Blitz

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Blitze während eines Gewitters
High-Speed, Slow-Motion-Blitz Video bei 6.200 Bildern pro Sekunde aufgenommen.

Blitzschlag ist eine plötzliche elektrostatische Entladung , die während eines tritt Gewitters . Diese Entladung tritt zwischen elektrisch geladenen Bereichen einer Wolke (intra-cloud Blitzschlag oder IC genannt), zwischen zwei Wolken (CC Blitzschlag) oder zwischen einer Wolke und dem Boden (CG Blitzschlag).

Die geladenen Regionen in der Atmosphäre ausgleichen sich vorübergehend durch diese Entladung als bezeichnet Streik , wenn sie ein Objekt auf dem Boden aufschlägt, und ein Blitz , wenn es innerhalb einer Wolke auftritt. Blitz verursacht Licht in Form von Plasma und Ton in Form von Donner . Blitz kann gesehen und nicht gehört werden , wenn es in einem Abstand zu groß tritt für den Klang so weit wie das Licht von dem Streik oder Blitz zu tragen.

Blitz Elektrifizierung [ Bearbeiten ]

Der Hauptladebereich in einem Gewitter tritt in dem zentralen Teil des Sturms, wo die Luft nach oben schnell bewegt (updraft) und Temperaturen im Bereich von -15 bis -25 Grad Celsius

Die Einzelheiten des Ladevorgangs werden noch von den Wissenschaftlern untersucht, aber es gibt allgemeine Einigung über einige der grundlegenden Konzepte der Gewitter Elektrifizierung. Der Hauptladebereich in einem Gewitter tritt in dem zentralen Teil des Sturms , wo die Luft nach oben schnell bewegt (updraft) und Temperaturen im Bereich von -15 bis -25 Grad Celsius, Figur rechts sehen. An dieser Stelle erzeugt die Kombination von Temperatur und schnellen nach oben gerichteter Luftbewegung eine Mischung aus unterkühlten Wolkentröpfchen (kleine Wassertröpfchen unter dem Gefrierpunkt), kleine Eiskristalle und graupel (soft Hagel). Die updraft trägt die kühlten Wolkentröpfchen und sehr kleine Eiskristalle nach oben. Zur gleichen Zeit, die graupel, die wesentlich größer und dichter ist, neigt zu fallen oder in der aufsteigenden Luft ausgesetzt werden. [1]

Wenn die ansteigende Eiskristalle mit Graupel (Graupel) kollidieren, werden die Eiskristalle positiv geladen und die graupel negativ geladen wird.

Die Unterschiede in der Bewegung der Niederschlag verursachen Kollisionen auftreten. Wenn die ansteigende Eiskristalle mit Graupel (Graupel) kollidieren, werden die Eiskristalle positiv geladen und die graupel negativ geladen wird. Siehe Abbildung auf der linken Seite. Die updraft trägt die positiv geladenen Eiskristallen nach oben in Richtung der Oberseite der Sturmwolke. Je größer und dichte graupel wird entweder in der Mitte der Gewitterwolke suspendiert und fällt in Richtung auf dem unteren Teil des Sturms. [1]

Der obere Teil der Wolke Gewitter wird positiv geladen, während die mittlere bis unteren Teil der Wolke Gewitter negativ geladen wird.

Das Ergebnis ist , dass der obere Teil der Gewitterwolke positiv zum unteren Teil der Wolke , während die mittleren wird negativ geladen Gewitter auflädt. [1]

Die Aufwärtsbewegungen innerhalb des Sturm und Winden auf höheren Ebenen in der Atmosphäre dazu tendieren , die kleine Eiskristalle (und positive Ladung) im oberen Teil der Gewitterwolke , um sich auszubreiten horizontal in einiger Entfernung von Gewitterwolkenbasis zu verursachen. Dieser Teil der Gewitterwolke ist der Amboss genannt. Während dies der Hauptladevorgang für die Gewitterwolke ist, können einige dieser Ladungen durch Luftbewegungen innerhalb des Sturms (Aufwinden und Abwinden) umverteilt werden. Darüber hinaus gibt es einen kleinen , aber wichtigen positiven Ladungsaufbau in der Nähe der Unterseite der Gewitterwolke aufgrund der Niederschläge und wärmerer Temperaturen. [1]

Allgemeine Überlegungen [ Bearbeiten ]

Vier-Sekunden - Video von einem Blitzeinschlag, Insel im Himmel, Canyonlands National Park , Utah , USA.

Auf der Erde ist die Blitzfrequenz etwa 40-50 mal pro Sekunde oder fast 1,4 Milliarde Blitze pro Jahr [2] und die durchschnittliche Dauer beträgt 0,2 Sekunden von einer Reihe von viel kürzer blinkt (Schlaganfall) von rund 30 aus Mikrosekunden . [3]

Viele Faktoren beeinflussen die Frequenz, Verteilung, Festigkeit und physikalische Eigenschaften eines typischen Blitzes in einer bestimmten Region der Welt. Zu diesen Faktoren gehören Geländehöhe, Breite , vorherrschende Windströmungen, relative Luftfeuchtigkeit , die Nähe zum warmen und kalten Gewässern usw. Bis zu einem gewissen Grad, das Verhältnis zwischen IC, CC und CG Blitz kann auch variieren von Saison in mittleren Breiten . Weil Menschen terrestrisch sind und die meisten ihrer Besitztümer sind auf der Erde , wo Blitz beschädigen oder zerstören sie ist CG Blitz des am besten untersuchten und am besten von den drei Arten verstanden, obwohl IC und CC häufige Arten von Blitz sind. Lightnings relative Unberechenbarkeit begrenzt eine vollständige Erklärung, wie oder warum es auftritt, auch nach Hunderten von Jahren der wissenschaftlichen Forschung.

