Munja- ogromno električno iskri u atmosferi, kao i obično, popraćeno bljeskom svjetla i grmljavinom. Između bljeska i zvučnog pražnjenja groma postoji mala zastoja, iz čijeg je trajanja moguće izračunati udaljenost do udara groma.
Trebat će vam
- Štoperica, kalkulator
Uputa
1. Ispada, čekajte munju sa štopericom u ruci. U trenutku bljeska pokrenite štopericu, kada čujete grmljavinu, isključite štopericu. Kao rezultat toga, dobit ćete vrijeme kašnjenja grmljavine - odnosno vrijeme tijekom kojeg je fluktuacija zraka prešla od mjesta pražnjenja do vas.
2. Nadalje, udaljenost je, prema poznatoj formuli, proizvod brzine kretanja i vremena. Imaš vremena. Što se tiče brzine zvuka u atmosferi, za odvažne proračune dovoljno je zapamtiti vrijednost od 343 metra u sekundi. Ako želite više ili manje točno izračunati udaljenost, trebali biste to zapamtiti tijekom vlažan zrak zvuk putuje brže nego u suhom zraku, i brže u vrućem nego u hladnom zraku. Recimo da će u hladnoj jeseni s pljuskom brzina zvuka u zraku biti 338 m/sec, a u vrućem i suhom ljetu 350 m/sec.
3. Sada broji. Recimo da je od bljeska munje do zvuka grmljavine prošlo 8 sekundi. Uzmimo brzinu zvuka - 343 m / s, tada će udaljenost do munje biti 8 * 343 = 2744 metra, ili (zaokruživanje) 2,7 kilometara. Ako je temperatura zraka 15 stupnjeva Celzijusa s vlagom od 80% (pljusak srednje jačine), tada će brzina zvuka biti 341,2 m / s, a udaljenost će biti 2729,6 m (dopušteno je zaokružiti na 2,73 km).
4. Možete unijeti toleranciju za smjer vjetra. Ako vjetar puše u smjeru od munje do vas, zvuk će putovati ovu udaljenost nešto brže, a ako vjetar puše od vas prema munji, putovat će malo sporije. Za odvažne izračune dovoljno je zapamtiti da se u prvom slučaju (vjetar do munje) udaljenost mora smanjiti za 5%, a u drugom (vjetar od munje) mora se povećati za 5%. Dakle, s kašnjenjem groma od 8 sekundi i brzinom zvuka od 343 m/s, sa smjerom vjetra od munje do vas, udaljenost od 2744 metra mora se povećati za 137,2 m.
Postoje sportovi koji izravno ovise o smjeru vjetar. Na primjer, kiteboarding. Sportaš koji ih voli mora znati pozitivno odrediti smjer vjetar prije izlaska na vodu.
Trebat će vam
- - zastava, šal ili šal.
Uputa
1. Provjerite postoji li zastava u skladištu. Gledajući to, moguće je lako odrediti ne samo smjer, ali i približnu snagu vjetar. Ako niste pronašli zastavu u blizini, pokušajte s drugim metodama, jer ih ima dovoljno.
2. Kao, pogledaj dim. Možda se negdje u blizini nalazi tvornica s dimnjacima ili netko peče roštilj na roštilju.
3. Uzmite zastavu, šal ili dugi šal. Izađite na ravnu površinu. Podignite ruku s predmetom prema gore. Ako sa strane nema prepreka, onda možete lako odrediti smjer vjetar .
4. Okrenite glavu s jedne na drugu stranu. Čim zauzme položaj izravno u vjetar, čut ćete identičnu buku u oba uha.
5. Pogledajte vodu, točnije valove. Oni se uvijek kreću u smjeru "niz vjetar".
Slični Videi
Bilješka!
Ako vjetar puše okomito na visoku trgovinu, šumu itd., tada može promijeniti smjer. To je dopušteno zbog rezultata refleksije na ovim izvornim zidovima. Tada će vjetar ne samo puhati u suprotnom smjeru, već može i smanjiti snagu ili čak popustiti. Baveći se vodenim sportovima, nije dovoljno samo odrediti smjer vjetra, morate znati i izračunati njegovu snagu. Bez posebne opreme pri ruci, to je moguće učiniti vizualno.
