Я познаю мир. Естествознание

Что такое молния?

Древние римляне считали, что молнии – это стрелы бога Юпитера. Несмотря на то что сегодня этому дают другое объяснение, удивление и страх – обычные спутники людей во время грозы с сильными молниями. Это действительно величественное зрелище, поэтому, вероятно, вокруг молний возникло столько легенд.

Ученые некоторое время считали, что молния – это обыкновенная искра, проскакивающая между облаками и Землей. Однако чтобы проверить это, нужно было посадить молнию в Лейденскую банку. Для ловли молний исследователи пользовались металлическими шестами высотой несколько метров. Те, кто наблюдал за процессом, видели искры по 4 сантиметра. Это, конечно, был безрассудный и опасный эксперимент, который вряд ли кто–нибудь отважится повторить. Первые ловцы молний остались невредимы, но некоторые из их последователей были убиты молниями.

Однако Франклина не убедили результаты этих опытов, потому что шесты для ловли молний не доставали до облаков. Он решил достать до облака при помощи воздушного змея. Подождав грозовое облако, он запустил в него змея. Нить, намокшая от дождя, зарядилась, и разлохматившиеся волокна немедленно стали дыбом, когда нить зарядилась небесным электричеством. К шнуру змея был привязан металлический ключ. Как только Франклин поднес к нему палец, посыпались искры и раздались характерные щелчки, уже знакомые Франклину по Лейденским банкам. Так была доказана электрическая природа молнии. Этот опыт вполне мог закончиться смертью ученого. Ни в коем случае нельзя пытаться повторить это.

Облако с нижней стороны несет отрицательный заряд, а поверхность земли заряжена положительно. Когда разница в заряде становится достаточной большой, между облаками и землей проходит разряд, который мы называем молнией. Напряжение молнии измеряется миллионами вольт.

Молнии бьют по самому короткому пути, то есть чаще всего в высокие здания или вершины гор. Целью молнии может стать башня, колокольня, отдельно стоящее дерево, небоскреб или одинокий холм.

Франклин, позволявший себе опасные шутки с молниями, стал изобретателем громоотвода, который теперь устанавливают на каждый дом и обязательно – на высокие башни и трубы. На самом деле это приспособление следовало бы называть молниеотводом, так как оно действительно отводит молнии, а не их звук – гром.

Опыт Франклина

Первый громоотвод был металлическим стержнем, на верхнем конце которого была размещена метелка из тонких металлических прутьев. Этот стержень размещали довольно высоко над зданием, которое он должен был защитить. Стержень проходил вдоль стены здания и соединялся с зарытой в землю медной пластиной. Это обеспечивало заземление, и если в стержень попадала молния, она проходила по молниеотводу в землю, не причиняя вреда дому. Стержень служил также путем, по которому заряд здания медленно стекал в воздух. Такую утечку зарядов с заостренных предметов можно наблюдать ночью. Сотни лет мореплаватели видели, как во время гроз наверхушке мачты загорались странные огни, которые называли «огнями святого Эльма». Это свечение было вызвано стеканием заряда с вершины мачты.

Если в металлический, стержень попадала молния,она проходила по молниеотводу в землю, не причиняя вреда дому

С тех давних времен люди пытались создать управляемые молнии. В одном из опытов молния смертельной для человека силы ударила в крышу автомобиля, в котором сидел человек. Молния прошла по металлической обшивке, а человек остался невредим. Как это происходит? Когда какой–то предмет, например металлический шар или автомобиль, приобретают электрический заряд, электроны стремятся разбежаться по поверхности. Так же произошло в этом опыте. По корпусу машины электроны быстро ушли в землю. Поэтому если вы находитесь в здании с громоотводом и металлическим каркасом, можете считать себя надежно защищенными от молний.

Огни св. Эльма

Во время грозы не стоит укрываться под стогом сена, около забора, флагштока или под отдельно стоящим деревом. Спастись от дождя вряд ли удастся, зато есть шансы стать жертвой молнии. Лучше удалиться от металлических предметов и прекратить с работу с инструментами. Это правило заставляет альпинистов, которых гроза застигает около вершины горы, снять с себя карабины и оставить их поодаль, вместе с ледорубами, кошками и другими металлическими предметами, и попытаться переждать непогоду возможно дальше от вершины. Хорошо укрыться от грозы в лесу, пещере или у подножия высоких гор или скал.

Как работают магниты?

Как и электричество, магнитные явления были известны людям еще в глубокой древности. Существует множество легенд, в которых идет речь о магнитах. Греческие манускрипты содержат историю о странствующих мастерах, работавших с железом. Они называли себя «кабирами». Среди прочих умений, кабиры владели искусством подвешивать металлические кольца в воздухе, без всяких нитей. Их удерживал от падения «железный камень», который был не чем иным, как природным магнитом.

Каждый знает, что магнит притягивает иголки, булавки, железные опилки и другие стальные или железные предметы. При этом магнит никак не влияет на бумажки, соломинки, волоски, которые притягиваются наэлектризованными телами. Магнитное притяжение действует на металлы – кобальт и никель, а также на сплавы олова, марганца и кремния.

Если положить магнит в ящик с железными опилками, то можно будет заметить, что опилки соберутся около двух концов магнита, которые называются полюсами, а средняя часть останется свободной от них.

Если удлиненный магнит поместить так, чтобы он мог свободно поворачиваться в горизонтальной плоскости, напоимер, положить его на кусок пенопласта, плавающий в тазу, то магнит повернется так, что его концы будут указывать на север и юг. Конец магнита, указывающий на север, был назван северным полюсом магнита, а противоположный – южным. Как и в компасе, северный полюс магнита обозначают буквой С или N, а южный – Ю или S.

Если взять два магнита и приблизить их друг к другу так, чтобы северный полюс одного был направлен на северный полюс другого, магниты будут отталкиваться. Противоположный, южный полюс, наоборот, будет притянут к северному.

Если магнит положить на кусок пенопласта, плавающий в тазу, то магнит повернется так, что его концы будут указывать на север и юг

Итак, свободно поворачивающийся магнит указывает на север и на юг. Значит, где–то есть точки, которые служат источником притяжения для магнита, мы называем их Северным и Южным полюсами. Долгое время считалось, что северный полюс магнита притягивается Полярной звездой. Но Полярная звезда движется относительно земной поверхности, а положение стрелки компаса не меняется.

То, что компас не указывает на Полярную звезду, было известно еще Колумбу. Отплыв из Испании, он заметил, что положение стрелки компаса изменилось. На корабле начинался мятеж, и перепуганные матросы, уверенные в том, что компас должен показывать направление на Полярную звезду, но не делает этого, решили повернуть обратно. Колумбу удалось усмирить экипаж лишь потому, что он обвинил в неправильном поведении звезду. Путешествие продолжилось, и в результате была открыта Америка.