Ein typischer Wolke-Boden - Blitz gipfelt in der Bildung eines elektrisch leitenden Plasmakanales , durch die Luft von mehr als 5 km (3,1 Meilen) hoch, von innerhalb der Wolke auf die Oberfläche der Erde. Die tatsächliche Entladung ist die letzte Stufe eines sehr komplexen Prozesses. [4] An seiner Spitze ein typisches Gewitter erzeugt drei oder mehr Schläge auf die Erde pro Minute. [5] Blitz tritt vor allem , wenn warme Luft mit kälteren Luftmassen vermischt wird, [6] , was zu atmosphärischen Störungen , die für die Atmosphäre polarisierend. [ Bearbeiten ] Es kann aber auch während auftreten Staubstürme , Waldbrände , Tornados , Vulkanausbrüche und sogar in der Kälte des Winters , wo der Blitz bekanntlich thunder . [7] [8] Hurricanes typischerweise einige Blitz erzeugen, vor allem in den so viel wie 160 Kilometer (99 Meilen) vom Zentrum rainbands. [9] [10] [11]

Die Wissenschaft des Blitzes heißt fulminology , und die Angst vor Blitz heißt astraphobia .

Frequenz [ Bearbeiten ]

Weltkarte zeigt Häufigkeit von Blitzeinschlägen, in Blitzen pro km² pro Jahr (flächengleiche Projektion), aus kombinierten 1995-2003 Daten von dem optischen Transient Detector und 1998-2003 Daten aus dem Blitz Imaging Sensor.

Lightning ist nicht gleichmäßig um den Planeten verteilt, wie in der Karte angezeigt.

Etwa 70% des Blitzes tritt über Land in den Tropen [12] , wo atmosphärische Konvektion am größten ist . Dies geschieht sowohl aus dem Gemisch aus wärmeren und kälteren Luftmassen , sowie Unterschieden in den Feuchtigkeitskonzentrationen, und es geschieht in der Regel an den Grenzen zwischen ihnen . Der Fluss der warmen Meeresströmungen Vergangenheit trockener Landmassen, wie der Golfstrom , erklärt zum Teil die erhöhte Frequenz des Blitzes im Südosten der Vereinigten Staaten . Da der Einfluss von kleinen oder abwesenden Landmassen in den weiten Strecken der Ozeane der Welt zwischen diesen Varianten in der Atmosphäre die Unterschiede begrenzt, ist blitz deutlich weniger häufig dort als über größere forms. Der Nord- und Südpol ist in ihrer Berichterstattung von Gewittern begrenzt und führt daher in Bereichen mit der geringstenen Menge von Blitz.

Im Allgemeinen Wolke-Erde (CG) Blitze machen nur 25% aller insgesamt Blitze weltweit. Da die Basis eines Gewitters in der Regel negativ geladen ist , ist dies , wo die meisten CG Blitz stammt. Diese Region ist in der Regel auf der Höhe , wo das Einfrieren in der Wolke auftritt. Einfrieren, kombiniert mit Kollisionen zwischen Eis und Wasser, wird ein kritischer Teil der Anfangsladung Entwicklung und Trennverfahrens sein. Während windgetriebenem Kollisionen neigt Eiskristalle eine positive Ladung zu entwickeln, während eine schwere, matschige Mischung aus Eis und Wasser (genannt graupel ) eine negative Ladung entwickelt. Aufwinde innerhalb einer Gewitterwolke trennen die leichtere Eiskristalle von der schwereren graupel, den oberen Bereich der Wolke verursachte eine positive zu akkumulieren Raumladung , während die untere Ebene einen negativen Ladungsraum ansammelt.

Blitz in Belfort , Frankreich

Da die konzentrierte Ladung innerhalb der Wolke müssen die isolierenden Eigenschaften der Luft überschreiten, und dies erhöht sich proportional zu dem Abstand zwischen der Wolke und dem Boden, trifft der Anteil der CG (gegenüber Cloud-to-cloud (CC) oder in-cloud (IC ) entlädt) größer wird , wenn die Wolke näher an den Boden ist. In den Tropen, wo die Frostgrenze im Allgemeinen höher in der Atmosphäre vorhanden ist, ist nur 10% der Blitze CG. Auf der Höhe von Norwegen (etwa 60 ° nördlicher Breite), wobei das Einfrieren Höhe niedriger ist , 50% der Blitz ist CG. [13] [14]

Blitzschlag in der Regel durch produziert Cumlonimbus Wolken , die Basen haben , die in der Regel 1-2 km (0,6-1,25 Meilen) über dem Boden und Oberteile bis zu 15 km (9,3 Meilen) in der Höhe.

