Zibens ir milzīga elektriskā dzirksteles izlāde atmosfērā, kas parasti var notikt pērkona negaisa laikā, kas izpaužas kā spilgta gaismas zibspuldze un to pavadošais pērkons. Zibens fiksēts arī uz Venēras, Jupitera, Saturna un Urāna uc Strāva zibens izlādē sasniedz 10-100 tūkstošus ampēru, spriegums ir no desmitiem miljonu līdz miljardiem voltu, tomēr pēc zibens iet bojā tikai 47,3% pārsteidz cilvēku.no cilvēkiem
Stāsts:
Zibens elektriskā būtība atklājās amerikāņu fiziķa B. Franklina pētījumos, uz kuru pamata tika veikts eksperiments, lai no negaisa mākoņa iegūtu elektrību. Franklina pieredze zibens elektriskās dabas noskaidrošanā ir plaši zināma. 1750. gadā viņš publicēja darbu, kurā aprakstīja eksperimentu, izmantojot pūķi, kas palaists pērkona negaisā. Franklina pieredze tika aprakstīta Džozefa Prīstlija darbā.
Zibens fizikālās īpašības:
Vidējais zibens garums ir 2,5 km, dažas izplūdes atmosfērā stiepjas līdz 20 km attālumā.
Zibens veidošanās:
Visbiežāk zibens notiek gubu mākoņos, tad tos sauc par negaisa mākoņiem; dažreiz zibens veidojas nimbostrātu mākoņos, kā arī vulkānu izvirdumu, viesuļvētru un putekļu vētru laikā.
Parasti tiek novēroti lineāri zibeņi, kas pieder pie tā sauktajām bezelektrodu izlādēm, jo tās sākas (un beidzas) lādētu daļiņu kopās. Tas nosaka dažas to joprojām neizskaidrojamās īpašības, kas atšķir zibens no izlādes starp elektrodiem. Tātad, zibens nav īsāks par dažiem simtiem metru; tie rodas elektriskos laukos, kas ir daudz vājāki nekā lauki starpelektrodu izlādes laikā; zibens nesto lādiņu savākšana notiek sekundes tūkstošdaļās no miljardiem mazu, viena no otras labi izolētu daļiņu, kas atrodas vairāku km? apjomā. Visvairāk pētīts zibens attīstības process negaisa mākoņos, savukārt zibens var pāriet pašos mākoņos - intracloud zibens, un var trāpīt zemē - zemes zibens. Lai notiktu zibens, ir nepieciešams, lai salīdzinoši nelielā (bet ne mazākā par kādu kritisku) mākoņa tilpumā tiktu izveidots elektriskais lauks (sk. atmosfēras elektrību), kura stiprums ir pietiekams, lai sāktu elektrisko izlādi (~ 1 MV / m). ), un ievērojamā mākoņa daļā būtu lauks ar vidējo stiprumu, kas ir pietiekams, lai uzturētu sākušos izlādi (~ 0,1-0,2 MV / m). Zibenē Elektroenerģija mākoņi tiek pārveidoti siltumā, gaismā un skaņā.
Zemes zibens:
Zemes zibens izstrādes process sastāv no vairākiem posmiem. Pirmajā posmā zonā, kur elektriskā lauks sasniedz kritisko vērtību, sākas triecienjonizācija, ko sākotnēji rada brīvi lādiņi, kas vienmēr nelielā daudzumā atrodas gaisā, kas, iedarbojoties elektriskais lauks iegūst ievērojamus ātrumus pret zemi un, saduroties ar molekulām, kas veido gaisu, tās jonizē.
Saskaņā ar modernākām koncepcijām atmosfēras jonizācija izlādes pārejai notiek lielas enerģijas kosmiskā starojuma ietekmē - daļiņas ar enerģiju 1012-1015 eV, kas veido plašu gaisa dušu (EAS), samazinoties gaisa pārrāvuma spriegums par lielumu, salīdzinot ar normālos apstākļos.
Saskaņā ar vienu hipotēzi, daļiņas izraisa procesu, ko sauc par bēguļojošu sabrukšanu (procesa "palaidējs" šajā gadījumā ir kosmiskie stari). Tādējādi rodas elektronu lavīnas, kas pārvēršas par elektrisko izlāžu pavedieniem - straumēm, kas ir labi vadoši kanāli, kas, saplūstot, rada spilgtu termiski jonizētu kanālu ar augstu vadītspēju - pakāpienu zibens līderi.
Līdera gājiens uz zemes virsma notiek ar vairāku desmitu metru soļiem ar ātrumu ~ 50 000 kilometru sekundē, pēc tam tā kustība apstājas uz vairākiem desmitiem mikrosekunžu, un spīdums ir ievērojami vājināts; tad nākamajā posmā līderis atkal paceļas vairākus desmitus metru. Tajā pašā laikā spilgts spīdums pārklāj visus noietos soļus; tad atkal seko apstāšanās un mirdzuma vājināšanās. Šie procesi atkārtojas, kad līderis virzās uz zemes virsmu ar vidējo ātrumu 200 000 metru sekundē.