Koristan savjet
Prilikom određivanja smjera vjetra, vrijedno je razmotriti takav prikaz kao turbulencija. Svima je to lakše objasniti na primjeru vode. Njegov tok, nailazeći na prepreku, zbog inercije ne može teći oko njega bez prekida. Stoga, uvijajući, stvara kipuće, pjenu, pa čak i lijeve. Isto se događa i s vjetrom, onim koji na svom putu naiđe na prepreku, recimo zgradu. Zato je u dvorištu zgrade ponekad teško odrediti smjer vjetra. Ovo kaotično kretanje struja vjetra naziva se turbulencija. A ti vrtlozi koje stvaraju iza prepreke su rotori.
Munja- ovo je najsnažnije električno pražnjenje, ono koje se javlja kada su oblaci jako naelektrizirani. Pražnjenja munje mogu teći i unutar oblaka i između susjednih oblaka, koji su jako naelektrizirani. Povremeno se javlja pražnjenje između zemlje i naelektriziranog oblaka. Prije bljeska munje pojavljuju se razlike električnih potencijala između oblaka i tla ili između susjednih oblaka.
Jedan od prvih koji je uspostavio interakciju električnih pražnjenja na nebu bio je prekomorski znanstvenik, onaj koji je istodobno bio na glavnoj vladinoj dužnosti - Benjamin Franklin. Godine 1752. imao je fascinantnu vještinu sa zmajem. Tester je pričvrstio metalni ključ na svoj kabel i lansirao zmaja na vrijeme za grmljavinu. nakon nekog vremena munja je udarila u ključ, ispuštajući pljusak iskri. Od tada su znanstvenici počeli detaljno proučavati munje. Ovaj ljupki prirodni fenomen može biti izrazito nesiguran, uzrokujući značajne štete na dalekovodima i drugim visokim zgradama.Glavni razlog nastanka munje leži u sudaru iona (udarna ionizacija). Električno polje oblaka ima veliku napetost. U takvom polju slobodni elektroni su jako ubrzani. U sudaru s atomima, oni ih ioniziraju. U konačnom izlazu pojavljuje se tok naglih elektrona. Udarnom ionizacijom formira se plazma kanal kroz koji prolazi impuls struje štapa. Javlja se električno pražnjenje, ono koje pratimo u obliku munje. Duljina takvog pražnjenja može doseći nekoliko kilometara i trajati do nekoliko sekundi. Munja uvijek popraćen briljantnim bljeskom svjetla i grmljavine. Vrlo često se munje pojavljuju tijekom grmljavine, ali postoje iznimke. Jedan od najneistraženijih prirodnih fenomena koji znanstvenici povezuju s električnim pražnjenjima je vatrena kugla. Poznato je samo da se pojavljuje neočekivano i može uzrokovati značajnu štetu. Pa zašto je munja tako sjajna? Električna struja tijekom udara munje može doseći 100.000 ampera. Time se proizvodi velika količina energije (oko milijardu džula). Temperatura glavnog kanala doseže približno 10 000 stupnjeva. Ove usporedbe daju sjajnu svjetlost, onu koju je dopušteno promatrati tijekom pražnjenja munje. Nakon tako jakog električnog pražnjenja nastaje stanka koja može trajati od 10 do 50 sekundi. Tijekom tog vremena, kanal jezgre se približno gasi, temperatura u njemu pada na 700 stupnjeva. Znanstvenici su otkrili da se svijetli sjaj i zagrijavanje kanala plazme šire odozdo prema gore, a pauze između sjaja su svaka desetke djelića sekunde. Posljedično, osoba doživljava nekoliko jakih šokova kao cijeli svijetli bljesak munje.
Slični Videi
Munja se, kao i obično, pojavljuje u obliku sjajnog cik-cak bljeska u grmljavinskim oblacima i praćena je grmljavinom. Njegovo električno pražnjenje doseže 100 000 ampera, a napon nekoliko stotina milijuna volti. Definirati udaljenosti prije munja, potrebno je izračunati vrijeme u sekundama od bljeska do prvih udara groma.
Trebat će vam
- - štoperica ili sat $
- - kalkulator.