Blitz - Hotspots : Der Ort auf der Erde , wo Blitz tritt am häufigsten in der Nähe der kleinen Ortschaft Kifuka in den Bergen der östlichen Demokratischen Republik Kongo , [15] , wo die Höhe liegt bei etwa 975 m (3.200 ft). Im Durchschnitt erhält dieser Bereich 158 Blitzeinschläge pro 1 Quadratkilometer (0,39 Quadratmeilen) pro Jahr. [16] Maracaibo - See in Venezuela mittelt 297 Tage pro Jahr mit Blitzaktivität. [17] Andere Blitz - Hotspots umfassen Catatumbo in Venezuela , Singapur , [18] und Blitz Alley in Zentralflorida . [19] [20]

Notwendige Bedingungen [ Bearbeiten ]

Menü
00.00
Sound eines Gewitters

Um für eine elektrostatische Entladung auftritt, sind zwei Voraussetzungen notwendig: Zum einen ein ausreichenden hohen elektrischen Potential zwischen zwei Raumbereichen muss vorhanden sein , und andererseits ein hochohmige Medium muss den freien, ungehinderten Ausgleich der entgegengesetzten Ladungen behindern.

Es ist klar , dass es während eines Gewitters Ladungstrennung und Aggregation in bestimmten Regionen der Wolke ist; aber die genauen Prozesse , mit denen dies der Fall ist noch nicht vollständig verstanden. [21]

Die Atmosphäre stellt die elektrische Isolierung, oder eine Barriere, die frei Ausgleich zwischen geladenen Bereichen entgegengesetzter Polarität verhindert. Dies wird durch „Blitz“ zu überwinden, ist ein komplexer Prozess wie der Blitz „Flash“ bezeichnet.

Elektrische Felderzeugung [ Bearbeiten ]

Mit Blick auf Blitz aus einem Flugzeug über einem System zu fliegen.

Als Gewitterwolke über die Oberfläche der Erde bewegt, eine gleiche elektrische Ladung , aber von entgegengesetzter Polarität wird induziert auf der Oberfläche unterhalb der Wolke der Erde. Die induzierte positive Oberflächenladung, wenn sie gegen einen festen Punkt gemessen wird , wird als die Ansätze Gewitterwolke klein sein, da das Zentrum des Sturms Erhöhung ankommt und als Gewitterwolke dropping gibt. Der Referenzwert der induzierten Oberflächenladung grob als Glockenkurve dargestellt werden könnte.

Die entgegengesetzt geladenen Bereiche schaffen ein elektrisches Feld in der Luft zwischen ihnen. Dieses elektrische Feld ändert sich in Bezug auf die Stärke der Oberflächenladung auf der Basis des Gewitterwolke - desto größer ist die akkumulierte Ladung, desto höher das elektrische Feld.

Flashes und Streiks [ Bearbeiten ]

Die am besten untersuchte und verstandene Form von Blitz ist Wolke (CG) zu erden. Obwohl häufiger, intracloud (IC) und Wolke Wolke (CC) Wallungen sind sehr schwierig, keine „physischen“ zu studieren gegeben gibt es Punkte in den Wolken zu überwachen. Auch angesichts der sehr geringen Wahrscheinlichkeit Blitz den gleichen Punkt wiederholt und konsequent schlagen, wissenschaftliche Forschung ist schwierig bestenfalls sogar in den Bereichen Hoch CG Frequenz. Als solches ist bei allen Formen des Blitzes ähnlich Blitzausbreitung zu wissen, bedeutet die beste der Prozess durch eine Untersuchung ist der am meisten untersuchte Form, Wolke zu beschreiben, zu erden.

Ein Blitzschlag von Wolke zu Boden in der Kalifornien, Mojave - Wüste
Ein intracloud Blitz. Bei einem Blitzschlag in der Wolke, beleuchtet die gesamte Decke.

Abwärts Führer [ Bearbeiten ]

Ein Leitblitzkopf reist in Richtung Erde, Verzweigung, wie es geht.
Blitzschlag verursacht durch die Verbindung von zwei Führern, positiv in rot in blau und negativ dargestellt

In einem Prozess nicht gut verstanden, um einen Kanal von ionisierter Luft, einen „genannt Führer “ ist , wird von einem geladenen Bereich in der Gewitterwolke eingeleitet. Leiter sind elektrisch leitende Kanäle teilweise ionisiertes Gas , das weg von einer Region von dichter Ladungs reisen. Negative Führer propagieren weg von dicht geladenen Bereichen der negativen Ladung, und positive Führer propagieren aus positiv geladenen Regionen.

Der positiv und negativ geladene Leiter geht in entgegengesetzten Richtungen, nach oben positiv innerhalb der Wolke und negativ gegenüber Erde. Beiden Ionenkanäle ablaufen, in ihren jeweiligen Richtungen, in einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Schüben. Jeder Führer „Pools“ Ionen an den führenden Spitzen, Schießen aus einem oder mehreren neuen Führer, vorübergehend wieder bündeln geladene Ionen zu konzentrieren, dann einen anderen Führer heraus schießen.

Leaders oft gespalten, Äste in einem baumartigen Muster bilden. [22] Darüber hinaus reisen negative Führer in einer diskontinuierlichen Art und Weise. Die resultierende ruckartige Bewegung dieses „Stufenleiter (s)“ kann leicht in Slow-Motion - Videos von negativen Führern beobachtet werden , wie sie vor einem negativen CG Blitzschlag zu Boden fahren. Die negativen Führer weiter zu verbreiten und Spaltung , wie sie nach unten fahren, oft zu beschleunigen , da sie auf die Oberfläche der Erde näher.

