергию, накопленную в водяном паре. Поэтому тропические ураганы или штормы очень быстро теряют свою силу, когда проходят над сушей", – уточнил Рыженков.
Откуда в воздухе возникает радиация после циклона
Тропические циклоны еще и радиоактивны. Во время полетов на самолете-обсерватории над Атлантическим океаном и Карибским морем ученые исследовали несколько десятков грозовых облаков с максимально близкого расстояния и зафиксировали более 5 тысяч вспышек гамма-волн.
Возникают они потому, что во время тропического циклона положительно заряженные частицы оказываются в верхней части шторма, а отрицательные – в нижней. Образуется электрическое поле, сравнимое по мощности со 100 миллионами пальчиковых батареек.
"Происходит ионизация: воздух на пути распространения молний заряжается и потом, после того как начинает идти электрический ток большой силы, воздух начинает разогреваться. Когда он разогревается, тоже происходит отщепление электронов от молекул воздуха – кислорода и азота. Происходит свечение. Энергия разогретых газов в том числе выделяется в виде тепла и света. Какая-то незначительная доля этого спектра может быть очень высокоэнергетическим гамма-излучением", – заключил физик.
Различные виды гамма-излучения чаще всего возникают именно в тропических циклонах. Ведь эти грозы намного масштабнее и мощнее тех, что образуются в других широтах, а значит, они более радиоактивны. Но насколько это опасно для людей?
Специалисты говорят, человек может получить вредную для здоровья дозу излучения, только если он окажется слишком близко к его источнику, а попросту это невозможно.