Uputa
1. Munja je prirodna pojava koja nije sigurna za ljudski život. Međutim, ironično, ljudi su krivi što oni postaju sve veći. To se događa zbog vrlo neodgovornog odnosa prema okolišu: onečišćenje okolnog zraka u megagradovima povećava zagrijavanje zraka i dizanje pare-kondenzata u atmosferu. Time se pojačava električni intenzitet u oblacima i izaziva munje.
2. Potreba za definiranjem udaljenosti prije munja uzrokovana je ne samo potrebom za širenjem vidika, već i elementarnim instinktom samoodržanja. Ako je preblizu, a vi ste na otvorenom prostoru, onda je bolje pobjeći što je prije moguće. Električna struja bira najkraći put do zemlje, a kožni veo je dobar vodič za nju.
3. Počnite brojati sekunde čim vidite bljesak svjetla na nebu, koristite sat ili štopericu. Čim se začuje 1. grmljavina, prestanite brojati, tako da imate vremena.
4. Kako bi otkrili udaljenosti, potrebno je vrijeme pomnožiti sa brzinom. Ako vam točnost nije jako značajna, onda se može uzeti jednakom 0,33 km / s, tj. pomnožite broj sekundi sa 1/3. Recimo da je po vašem izračunu vrijeme do kraja munja bio je 12 sekundi, nakon dijeljenja s 3 dobijete 4 km.
5. Definirati udaljenosti prije munjašto je istinitije, uzmite srednju brzinu zvuka u zraku na 0,344 km/s. Njegova prava vrijednost ovisi o mnogim čimbenicima: vlažnosti, temperaturi, vrsti terena (otvoreni prostor, šuma, urbane visoke zgrade, vodena površina), brzini vjetra itd. Recimo, u kišnom jesenskom vremenu, brzina zvuka je približno 0,338 km / s, u suhoj ljetnoj vrućini - oko 0,35 km / s.
6. Gusta šuma i visoke zgrade znatno usporavaju brzinu zvuka. Smanjuje se zbog potrebe zaobilaženja bezbrojnih prepreka, difrakcije. Prilično je teško napraviti točan izračun u ovom slučaju, a glavna stvar je neprikladna: unatoč činjenici da munja ne udara u tlo, može pogoditi visoko drvo pored vas. Zato pričekajte između niskih stabala s gustom krošnjom, čučeći je bolje od svih, a ako ste na gradskoj ulici, sklonite se u susjednu zgradu.
7. Obratite pažnju na vjetar. Ako je dosta snažno i puše u vašem smjeru u smjeru od munja, pa zvuk ide brže. Tada se njegova prosječna brzina može uzeti približno jednakom 0,36 km/h. Kad je smjer vjetra od vas do munja kretanje zvuka se, naprotiv, usporava i brzina je približno 0,325 km/h.
8. Prosječna duljina munja doseže 2,5 km, a pražnjenje se proteže za udaljenosti do 20 km. Posljedično, slijedi što je brže moguće povući se s otvorenog mjesta u najbližu zgradu ili građevinu. Zapamtite to kada se približavate munja potrebno je zatvoriti sve prozore i vrata i isključiti električne uređaje, jer se može dogoditi poraz preko antene i oštetiti Vašu opremu preko mreže.
9. Munje nisu samo zemaljske, već i unutar oblaka. Nisu opasni za one koji su na zemlji, ali mogu oštetiti leteće objekte: zrakoplove, helikoptere i druge. vozila. Osim toga, inicijator može postati metalni predmet koji je pao u oblak s jakim električnim poljem koje može podržati, ali ne i napraviti naboj. munja i uzrokovati da se to dogodi.
Slični Videi
Bilješka!
Fascinantna činjenica: u nekim indijanskim narodima, udar groma se smatra, da tako kažem, inicijacijom potrebnom da šaman dosegne najviši nivo sposobnosti.
Formalno, izračun je krajnje jednostavan. Potrebno je poznavati područje suženja groma u zgradu S st i njihovu specifičnu gustoću n M na njenom mjestu. Umnožak ovih vrijednosti daje prosječan očekivani broj izravnih udara groma godišnje:
N M = n M S st (1)
U velikoj većini praktičnih situacija, N M T mol ≈ 1/N M (2)
U svim referentnim materijalima vrijednost n M data je na 1 km 2 godišnje. Stoga se izračunata vrijednost T mol procjenjuje u godinama. Ako se, na primjer, dobije N M = 0,03, tada treba očekivati jedan udar groma u prosjeku za 1:0,03 ≈ 33 godine rada.