Etwa 90% der Ionenkanallängen zwischen "Pools" ist etwa 45 m (148 ft) in der Länge. [23] Die Einrichtung des Ionenkanals führt eine vergleichsweise lange Zeitdauer (mehrere hundert Millisekunden ) im Vergleich zu der resultierenden Entladung, die innerhalb weniger Mikrosekunden auftritt. Der elektrische Strom zu etablieren den Kanal benötigt wird , in den Dutzenden oder Hunderten von gemessenen Ampere , wird durch nachfolgende Ströme während der eigentlichen Entladung des Schatten gestellt.

Initiation der nach außen Führer ist nicht gut verstanden. Die elektrische Feldstärke innerhalb des Gewitterwolke ist typischerweise nicht groß genug , um diesen Prozess zu initiieren , von selbst aus . [24] Viele Hypothesen wurden vorgeschlagen. Eine Theorie postuliert , dass Duschen der relativistischen Elektronen erstellt werden kosmische Strahlung und werden dann beschleunigt zu höheren Geschwindigkeiten über einen Prozess namens Ausreißer Zusammenbruch . Da diese relativistische Elektronen neutralen Luftmolekülen kollidieren und ionisieren, initiieren sie Führer Bildung. Eine andere Theorie aufruft lokal verstärkte elektrische Felder in der Nähe von länglichen Wassertröpfchen oder Eiskristalle gebildet werden. [25] Perkolationstheorie , insbesondere für den Fall voreingenommen Versickerung, [26] [ Klärungsbedarf ] beschreibt zufällige Konnektivitäts Phänomene, die eine Entwicklung von verbundenen Strukturen erzeugen ähnlich die von Blitzeinschlägen.

Nach oben Streamer [ Bearbeiten ]

Wenn ein Stufenleiter den Boden nähert, erhöht das Vorhandensein von entgegengesetzten Ladungen auf dem Boden , um die Stärke des elektrischen Feldes . Das elektrische Feld am stärksten ist , auf geerdete Objekte , deren Oberseiten sind am nächsten an der Basis des Gewitterwolke, wie Bäume und hohe Gebäude. Wenn das elektrische Feld stark genug ist, ein positiv geladener Ionenkanal, eine so genannten positive oder nach oben Streamer kann von diesen Punkten entwickeln. Dies wurde zuerst von Heinz Kasemir theoretisiert. [27] [28]

Als negativ geladenen Leiter nähern, die lokalisierte elektrische Feldstärke zu erhöhen, bereits geerdete Objekte erfahren Koronaentladung einen Schwellenwert überschreiten und aufwärts Streamern bilden.

Befestigung [ Bearbeiten ]

Sobald ein Leitblitzkopf zu einem verfügbaren Aufwärtsleiter verbindet, bezeichnet ein Verfahren, das als Anhang, ein Pfad mit niedrigem Widerstand ausgebildet ist und Entladung auftreten kann. Fotografien getroffen worden sind, in dem nicht befestigten Streamer sind deutlich sichtbar. Die ungebunden nach unten Führer sind auch sichtbar in verzweigten Blitz, von denen keine mit der Erde verbunden sind, obwohl es scheinen mag sie sind.

Entladen [ Bearbeiten ]

Rückhub [ Bearbeiten ]

High-Speed - Fotografie verschiedene Teile eines Blitzes während des Entladens zeigt , wie in gesehen Toulouse , Frankreich .

Sobald ein leitender Kanal in den Luftspalt zwischen den negativen Ladungsüberschuß in der Wolke und der positiven Oberflächenladung überschüssige unten, eine massive elektrische Entladung folgt überbrückt. Dies ist die ‚Rückhub‘ und es ist der leuchtende und spürbarer Teil der Blitzentladung.

Ein großer elektrischer Strom fließt entlang des Plasmakanales aus der Wolke auf den Boden, die positive Ladung neutralisierende Masse als Elektronen von dem Auftreffpunkt auf die Umgebung abströmen. Dieser riesige Stromstoß erzeugt große radiale Spannungsdifferenzen entlang der Oberfläche des Bodens. Genannt Schritt Potenziale, sind sie für mehr Verletzungen verantwortlich und Todesfälle als der Streik selbst. [ Bearbeiten ] Strom braucht , um es jeden Pfad zur Verfügung. [29] Ein Teil des Rückhubes Strom oft wird vorzugsweise durch ein Bein fließen und aus dem anderen, ein unglücklicher Mensch oder Tier stand in der Nähe der Stelle , wo die Blitzeinschlägen electrocuting.

Der elektrische Strom , des Rückhub mittelt 30 Kiloampere für einen typischen negativen CG - Blitz, oft bezeichnet als „negativer CG“ Blitz. In einigen Fällen Wolke ein Boden (GC) Blitz aus einem positiv geladenen Bereich auf dem Boden unter einem Sturm stammen. Diese Entladungen stammen normalerweise aus den Spitzen von sehr hohen Gebäuden, wie beispielsweise Kommunikationsantennen. Die Rate , bei der die Rückhub fließt Strom wurde etwa 1 erwiesen × 10 8 m / s. [30]

Der massive Fluß von elektrischem Strom während des Rückhubs mit der Rate kombiniert auftritt , an dem sie (gemessen in Mikrosekunden) auftritt , schnell überhitzt den ausgefüllten Führer Kanal, einen stark elektrisch leitfähigen Plasmakanals bildet. Die Kerntemperatur des Plasmas während des Rückhubs überschreiten 50.000 K, so dass es mit einem brillant blau-weiße Farbe abzustrahlen. Sobald der elektrische Strom zu fließen aufhört, kühlt sich der Kanal und Dutzende oder Hunderte von Millisekunden zerstreut über, die oft als fragmentierte Patches aus leuchtendem Gas verschwinden. Die fast sofortige Erwärmung während des Rückhubs wird die Luft explosionsartig zu erweitern, eine leistungsfähige Herstellung von Stoßwelle , die als zu hören ist Donner .

