Презентация к исследовательской работе по физике на тему: Шаровая молния

Автор: Смирнов Михаил, обучающийся 8 «а» класса Руководитель: Никитина В. И., учитель физикиОбразовательное учреждение: МОУ СОШ № 30г. Рыбинск2015 г. АктуальностьШаровая молния – одно из интереснейших явлений природы, о котором мало кто знает что-либо. Шаровая молния может представлять опасность, и важно знать, как действовать при встрече с ней. Цель исследованияИзучение природы шаровой молнии и её влияния на человека. Задачи исследования1. Узнать, что представляет собой шаровая молния.2. Рассмотреть, какие исследования ведутся учёными в изучении шаровой молнии.3. Выяснить, какие меры безопасности следует соблюдать при встрече с шаровой молнией.4. Разработать систему вопросов – заданий для диагностики населения г. Рыбинска ГипотезаШаровая молния непрерывно получает энергию извне и после своего возникновения становится самостоятельно существующим объектом. Что такое шаровая молнияШаровая молния – это одиночная, ярко светящаяся, относительно стабильная небольшая масса, которая наблюдается в атмосфере, плавающая в воздухе и перемещающаяся вместе с потоками воздуха. С точки зрения физики шаровая молния – интереснейшее явление природы. В первой половине 19 века французский ученый физик Д.Араго собрал сведения о 30 случаях наблюдение шаровой молнии. Статистика небольшая, но многие ученые 19 века, включая Кельвина и Фарадея, были склонны считать, что это или оптическая иллюзия, или явление неэлектрической природы. С тех пор количество и качество сообщений возросло; сейчас задокументировано уже около 10 тысяч случаев наблюдения шаровой молнии.Вот несколько примеров.«После сильного удара грома в открытую дверь влетела бело-голубая шарообразная масса диаметром 40 см и начала быстро двигаться по комнате. Она подкатилась под табурет, на котором я сидела. И хотя она оказалась у моих ног, тепла я не ощутила. Затем шаровая молния притянулась к батареи и исчезла с резким шипением. Она оплавила участок батареи диаметром 6 мм, оставив лунку глубиной 2 мм.»Ночью людей разбудила начавшаяся гроза. И тут произошло невероятное. Молния высокогорной палатки неожиданно сама собой расстегнулась, и в нее медленно вплыл светящийся голубой шарик. Проснувшиеся альпинисты оцепенели и не могли пошевелить даже пальцем. Шарик прокатился по спальному мешку одного из них, и тот сразу потерял сознание. Вдруг шарик стал быстро увеличиваться в размерах, одновременно меняя окраску. Он становился белым, желтым, оранжевым..., затем ослепительная вспышка заполнила палатку.  Восходителям повезло. Утром из расположенной на седле Эльбруса хижины пришли спасатели и обнаружили четверых потерявших сознание альпинистов. Серьезно пострадали только двое: у девушки расплавилась золотая цепочка на шее, а у одного из мужчин - обручальное кольцо на пальце. Открытие шаровой молнии Попытки ученых Нет ни одного случая искусственного получения шаровой молнии, подобной природной, в лабораторных условиях. Прежде всего, поскольку в появлении шаровых молний прослеживается явная связь с другими проявлениями атмосферного электричества (например, обычной молнией), то большинство опытов проводилось по следующей схеме: создавался газовый разряд (а свечение газового разряда — вещь известная), и затем искались условия, когда светящийся разряд мог бы существовать в виде сферического тела. Исследователи могли получать кратковременные газовые разряды сферической формы, жившие максимум несколько секунд. Однако остаётся открытым вопрос о связи этих разрядов с той шаровой молнией, которая встречается в природе. Эта молния имеет форму шара. Молния может вытягиваться, принимая форму эллипсоида или груши, ее поверхность может колыхаться. Небольшое число наблюдателей (0,3%) утверждают, что встретившаяся им шаровая молния имела форму тора.Как выглядит шаровая молния Цвет шаровой молнии