Līderim virzoties uz zemi, lauka stiprums tā galā palielinās un tā darbības rezultātā no Zemes virsmas izvirzītajiem objektiem tiek izmests atbildes straumētājs, kas savienojas ar līderi. Šī zibens funkcija tiek izmantota, lai izveidotu zibensnovedēju.
Pēdējā posmā līdera jonizētajam kanālam seko reversā (no apakšas uz augšu) vai galvenā zibens izlāde, ko raksturo strāvas no desmitiem līdz simtiem tūkstošu ampēru, spilgtums, kas ievērojami pārsniedz līdera spilgtumu, un liels ātrums, sākotnēji sasniedzot ~ 100 000 kilometru sekundē un beigās samazinoties līdz ~ 10 000 kilometru sekundē. Kanāla temperatūra galvenās izlādes laikā var pārsniegt 20000-30000 °C. Zibens kanāla garums var būt no 1 līdz 10 km, diametrs ir vairāki centimetri. Pēc strāvas impulsa pārejas kanāla jonizācija un tā spīdums vājinās. Pēdējā posmā zibens strāva var ilgt sekundes simtdaļas un pat desmitdaļas, sasniedzot simtiem un tūkstošiem ampēru. Šādu zibeni sauc par ilgstošu, tie visbiežāk izraisa ugunsgrēkus. Bet zeme nav uzlādēta, tāpēc ir vispārpieņemts, ka zibens izlāde nāk no mākoņa uz zemi (no augšas uz leju).
Galvenā izlāde bieži izlādē tikai daļu no mākoņa. Lādiņi, kas atrodas lielā augstumā, var radīt jaunu (bultas formas) līderi, kas nepārtraukti pārvietojas ar ātrumu tūkstošiem kilometru sekundē. Tās mirdzuma spilgtums ir tuvu pakāpienu līdera spilgtumam. Kad slaucītais līderis sasniedz zemes virsmu, seko otrs galvenais trieciens, līdzīgs pirmajam. Zibens parasti ietver vairākas atkārtotas izlādes, bet to skaits var sasniegt pat vairākus desmitus. Vairāku zibeņu ilgums var pārsniegt 1 sekundi. Vairāku zibens kanālu nobīde ar vēju rada tā saukto lentes zibeni - gaismas joslu.
Intracloud zibens:
Intracloud zibens parasti ietver tikai līdera posmus; to garums svārstās no 1 līdz 150 km. Mākoņa zibens īpatsvars palielinās līdz ar nobīdi uz ekvatoru, mainoties no 0,5 mērenajos platuma grādos līdz 0,9 ekvatoriālajā joslā. Zibens pāreju pavada izmaiņas elektriskajos un magnētiskajos laukos un radio izstarojumā, tā sauktajā atmosfērā.
Lidojums no Kolkatas uz Mumbaju.
Iespējamība, ka zemes objektā tiks iesperts zibens, palielinās, palielinoties tā augstumam un palielinoties augsnes elektrovadītspējai uz virsmas vai noteiktā dziļumā (zibensnovedēja darbība balstās uz šiem faktoriem). Ja mākonī ir elektriskais lauks, kas ir pietiekams, lai uzturētu izlādi, bet nepietiek, lai tā notiktu, zibens ierosinātāja lomu var spēlēt garš metāla kabelis vai lidmašīna – it īpaši, ja tas ir ļoti elektriski uzlādēts. Tādējādi zibens dažkārt tiek “provocēts” nimbostrātos un spēcīgajos gubu mākoņos.
Zibens augšējos atmosfēras slāņos:
1989. gadā tas tika atklāts īpašs veids zibens - elfi, zibens augšējos atmosfēras slāņos. 1995. gadā tika atklāts cita veida zibens augšējos atmosfēras slāņos - strūklas.
elfi:
Elfi (angļu valodā Elves; Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations from Electromagnetic Pulse Sources) ir milzīgi, bet vāji mirdzoši zibspuldzes konusi, kuru diametrs ir aptuveni 400 km un kas parādās tieši no negaisa mākoņa virsotnes. Elfu augstums var sasniegt 100 km, uzplaiksnījumu ilgums ir līdz 5 ms (vidēji 3 ms).
Strūklas:
Strūklas ir zilas caurules-konusi. Strūklu augstums var sasniegt 40-70 km (jonosfēras apakšējā robeža), strūklas dzīvo salīdzinoši ilgāk nekā elfi.
Sprites:
Spraitus ir grūti atšķirt, taču tie parādās gandrīz jebkurā pērkona negaisā 55 līdz 130 kilometru augstumā ("parastā" zibens veidošanās augstums ir ne vairāk kā 16 kilometri). Tas ir sava veida zibens, kas izšaujas no mākoņa. Pirmo reizi šī parādība nejauši tika reģistrēta 1989. gadā. Ļoti maz ir zināms par spraitu fizisko būtību.