Re-strike [ edit ]

High-Speed - Videos ( untersucht Frame-by-Frame) zeigen , dass die meisten negativen CG Blitze bestehen aus 3 oder 4 einzelne Striche, obwohl es sein kann , so viele wie 30 [31]

Jeder Wieder strike ist durch eine relativ große Menge an Zeit getrennt ist , die typischerweise 40 bis 50 Millisekunden, als andere geladene Regionen in der Wolke sind in der nachfolgenden Hüben entladen. Re-Streiks verursachen oft einen spürbaren „ Blitzlicht “ -Effekt. [32]

Jede nachfolgende Hub wird durch Zwischen dart Führer Hübe voraus, eine schnellere Anstiegszeit haben aber geringere Amplitude als die anfängliche Rückhub. Jeder nachfolgender Hub in der Regel erneut verwendet den Entladungskanal durch die vorherigen genommen, aber der Kanal kann aus seiner vorherigen Position versetzt sein , wie Wind den Heißkanal verdrängt. [33]

Transiente Ströme während Flash [ Bearbeiten ]

Der elektrische Strom innerhalb einer typischen negativen CG Blitzentladung steigt sehr schnell auf ihren Spitzenwert in 1-10 Mikrosekunden, dann langsamer über 50-200 Mikrosekunden zerfällt. Die transiente Natur des Stroms innerhalb eines Blitzes Ergebnisse in verschiedenen Phänomenen , die in dem wirksamen Schutz von Boden-Strukturen angegangen werden müssen. Schnell ändernden Ströme neigen dazu , auf der Oberfläche eines Leiter reisen, in dem, was die angerufene wird Skineffekt , im Gegensatz zu Gleichströmen, welche „Durchfluß“ der gesamten Leiter wie Wasser durch einen Schlauch. Daher neigt dazu , in dem Schutz von Einrichtungen verwendet Leitern vielsträngigen zu sein, mit kleinen Drähten miteinander verwoben. Dadurch erhöht sich die Gesamtbündelfläche in umgekehrtem Verhältnis zu dem einzelnen Strangradius, für eine festgelegte Gesamtquerschnittsfläche .

Die sich schnell ändernden Ströme erzeugen auch elektromagnetische Impulse (EMP) , der nach außen von der Ionenkanal auszustrahlen. Dies ist ein Merkmal aller elektrischen Entladungen. Die abgestrahlten Impulse schnell wie ihre Entfernung vom Ursprung zunimmt schwächen. Wenn sie jedoch über leitende Elemente , wie beispielsweise Stromleitungen passieren, Kommunikationsleitungen oder metallische Rohrleitungen, können sie einen Strom induzieren, der sich nach außen zu seinem Ende bewegt. Dies ist der „ surge “ , das, mehr als oft nicht, führt zur Zerstörung der empfindlichen Elektronik , Elektrogeräte oder Elektromotoren . Vorrichtungen , bekannt als Überspannungsschutz (SPD) oder transienter Spannungs überspannungsableiter (TVSS) parallel angebracht mit diesen Linien Des Blitz der transienten irregulären Strom erfassen kann, und durch eine Veränderung seiner physikalischen Eigenschaften, route der Spitze an einen angeschlossenen Erdungs Boden , schützen , wodurch das Gerät vor Beschädigung.

Arten [ Bearbeiten ]

Es gibt drei Haupttypen von Blitzschlag, definiert durch das, was an den „Enden“ eines Flash-Kanals ist.

  • Intracloud (IC), die in einer einzigen Einheit erfolgt Gewitterwolke
  • Cloud Cloud (CC) oder intercloud, die beginnt und endet zwischen zwei verschiedenen „functional“ Gewitterwolke Einheiten
  • Cloud (CG) mit Masse, die hauptsächlich in der Gewitterwolke beginnt und endet auf der Erdoberfläche, sondern auch in der umgekehrten Richtung auftreten, das heißt Boden vernebeln

Es gibt Varianten von jedem Typ, wie beispielsweise „positiv“ gegenüber der „negative“ CG Wallungen, die unterschiedliche physikalische Eigenschaften gemeinsam haben jeweils die gemessen werden kann. Verschiedene Trivialnamen verwendet , um ein bestimmtes Blitzereignis zu beschreiben , können auf die gleichen oder verschiedene Ereignisse zurückzuführen.

Wolke zu Boden (CG) [ Bearbeiten ]

Wolke Boden Blitz

Wolke-Erde (CG) Blitz ist eine Blitzentladung zwischen einer Gewitterwolke und dem Boden. Es zeichnet sich durch einen gestuften Führer nach unten bewegt aus der Wolke initiiert, die von einem Streamer trafen sie vom Boden nach oben bewegt.