Фазы молнииШаровая молния имеет достаточно четкую поверхность, отграничивающую вещество молнии от окружающей ее воздушной среды. Это типичная граница раздела двух разных фаз. Наличие такой границы говорит о том, что вещество молнии находится в особом фазовом состоянии. В отдельных случаях на поверхности молнии начинают плясать язычки пламени, из нее выбрасываются снопы искр.молния с четкой поверхностьюсильно искрящая («фей­ерверочная»)молния, перемещаю-щаяся в про­странстве Как шаровая молния себя ведет Шаровая молния может двигаться по весь­ма причудливой траектории. Вместе с тем в ее движении обнару­живаются определенные законо­мерности. Во-первых, возникнув где-то вверху, в тучах, она опус­кается поближе к поверхности земли. Во-вторых, оказавшись у поверхности земли, она движется далее почти горизонтально, обыч­но повторяя рельеф местности. В-третьих, молния, как правило, обходит, огибает проводящие ток объекты и, в частности, людей. В-четвертых, молния обнаружива­ет явное «желание» проникать внутрь помещений. Способность шаровой молнииШаровая молния способна проникать в отверстия намного меньшее по диаметру чем сама шаровая молния. Таким образом, молния диаметром 50 см может проникнуть в щель диаметром всего несколько миллиметров. Она отлично деформируется и восстанавливает свою форму. Опасна ли шаровая молния Конечно, она опасна. Вообще же встречи с естественной шаровой молнией, как правило, заканчиваются без трагических последствий. Из проведенного опроса выяснилось, что из полутора тысяч писем лишь в пяти сообщалось о смертельном исходе. Чаще всего шаровая молния обходит стороной. В отдельных случаях даже прямое прикосновение молнии не причиняло никакого вреда; в других случаях такое прикосновение давало ожоги, хотя и болезненные, но отнюдь не смертельные. Следовательно, температура на поверхности молнии невысока - она либо соответствует обычной температуре, либо немного превышает ее (по - видимому, не более чем на 100 К). Внутри шаровой молнии температура выше, чем на ее поверхности, однако вряд ли она превышает 300...400°С. Можно утверждать, что опасность шаровой молнии преувеличена . Как показывает практика, куда более опасна линейная молния. Как часто шаровая молния появляетсяШаровая молния – не такое уж редкое явление. Все дело в том, что наблюдатель в состоянии заметить лишь те шаровые молнии, которые либо случайно возникли вблизи него, либо приблизились к нему; во всяком случае, вряд ли кто заметит небольшой светящийся шарик на расстоянии в несколько километров. Как исчезает шаровая молния Физическая природа шаровой молнииШаровая молния рас­сматривается как пучность элект­рического поля стоячей электро­магнитной волны, находящаяся на расстоянии четверти длины волны от поверхности земли или какого-либо проводящего объекта. В области этой пучности напряженность поля очень вы­сока, и поэтому здесь образуется сильно ионизованная плазма, ко­торая и является веществом мол­нии. Сколько энергии в шаровой молнии Оценить минимальное количество энергии в шаровой молнии можно по тем последствиям, которые она оставляет после своего исчезновения. Воспользуемся сообщение одного из наблюдателей: «Она оплавила участок батареи диаметром 6 мм, оставив лунку глубиной 2 мм». Значит, молния испарила около 0,45 г железа. Для этого требуется энергия, равная 4 кДЖ. Естественно, что не вся (и наверное, далеко не вся) энергия шаровой молнии была израсходована на испарение небольшого участка батареи, так что полученный результат можно рассматривать всего лишь как оценку нижней границы энергии: эта энергия оказывается не меньше нескольких килоджоулей. В одном из писем сообщалось, что шаровая молния диаметром 30 см расщепила торчащую из воды деревянную сваю диаметром 30 см вдоль волокон на длинные щепки. Следовательно, энергия, запасенная в шаровой молнии диаметром 25 см, находится в пределах 100кДЖ. Такая оценка представляется вполне правдоподобной: она согласуется с результатами, полученными на основании большого количества наблюдений шаровой молнии.В спокойном состоянии от шаровой молнии исходит необычно мало тепла, а во время взрыва высвободившаяся энергия иногда разрушает или опаливает предметы, испаряет воду. Вычисление энергии шаровой молнии  Практическое обоснование проблемы шаровой молнии В ходе исследования меня заинтересовал вопрос, что знают о шаровой молнии учащиеся 7-11 классов МОУ СОШ № 30 г. Рыбинска. В связи с этим был проведен опрос. Паспорт шаровой молнииДля того чтобы зафиксировать все, что мы узнали о шаровой молнии, мною была разработана форма записи сведений об этом явлении. Эту форму я назвал «Паспорт шаровой молнии».