Фізика для маленьких чомучок: Що таке блискавка?.

Як утворюється блискавка? Чому вона йде в землю? Чому грім чутно набагато пізніше? Тут малюки знайдуть відповіді на ці питання.

У мене був один знайомий щеня, який дуже боявся грому. Під час грози він вдавався до нас в кімнату і скиглив. А ти не боїшся грому? Ось я зараз розповім тобі, як працює блискавка, і відразу стане ясно, що грім анітрохи не небезпечний. Небезпечна буває тільки блискавка, та й то не завжди.

Блискавка - це дуже короткий і дуже сильний електричний струм, який тече між хмарою і землею або між двома хмарами.

Ось тут-то і криється загадка. Адже по повітрю електричний струм не може текти. Ти, звичайно, знаєш, що електричний струм тече по дротах. Для того щоб запрацював праска, наприклад, або телевізор, їх треба включити в розетку. По повітрю електричний струм ні в телевізор, ні в праску не потрапить.

Чим же відрізняється повітря від проводу з точки зору електричного струму? Справа в тому, що дроти роблять з металів, а в металах багато вільних електронів. Варто тільки докласти до кінців дроту електрична напруга, як всі електрони починають слухняно рухатися, а рух електронів - це і є електричний струм.

А повітря складається з нейтральних молекул, і вільних електронів там майже немає. Вільних електронів немає, а "полонені" є? Є. Де ж вони? Усередині атомів.

Наш повітря - це суміш газів, найбільше в ньому азоту і кисню. Молекули повітря складне, складається з декількох атомів. Наприклад, молекула кисню, яким ми дихаємо, складається з двох атомів кисню. Можна вважати, що вона схожа на гантельки: два атомних ядра, а навколо "одеялко" із загальних електронів.

В одній молекулі кисню міститься цілих шістнадцять електронів, в молекулі азоту - 14 електронів, в молекулі вуглекислого газу - 22 електрона! Але ці електрони прив'язані до ядер і ніяк не можуть прийняти участь в електричному струмі.

Що ж відбувається? Під час грози між який-небудь хмарою і землею з'явилося електричне напруга, електричне поле. Але між ними - повітря, і струм текти не може. Але трохи вільних електронів там є. Ці нечисленні вільні електрони починають рухатися під дією електричного поля все швидше і швидше. Але ж вони рухаються не в порожньому місці, а в повітрі. Іноді вони налітають на молекули повітря.


А якщо електрон сильно розігнався, то при ударі об молекулу він може відірвати від неї ще один електрон! Так з'явиться два вільних електрона. Тепер два електрони почнуть розганяти електричним полем, і після зіткнень з молекулами їх стане вже чотири.

І так їх буде ставати все більше і більше. І в повітрі утворюється доріжка, в якій повним-повнісінько вільних електронів, відірваних від своїх молекул. З цієї-то доріжці і прослизає електричний струм, тобто блискавка. Тільки відбувається все це дуже швидко, набагато швидше, ніж ти читаєш ці рядки.

Блискавка працює як колієукладочні потяг: робітники з такого поїзда поклали шпали і рейки, потяг трішки проїхав вперед, потім знову укладають шпали і рейки. Тільки після колієукладочні поїзда залізниця залишиться надовго, а ось доріжка від блискавки досить швидко зникає: молекули, від яких були відірвані електрони, знаходять їх і знову до себе "прив'язують".

Але все-таки ця доріжка може послужити і ще однієї блискавки. Буває, що по одному шляху прослизають одна за одною і дві, і три блискавки: по готовій доріжці бігти легше. А ми бачимо, як блискавка кілька разів вдаряє в одне і те ж місце.

Так що блискавка небезпечна, як будь-який сильний електричний струм.

А грім? Звідки він береться? Справа в тому, що всередині доріжки, по якій ковзає блискавка, повітря дуже сильно розігрівається. Це така властивість електричного струму, яке використовується для нагріву і в праска, і в електрочайнику, і інші речі. Ми вже говорили, що в нагрітому речовині молекули рухаються дуже швидко. І ось, ці швидкі молекули повітря, які нагріла блискавка, починають штовхати всіх своїх сусідів навколо, ті теж не залишаються у боргу і штовхають своїх "холодних" сусідів. Так ці поштовхи рухаються від того місця, де прослизнула блискавка, на всі боки. І, врешті-решт, коли блискавки немає вже й у спомині, потрапляють до нас у вуха і штовхають наші барабанні перетинки. І ми чуємо жахливий гуркіт.

Ось тому-то ми спочатку бачимо блискавку, а потім чуємо грім: вид блискавки доходить до нас зі швидкістю світла, а грім - зі швидкістю звуку, а це не така вже й велика швидкість . Так що боятися грому немає абсолютно ніяких підстав!

А. Лук 'янова. "Фізика для малюків"