CG ist die kleinste gemeinsame, aber am besten von allen Arten von Blitz verstanden. Es ist einfacher , wissenschaftlich zu untersuchen, weil es auf einem physischen Objekt endet, nämlich die Erde, und eignet sich für durch Instrumente auf dem Boden gemessen wird. Von den drei Haupttypen von Blitzschlag, stellt es die größte Bedrohung für Leben und Eigentum , da sie die Erde beendet oder „Schläge“. Die Gesamtentladung, einen Streik bezeichnet wird , besteht aus einer Reihe von Prozessen, wie vorläufige Aufschlüsselung, traten Führer, Führer verbinden, Rückhub, dart Führer und anschließende Rückläufe. [34]

Positiver und negativer Blitz [ Bearbeiten ]

Wolke-Boden (CG) Blitz ist entweder positiv oder negativ ist , wie durch die Richtung des definierten herkömmlichen elektrischen Stromes von der Wolke zu erden. Die meisten Blitz negativ ist , den Boden bedeutet mehr positiv ist. Eine durchschnittliche Bolzen der negativen Blitz trägt einen elektrischen Strom von 30.000 Ampere (30 kA), und überträgt 15 Coulombs der elektrischen Ladung und 500 Megajoule an Energie . Große Blitze können bis zu 120 kA und 350 Coulomb tragen. [35]

Amboß-Boden (Bolzen vom Blau) Blitzschlag initiiert von dem klaren, aber turbulentem Himmel über dem Amboß Wolke , treibt dann eine Schraube von Plasma durch die Wolke direkt auf den Boden.

Der Großteil der Wolke-Erde - Blitze sind „negativ“ Schläge in die eine negative Ladung auf die Erde übertragen wird. In einigen Fällen auf den Boden eine positive Ladung anstelle einer negativen Ladung übertragen werden. Im Gegensatz zu dem weitaus häufigen „negativen“ Blitz stammt positiver Blitz aus der positiv geladenen Spitze der Wolken ( in der Regel Amboss Wolken ) eher als der unteren Teils des Sturms. Positiver Blitz macht typischerweise weniger als 5% aller Blitzeinschlägen. [36] Positiver Blitzschlag ist in der Regel viel intensiver als ihre negativen Gegenstücke sein; sie können bis zu 300.000 Ampere (300 kA) und Kosten von mehreren hundert Coulomb Spitzenströme erzeugen. [37]

Wegen des viel größeren Abstandes zum Boden, kann die positiv geladene Region erheblich größere Mengen an Ladungs- und Spannungen als die negativen Ladungszonen in dem unteren Teil der Wolke entwickeln. Positive Blitze sind wesentlich heißer und länger als negativ Blitz. Sie können sechs- bis zehnmal die Menge der Ladung und Spannung eines negativen Schraube entwickeln und den Entladestrom kann zehnmal länger dauern. [38] Ein Bolzen von positiven Blitz kann einen elektrischen Strom von 400 kA und das Potential an der Spitze der Wolke tragen kann eine Milliarde Volt überschreiten - etwa 10 - fache der negativen Blitz. [39] [40] Während eines positiven Blitzschlag, riesige Mengen von extrem niederfrequenten (ELF) und sehr niedriger Frequenz (VLF) Radiowellen erzeugt werden . [41]

Als Folge ihrer höheren Leistung, sowie Mangel an Warnung, ist positiver Blitzschlag erheblich gefährlicher. In der heutigen Zeit, Flugzeuge sind nicht auszuhalten solche Streiks ausgelegt, da ihre Existenz zu der Zeit Standards unbekannt war wurden eingestellt, und die Gefahren unappreciated bis zur Zerstörung eines Segelflugzeugs im Jahr 1999. [42] Der Standard in Kraft zum Zeitpunkt der der Absturz, Advisory Circular AC 20-53A, wurde 2006 von Advisory Circular AC 20-53B ersetzt, [43] aber es ist unklar , ob ein angemessener Schutz gegen positiven Blitz aufgenommen wurde. [44] [45]

Flugzeuge im US - Luftraum betrieben wurden angefordert mit ausgerüstet werden statische Entladung Dochte . Obwohl ihre primäre Funktion ist es Funkstörungen aufgrund eines statischen Aufladung durch Reibung mit der Luft, im Fall eines Blitzeinschlages zu mildern, ist eine Ebene entwickelt , um den überschüssigen Strom durch seine Haut und Struktur auf die Dochte zu leiten sicher wieder entladen wird in Atmosphäre. Diese Maßnahmen können jedoch für positiven Blitz unzureichend sein. [46]

Positive Blitz wurde auch ausgelöst , das Auftreten gezeigt Ober atmosphärischen Blitz zwischen den Spitzen der Wolken und der Ionosphäre. Positiver Blitz neigt häufiger in auftritt Winterstürme , wie mit thunder , während der intensiven Tornados [47] und in der Verluststufe eines Gewitters . [48]

Eine spezielle Form der Wolke-Boden - Blitz liegt vor , wenn der Blitz vom Cumulonimbuswolke verlassen wird und eine beträchtliche Distanz durch klare Luft ausbreiten , bevor veering Richtung, und markante, den Boden. Aus diesem Grund werden sie als „Bolzen aus dem blauen“ bekannt. Trotz der weit verbreiteten Irrtum , dass diese positive Blitzeinschläge sind aufgrund sie scheinbar von der positiven Ladungszone stammen, haben Beobachtungen gezeigt , dass diese in der Tat negativ blinkt. Sie beginnen als intracloud Blitze innerhalb der Wolke, der negative Leiter tritt dann die Wolke von der positiven Ladungszone , bevor sie durch klare Luft ausbreiten und fällt auf den Boden in einiger Entfernung. [49] [50]

Wolke zu Wolke (CC) und intra-cloud (IC) [ Bearbeiten ]

Verzweigen von Cloud - Blitz Wolke, Neu - Delhi , Indien
Mehrere Pfade von Cloud-to-Cloud - Blitz, Swifts Creek , Australien .
Cloud-to-Cloud - Blitz, Victoria, Australien .
Cloud-to-Cloud - Blitz in gesehen Gresham, Oregon .