Koncept "prosjeka" ovdje je od presudne važnosti. Udar groma u određenu zgradu neće se nužno dogoditi za 33 godine. Prije ovog tužnog događaja, ako nemate sreće, može proći samo 1-2 godine, a moguće i 100 godina (za one sretnike). Procijenjeno vrijeme vrijedi prosjek. To može potvrditi samo dugogodišnja statistika promatranja veliki broj zgradama istog tipa.
Tablica 1 je preuzeta iz normativni dokument RD 34.21.122-87.
stol 1
Da biste pronašli vrijednost n M , prvo se morate obratiti na kartu trajanja grmljavine (također je u standardu), iz nje ukloniti prosječno godišnje trajanje grmljavine za lokaciju dotične zgrade, a zatim, koristeći tablicu 1, dobiti željeni n M . Nepotrebno je reći koliko će rezultat izračuna biti približan. Želio bih raditi sa strožijim brojkama dobivenim, na primjer, sustavom za daljinsko snimanje intenziteta aktivnosti grmljavine s prostornom razlučivosti od najmanje 200 - 500 m. Nažalost, za razliku od mnogih tehnički razvijene zemlje, na teritoriju Rusije, takav sustav još nije raspoređen.
Jasno je da je u trenutnoj situaciji besmisleno ulagati puno truda u rigorozni izračun područja kontrakcije. Na temelju iskustva promatranja struktura različitih visina, pretpostavlja se da je ograničena na liniju udaljenu od vanjskog perimetra objekta na udaljenosti jednakoj 3 njegove visine. Graditi se lako. Zatim ostaje izračunati ograničeno područje (unutar plave crte na slici 1) bilo kojom metodom, u ekstremnim slučajevima, koristeći ćelije na grafofoliju. Uz veliku nesigurnost u vrijednosti nM, malo je vjerojatno da će pogreška u izračunavanju površine biti značajna.
Slika 1
Često građevinski elementi imaju različite visine. U tom se slučaju radijus kontrakcije može procijeniti iz visine najvišeg elementa. Rezultat očekivanog broja udaraca tada će dati gornju procjenu. Za preciziranje proračuna potrebno je izgraditi područja za sve građevinske fragmente različitih visina i nacrtati njihovu zajedničku vanjsku granicu, kao što je prikazano na sl. 2. Područje omeđeno njime dat će ažurirano područje kontrakcije za zgradu u cjelini.
Slika 2
Završeni objekti vrijede samo za osamljeni objekt. Susjedne zgrade ili visoka stabla mogu uvelike promijeniti rezultat. Zamislite urbano područje ili vrtnu zadrugu, gdje su kuće gotovo jedna uz drugu. Njihove zone kontrakcije munje djelomično se preklapaju jedna s drugom. Zbog toga će očekivani broj štrajkova za svaku od kuća biti manji. S usporedivom visinom susjednih zgrada, može se pretpostaviti da će se od preklapanih dijelova zona gromobranskog suženja ravnomjerno rasporediti između kuća. Ako su visine bitno različite, a njihove se zone kontrakcije preklapaju za značajan dio, potrebno je pribjeći računalnim izračunima. Isto treba učiniti i u slučaju kada kupac zahtijeva veliku točnost.
U praksi se rijetko javlja potreba za rafiniranim izračunima. Procjena broja udara groma za osamljenu zgradu uvijek se može smatrati granicom, a pogreška čak i na razini značajne brojke sasvim je prihvatljiva zbog grube procjene gustoće munje na teritoriju Rusije .
