Чердак. Только физика, только хардкор!

Всем кажется, что молния бьет из облака в землю, хотя на самом деле все совсем наоборот. Давайте представим себе, как возникает молния. Между землей и заряженным грозовым облаком может быть напряжение до миллиарда вольт. Когда начинается молния, из облака выходит ступенчатый лидер. Мелкими шажками со скоростью 50 тысяч километров в секунду он пробирается к земле, останавливаясь каждые 50 метров и постоянно меняя направление. Можно сказать, что это электроныразведчики, которые слабо светятся и прокладывают путь для основного разряда. И когда они доходят до земли, обратный разряд устремляется из земли в облако. Электроны начинают двигаться, но не все одновременно, а как автомобили на светофоре – один за другим. Эта волна движения распространяется снизу вверх, и поэтому свечение движется от земли к облаку.

Заблуждение № 3

Еще один интересный факт: оказывается, молния может убить не только при прямом попадании. Когда молния попадает в землю, она расходится в разные стороны. Поэтому электрический ток может ответвиться от земли и пройти по человеку, который стоял рядом. Но электрический ток, проходящий по человеку, зависит от расстояния между его ногами. Поэтому, если человек просто стоит на земле, то ток очень слабенький и не может его убить. А вот лошади или коровы часто гибнут от молний, потому что между передними и задними ногами проходит очень сильный ток. Так что во время грозы не надо тренировать шпагат или ложиться на землю. Лучше принять самую безопасную невысокую позу: сесть на корточки.

Заблуждение № 4

Еще одно интересное наблюдение. Многие считают, что после молнии мы всегда должны слышать гром. Но это не так. Молнии дальше 25 километров не слышно. Давайте представим себе звуковую волну. Она, подобно световой волне, может преломляться. Во время грозы это происходит на стыке теплого и холодного воздуха. Звук от молний меняет свое направление и не доходит до нас, а движется вдоль поверхности земли, постепенно угасая.

Заблуждение № 5

Многие считают, что молния не может бить в одно и то же место два раза. Но, во-первых, молния может многократно бить по одному и тому же каналу. Именно поэтому они и мерцают. А во-вторых, например, в Останкинскую башню молния бьет до 50 раз в год, ведь башня работает как огромный молниеотвод. Принцип работы молниеотвода такой: он очень острый, поэтому с него постоянно стекают электрические заряды, область вокруг него становится менее заряженной, и вероятность попадания молнии уменьшается. Но если уж молния и попадет в него (а такое бывает), то электрический ток уйдет в землю, потому что молниеотвод хорошо закопан. Так что молния при этом не причинит никакого вреда.

4. Наш дом родной, планета наша

4.1. Почему небо голубое?

Почему небо голубое, если воздух прозрачный? Почему на каком-то удалении появляется синева, откуда она берется?

Этот эффект обеспечивают несколько факторов. Первый из них – это рассеивание света. Мы знаем, что свет представляет собой электромагнитные волны. Причем каждому цвету из спектра соответствует строго определенная частота. Белый солнечный свет – смесь всех этих цветов. И когда он попадает в атмосферу, то начинает рассеиваться, то есть немного менять направление. Но законы рассеивания таковы, что чем больше частота, тем сильнее отклонения лучей. Получается, что красный, оранжевый, желтый оттенки проходят атмосферу практически по прямой. А вот голубые, синие, фиолетовые лучи рассеиваются намного сильнее. Поэтому они начинают путешествовать в атмосфере, постоянно меняя направление. Соответственно, если мы смотрим не на солнце, то именно эти лучи-путешественники и должны приходить нам в глаза со всех сторон.

Можно привести аналогию с шариками разных размеров, которые скатываются с наклонной ребристой поверхности. Более крупные шарики движутся по ней практически по прямой. Более мелкие начинают рассеиваться и немного менять направление движения.

Но почему небо не фиолетовое? Ведь рассеивается сильнее всего именно этот оттенок. Вот тут сказывается второй фактор: в солнечном спектре разные цвета имеют разную интенсивность. Что касается фиолетового, то его интенсивность меньше, чем голубого или синего. Именно поэтому в атмосфере наибольшее количество рассеянных лучей именно голубого оттенка. Что касается закатного, красного неба, то в таком случае лучи падают по касательной к поверхности земли и проходят огромную толщу атмосферы, настолько большую, что слабенькое рассеивание красных оттенков уже дает о себе знать. Именно поэтому небо имеет такой цвет, несмотря на то, что воздух прозрачный.

Кстати, облака тоже должны быть прозрачными, ведь они состоят из воды. Но мы видим, какие они белые. Это происходит опять же из-за рассеяния. Однако облака состоят из более крупных частичек, микроскопических капелек жидкости, и поэтому рассеиваются абсолютно все оттенки: от красного до фиолетового. Ну а при смешивании они дают белый цвет.