Blitzentladungen zwischen Bereichen der Wolke auftreten , ohne den Boden zu berühren. Wenn es zwischen zwei getrennten Wolken auftritt , ist es bekannt , als inter-Cloud Blitz , und wenn es auftritt zwischen Bereichen unterschiedlicher elektrisches Potential innerhalb einer einzigen Wolke es bekanntlich intra-cloud Blitz . Intra-Cloud - Blitz ist das am häufigsten vorkommende Art. [48]

Intra-cloud Blitz tritt am häufigsten zwischen dem oberen Amboß Teil und Unterlauf eines gegebenen Gewitters. Dieser Blitz kann manchmal bei großen Entfernungen in der Nacht beobachtet werden als sogenannte „ Wärme Blitz “. In solchen Fällen kann der Beobachter sieht nur einen Lichtblitz , ohne dass Donner zu hören.

Anvil Crawler über Lake Wright Patman südlich von Redwater, Texas auf der Rückseite einer großen Fläche von regen im Zusammenhang mit einer Kaltfront

Ein anderer Begriff verwendete für Cloud-Cloud oder Cloud-Wolke-Boden-Blitz ist „Amboss Crawler“, aufgrund der Gewohnheit Ladung, typischerweise unterhalb oder innerhalb des Ambosses Ursprung und Verwürfeln durch die oberen Wolkenschichten eines Gewitters, oft dramatisch mehrere Zweige Erzeugen Hüben. Diese sind in der Regel gesehen als ein Gewitter geht über den Beobachter oder beginnt zu zerfallen. Das klarste Raupen Verhalten tritt in gut entwickelten Gewitter, die umfangreichen Rück Amboss Scher verfügen.

Beobachtende Variationen [ Bearbeiten ]

  • Kugelblitz kann ein atmosphärisches elektrisches Phänomen, die physikalische Naturvon denen nach wie vor umstritten . Der Begriff bezieht sich auf Berichte von leuchtenden , gewöhnlich kugelförmigen Gegenständendie aus erbsengroße bis zu einigen Metern im Durchmesser variieren. [51] Es ist manchmal mit zugehöriger vereinzelten , aberGegensatz Blitze, die Berichten zufolge viele Sekunden dauern nur einen Bruchteil einer Sekunde, Kugelblitze dauern. Kugelblitz wurde von Augenzeugen beschriebenaber selten durch aufgezeichnete Meteorologen . [52] [53] Wissenschaftliche Daten über natürliche Kugelblitz ist knapp an seiner infrequency und Unberechenbarkeit zurückzuführen. Die Vermutung ihres Bestehens auf berichtet öffentlichen Sichtungen basieren, und hat daher etwas inkonsistent Ergebnisse produziert. Brett Porter, [54] Tierwelt Ranger, berichtete, im Jahr 1987 ein Foto in Queensland von Australien.

  • Bead Blitz ist die abklingende Stufe eines Blitzkanals , in dem die Helligkeit des Kanals in Segmente unterbricht. Fast jede Blitzentladung aufweist Bördeln als der Kanal unmittelbar nach einem Rücklauf abkühlt, manchmal als ‚bead-out‘ Bühne Blitz bezeichnet. ‚Bead Blitz‘ ist eigentlich eine Stufe einer normalen Blitzentladung , anstatt eine Art Blitz in mir. Bördeln eines Blitzkanal ist in der Regel eine kleine Funktion, und daher oft nur sichtbar , wenn der Betrachter / Kamera an den Blitz der Nähe ist. [55]
  • Dry Blitz wird verwendet in Australien , Kanada und den Vereinigten Staaten für Blitz, ohne tritt Niederschlag an der Oberfläche. Diese Art von Blitz ist die häufigste natürliche Ursache für Waldbrände . [56] Pyrocumulus Wolken Blitz aus dem gleichen Grundeproduzierendass sie von Cumulonimbuswolken produziert wird [ Zitat benötigt ] .

  • Gegabelt Blitz ist Wolke-Boden - Blitz, der von seinem Weg Exponat Verzweigung.
  • Wärme Blitz ist ein Blitz,keine erkennbaren zu produzieren erscheint Donner , weil es zu weit weg kommt für den Donner hören. Die Schallwellen zerstreuenbevor sie den Betrachter erreichen. [57]

  • Band - Blitz tritt bei Gewitter mit hohen Querwinden und mehr Rückläufen. Der Wind wird jedes der aufeinanderfolgenden Rückwärtshub blow leicht zu einer Seite des vorhergehenden Rückhub, wodurch eine Bandeffekt. [ Bearbeiten ]

  • Raketen Blitz ist eine Form der Wolke Entladung, im Allgemeinen horizontal und an der Wolkenbasis, mit einem Lichtkanal erscheint mit visuell auflösbar Geschwindigkeit durch die Luft zu gelangen, oft intermittierend. [58]

  • Wetterleuchten sind cloud-to-cloud Blitz, der eine diffuse Aufhellung der Oberfläche einer Wolke zeigt, verursacht durch den tatsächlichen Entladungsweg oder zu weit entfernt versteckt. Der Blitz selbst kann nicht durch die Zuschauer zu sehen ist, so scheint es , als nur einen Blitz oder ein Blatt Licht. Der Blitz kann zu weit weg sein einzelne Blitze zu erkennen.