Parametri struje munje
Parametar munje
Razina zaštite
Vršna vrijednost struje, kA
Potpuno punjenje, C
Naboj po impulsu, C
Specifična energija kJ/Ohm
Prosječni nagib kA/µs
3.1.3. Munje i atmosferski elektricitet
Munja je jedan od čestih uzroka neželjenih prenapona, kvarova i kvarova u sustavima automatizacije. Naboj akumuliran u oblacima ima potencijal od oko nekoliko milijuna volti u odnosu na površinu Zemlje i često je negativan. Smjer struje munje može biti i od zemlje do oblaka, s negativnim nabojem oblaka (u 90% slučajeva), i od oblaka prema tlu (u 10% slučajeva). Trajanje pražnjenja munje je u prosjeku 0,2 s, rijetko do 1 ... 1,5 s, trajanje prednjeg ruba impulsa je od 3 do 20 μs, struja je nekoliko tisuća ampera, do 100 kA, temperatura u kanalu doseže 20.000 ˚S, pojavljuju se snažno magnetsko polje i radio valovi [ Vijayaraghavan]. Munje mogu nastati i tijekom prašnih oluja, snježnih oluja, vulkanskih erupcija. Tijekom pražnjenja munje pojavljuje se nekoliko impulsa ( riža. 3.64). Strmina fronte u sljedećim impulsima je mnogo veća nego u prvom ( riža. 3.65).
Učestalost oštećenja od groma na zgradama visine 20 m i dimenzija 100x100 m je 1 put u 5 godina, a za zgrade dimenzija reda 10x10 m - 1 pogodak u 50 godina [ RD]. Broj izravnih udara groma u 540 m visok televizijski toranj Ostankino iznosi 30 udara godišnje.
 ,
|
gdje je maksimalna struja; - faktor korekcije; - vrijeme; - prednja vremenska konstanta; je vremenska konstanta raspada.
Parametri uključeni u ovu formulu navedeni su u tab. 3.23. Oni odgovaraju najjačim pražnjenjima munje, koja su rijetka (manje od 5% slučajeva [ Vijayaraghavan]. Struje od 200 kA javljaju se u 0,7 ... 1% slučajeva, 20 kA - u 50% slučajeva [ Kuznjecov ]).
Ovisnosti prvog impulsa struje munje i njegove derivacije o vremenu, izgrađene prema formuli (3.2), prikazane su u riža. 3.65. Imajte na umu da se vremenske skale na grafovima razlikuju za faktor 10 i da je ljestvica logaritamska. Maksimalna brzina okretanja (prva derivacija) prvog impulsa je 25 kA/μs, sljedećih impulsa - 280 kA/μs.
Trenutna brzina okretanja koristi se za izračunavanje veličine induciranog impulsa u kabelima za automatizaciju.
|
Na sustave automatizacije munje utječe ne izravan pogodak, već kroz elektromagnetski puls, što zbog fenomena elektromagnetske indukcije može dovesti do kvara izolacije uređaja za galvansku izolaciju i izgaranja žica malog presjeka [ Zipse], kao i onemogućiti mikrosklop. Drugi prirodni fenomen povezana s grmljavinom je atmosferski elektricitet. Električni potencijal grmljavinskog oblaka tijekom kiše može biti desetke milijuna, do 1 milijarde volti. Kada jakost električnog polja između oblaka i zemljine površine dosegne 500...1000 V/m, počinje električno pražnjenje od oštrih predmeta (jarbola, cijevi, drveća itd.). Za vrijeme pražnjenja munje, jakost polja može naglo promijeniti smjer. Visoke jakosti polja uzrokovane atmosferskim elektricitetom mogu inducirati potencijale od nekoliko tisuća volti u "plutajućim" krugovima s visokim izolacijskim otporom prema zemlji i dovesti do kvara optospojnica u modulima galvanske izolacije. Kako bi se zaštitili od atmosferskog elektriciteta, galvanski izolirani krugovi koji nemaju put do zemlje s niskim otporom moraju biti smješteni u uzemljeni elektrostatički štit ili spojeni na zemlju preko otpornika od 0,1 ... 1 MΩ (vidi odjeljak "Izvršna oprema i pogoni"). Konkretno, atmosferska električna energija je jedan od razloga zašto se industrijske mreže postavljaju oklopljenim kabelom. Štit bi trebao biti uzemljen samo u jednoj točki (vidi odjeljak "Zaštitni signalni kablovi"). Treba napomenuti da gromobrani, koji služe za zaštitu od izravnog udara groma, ne mogu značajno smanjiti jakost električnog polja atmosferskih naboja i ni na koji način ne štite opremu od snažnog elektromagnetskog impulsa tijekom grmljavine. |