ФормаФорма близка к шару; она может вытягиваться, принимая форму эллипсоида или груши, ее поверхность может колыхаться, может иметь форму тора.Линейные/угловые размерыРазмер (диаметр) шаровых молний варьируется от нескольких сантиметров до метра.ЦветЖелтый, оранжевый, красноватый, синий, голубой, белыйСтруктураИмеются всего три типичные структуры. Первая выглядит как твердое тело с тусклой или блестящей поверхностью или как твердое ядро с полупрозрачной оболочкой, вторая – как вращающееся тело с кажущимся внутренним движением и напряжениями и третья – как сгусток пламени. ЗвукШипящий, жужжащийЗапахРезкий и неприятный, напоминающий запах озона, горящей серы или окислов азота. ДвижениеОбычно движется горизонтально, параллельно линии земли, обходит, огибает проводящие ток объекты и, в частности, людей. ПлотностьПриблизительно равна плотности воздуха, т.е. составляет около 1,29•10-3 г/см3.ТемператураШаровая молния может обжечь, нанести травму, различной степени тяжести, сделать воронку в мягком грунте. Шаровая молния имеет твёрдое ядро, и высокотемпературный плазменный слой, а также интенсивное истечение заряда, которое тоже может обжигать.Время жизниШаровая молния «живет» чаще всего 1-2 с. РаспадНаблюдалось два типа распадов шаровой молнии. Один из них – тихий распад, сопровождающийся уменьшением яркости и диаметра молнии. Второй, называемый взрывом, связан с громким и сильным звуком. Результаты исследования Шаровая молния — это самостоятельно существующее тело.Шаровая молния возникает столь же часто, как и обычная молния.Вследствие кратковременности существования шаровой молнии и внезапности появления невозможно проводить какие-либо систематические наблюдения и опыты над ней.Получить шаровую молнию в лаборатории, искусственным путем, до сих пор еще никому не удавалось.Вывод. Шаровая молния - очень интересное и редко встречающееся явление, но всё же она несёт за собою разрушительные последствия, сопровождается взрывом, вызывающим разрушения. РекомендацииНикогда не бегите от шаровой молнии. Ваш бег создает поток воздуха, который тянет молнию за вами;нужно постараться осторожно и плавно свернуть с пути следования шаровой молнии и держаться дальше от нее, но не поворачиваясь к ней спиной;шаровые молнии часто движутся под действием потоков воздуха. Поэтому лучше держаться с наветренной стороны относительно движения шаровой молнии. Находясь в помещении вместе с шаровой молнией, не находитесь на сквозняке, так как в этом случае, шаровая молния обязательно будет приближаться к вам;не бросайте в шаровую молнию камнями, палками, мячами, и тем более не дотрагивайтесь до нее руками, шаровая молния может взорваться с силой разорвавшегося снаряда или мины;при поражении человека шаровой молнией, пострадавшего следует перенести в сухое помещение со свежим воздухом, накрыть теплым одеялом, начать делать искусственное дыхание и немедленно вызвать скорую помощь.Если при появлении шаровой молнии вы от волнения забудете все эти правила, то запомните хотя бы главное: с шаровой молнией надо вести себя точно так же, как со злой собакой: главное не бежать, а плавно и медленно уйти с траектории ее движения. ЗаключениеНесмотря на то, что явление шаровой молнии вызывает большой интерес на протяжении длительного времени, серьезное его рассмотрение стало возможным лишь сравнительно недавно, после кропотливого анализа результатов большого количества наблюдений.Фактически лишь теперь возникает наука о шаровой молнии – явлении, остававшемся загадкой во время бурного развития других областей науки.Изучение природы этого загадочного явления позволит использовать полученные знания в различных областях человеческой деятельности.
Информационные ресурсы1. Барри Дж. Шаровая молния и четочная молния. Пер. с англ., Мир, М., 1983 2. Смирнов Б.М., Наблюдательные свойства шаровой молнии. Успехи физических наук, август 1992 г., том 162, №8.3. Смирнов Б.М. Проблема шаровой молнии. - М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. - 208 с. 4. Стаханов И.П. О физической природе шаровой молнии. Энергоатомиздат, Москва, 19855. Тарасов Л.В. Физика в природе. - М.: Просвещение, 19886. http://ru.wikipedia.org7. www.mirsovetov.ru8. www.kugelblits.ru 
ppt_xppt_y Спасибо за внимание!!!