Mes dažnai galvojame, kad elektra yra tai, kas gaminama tik elektrinėse, o ne visai pluoštinėse vandens debesų masėse, kurios yra tokios retos, kad galite lengvai įkišti ranką į jas. Tačiau debesyse yra elektra, nes ji yra net žmogaus kūne.
Elektros prigimtis
Visi kūnai yra sudaryti iš atomų - nuo debesų ir medžių iki žmogaus kūno. Kiekvienas atomas turi branduolį, kuriame yra teigiamai įkrauti protonai ir neutralūs neutronai. Išimtis yra paprasčiausias vandenilio atomas, kurio branduolyje nėra neutrono, o tik vienas protonas.
Neigiamai įkrauti elektronai cirkuliuoja aplink branduolį. Teigiami ir neigiami krūviai yra traukiami abipusiai, todėl elektronai sukasi aplink atomo branduolį, kaip bitės šalia saldaus torto. Trauką tarp protonų ir elektronų lemia elektromagnetinės jėgos. Todėl visur, kur tik žiūrime, yra elektra. Kaip matome, jis taip pat yra atomai.
Įdomus faktas: žaibo pobūdis slypi elektros energijoje, esančioje debesyse.
Normaliomis sąlygomis teigiami ir neigiami kiekvieno atomo krūviai balansuoja vienas su kitu, todėl iš atomų sudaryti kūnai paprastai neturi jokio bendro krūvio - nei teigiamo, nei neigiamo.Dėl to sąlytis su kitais daiktais nesukelia elektros iškrovos. Bet kartais gali būti sutrikdyta kūnų elektros krūvių pusiausvyra. Galbūt jūs tai patirsite būdami namuose šaltą žiemos dieną. Namas labai sausas ir karštas. Jūs, purtydami plikas kojas, vaikščiojate po rūmus. Jums nežinant, dalis elektronų iš jūsų padų pateko į kilimo atomus.
Dabar jūs nešiojate elektros krūvį, nes protonų ir elektronų skaičius jūsų atomais nebėra subalansuotas. Pabandykite dabar pasiimti metalinę durų rankeną. Tarp jūsų ir jos paslydės kibirkštis, pajusite elektros smūgį. Štai, kas nutiko - tavo kūnas, kuriam trūksta elektronų, kad būtų pasiekta elektrinė pusiausvyra, siekia atkurti pusiausvyrą dėl elektromagnetinio traukos jėgų. Ir jis yra atkuriamas. Tarp rankos ir durų rankenėlės yra elektronų srautas, nukreiptas į ranką. Jei kambarys buvo tamsus, tada matysite kibirkštis. Šviesa matoma, nes elektronai skleidžia šviesos kvantas, kai jie šokinėja. Jei kambaryje ramu, išgirsite nedidelį trūkčiojimą.
Elektra mus supa visur ir yra visuose kūnuose. Debesys šia prasme nėra išimtis. Prieš mėlyną dangų jie atrodo labai nekenksmingi. Kaip ir jūs kambaryje, jie gali nešiotis elektrinį krūvį. Jei taip, saugokitės! Kai debesis atkuria savyje elektrinę pusiausvyrą, mirksi visas fejerverkas.
Kaip atsiranda žaibas?
Štai, kas nutinka: tamsiuose didžiuliuose griaustiniuose nuolat cirkuliuoja galingos oro srovės, kurios stumia kartu įvairias daleles - vandenyno druskos grūdus, dulkes ir pan.Tuo pačiu būdu, kai jūsų padai, trinantis prie kilimo, išsiskiria iš elektronų, o debesyje esančios dalelės susiduria iš elektronų, kurios šokinėja į kitas daleles. Taigi yra perskirstomi mokesčiai. Vienoms dalelėms, kurios prarado elektronus, yra teigiamas krūvis, kitoms, kurios perima elektronų perteklių, dabar neigiamas krūvis.
Dėl ne visai aiškių priežasčių sunkesnės dalelės įkrauna neigiamai, o lengvesnės - teigiamai. Taigi, sunkesnė apatinė debesies dalis yra neigiamai įkrauta. Neigiamai įkrauta apatinė debesies dalis stumia elektronus link žemės, nes tie patys krūviai atstumia. Taigi po debesiu susidaro teigiamai įkrauta žemės paviršiaus dalis. Tuomet tiksliai tuo pačiu principu, pagal kurį kibirkštis šokteli tarp tavęs ir durų rankenėlės, ta pati kibirkštis šokinėja tarp debesies ir žemės, tik šis labai didelis ir galingas žaibas. Elektronai skrieja milžinišku zigzagu link žemės, ten rasdami savo protonus. Vietoj vos girdimo plyšio girdimas stiprus griaustinis.
Jei į visą procesą žiūrėsite lėtai, tai mes tai pamatysime. Nuo debesies pagrindo išsikiša silpnai šviečianti juosta, vadinama laidininku. Dirigentas, kuris taip pat yra „lyderis“, pradeda artėti prie žemės greitais sukimo judesiais. Pirmiausia jis slenka 50 metrų į dešinę, tada 50 metrų į kairę. Tai tas pats zigzagas, kurį matome danguje. Vadovo kelias į žemę tęsiasi sekundę, srovės stipris žaibo metu siekia 200 amperų. Namų laiduose srovė neviršija 6 amperų. Kai vadas yra maždaug 20 metrų atstumu nuo žemės, kibirkštis iš jo iššoka vadovo link ir jungiasi prie jo. Stulbinantis zigzagas puolė iki debesies, dabartinė jėga siekia 10 000 amperų.
Įdomus faktas: Žaibolaidoje yra pakankamai elektros energijos, kad būtų galima apšviesti visus namus ir verslą visame mieste, tačiau tik tam tikrą akimirką.
Kitas vadas tyliai slenka suformuotu koridoriumi, kurio link vėl sklando milžiniška kibirkštis. Temperatūra žaibo smūgio metu siekia 28 000 laipsnių šilumos. Elektros srautai daug kartų skrieja aukštyn ir žemyn kanalu: tai procesas, kurį mes suvokiame kaip vieną žaibo smūgį.
Kiek energijos turi žaibas?
Apie 20 tūkstančių megavatų šios energijos užtenka norint apšviesti visus respublikos namus ir įmones, nors tik akimirkai.