  • Glatter Kanal Blitz ist positive Wolke Blitzeinschläge Boden , wo der Vorwärtshub vom Boden nach oben in die Wolke stammt. Der glatte Kanal ist im unteren Bereich des Blitzkanals soll aber höher (nicht sichtbar als „Verzweigung“ in der Wolke ist) verzweigen. [ Bearbeiten ] Große Superzellen enorme Bereiche positiv geladene Wolke Material (dicker Amboß) und Windscherung verhindern übermäßige negative Hübe wie bei „normalen“ Gewittern erzeugen. Abwinden, wie beispielsweise die Vorwärtsflanke Abwind (FFD), bringt das positiv geladene Wolke Material näher an den Boden, wo solcher Blitz auftritt. [ Bearbeiten ]
  • Staccato Blitz ist ein Wolke-Erde - Blitz (CG) strike , die ein kurzzeitiger Schlaganfall ist , dass (oft , aber nicht immer) erscheint als ein einzigen sehr hellen Blitz und oft erhebliche Verzweigung hat. [59] Diese werden häufig in dem visuellen Gewölbe Bereich nahe dem gefundene Mesozyklone rotierender Gewitter und fallen mit Intensivierung des Gewitter Aufwind . Ein ähnlicher Cloud-to-cloud strike bestehend aus einem kurzen Blitz über einen kleinen Bereich, wie ein blip erscheinen, tritt auch in einem ähnlichen Bereich Aufwinde des Drehens. [60]
Das CG war von sehr kurzer Dauer, zeigten stark verzweigte Kanäle und war sehr hell darauf hinweist, dass es staccatoen Blitz in der Nähe von New Boston, Texas war.

  • Superbolts sind Blitze rund hundert Mal heller als normal. Auf der Erde ein in einer Million Blitzschlag ist ein Superbolt. [61] [62]

  • Sympathische Blitz ist die Tendenz des Blitzes lost über weite Strecken abgestimmt werden. Entladungen kann in Clustern auftreten , wenn aus dem Weltraum gesehen.

  • Clear-Luft Blitz beschreibt Blitz, der ohne erkennbare Wolke nahe genug kommt , um es produziert. In den USA und Kanada Rockies , ein Gewitter kann in einem benachbarten Tal sein und nicht beobachtbar aus dem Tal , wo der Blitzschlag, entweder optisch oder akustisch. Europäische und asiatische Bergregionen erleben ähnliche Ereignisse. Auch in Bereichen wie Töne , große Seen oder offene Ebenen, wenn der Sturm Zelle auf dem nahen Horizont (im Umkreis von 26 km (16 mi)) ist kann es einige entfernte Aktivität sein, kann ein Streik stattfinden und als der Sturm ist so weit weg wird der Streik gemäß einem Blitz aus heiterem Himmel . [63] in der Regel Diese Blitze als normale intracloud Blitze beginnen , bevor der negativer Leiter die Wolke austritt und trifft auf den Boden weg einen beträchtlichen Abstand. [64] [65]

Effekte [ Bearbeiten ]

Blitzeinschlag [ edit ]

Objekte vom Blitz getroffene Erfahrung Hitze und magnetischen Kräften von großen Ausmaß. Die erzeugte Wärme durch Blitzströme durch einen Baum reisen kann seinen Saft verdampfen, eine Dampfexplosion zu verursachen, die den Stamm platzt. Als Blitz durch sandigen Boden fährt, die Erde rund um den Plasmakanal kann schmelzen und bildet röhrenförmige Strukturen genannt fulgurites . Obwohl rund 90 Prozent der Menschen , vom Blitz getroffen überleben, [66] Menschen oder von einem Blitz getroffen Tiere können schwere Verletzungen erleiden aufgrund der inneren Organe und das Nervensystem Schaden. Gebäude oder groß von einem Blitz getroffen Strukturen können beschädigt werden , wie der Blitz unbeabsichtigte Wege zu Boden sucht. Durch die sicher einen Blitzschlag zu Boden leitet, kann ein Blitzschutzsystem erheblich die Wahrscheinlichkeit von schweren Sachschäden reduzieren. Blitz dient auch eine wichtige Rolle im Stickstoffkreislauf durch Oxidieren zweiatomigen Stickstoff in der Luft in die Nitrate , die durch regen abgeschieden werden und kann das Wachstum von Pflanzen und anderen Organismen befruchten. [67] [68]

Donner [ Bearbeiten ]

Weil die elektrostatische Entladung von terrestrischem Blitz um die Luft zu Plasmatemperaturen entlang der Länge des Entladungskanals in einer kurzen Zeitdauer überhitzt, kinetische Theorie diktiert gasförmige Moleküle , die einen schnellen Druckanstieg zu unterziehen und damit erweitern sie nach außen von dem Blitz einer Erstellen Stoßwelle hörbarer als Donner . Da die Schallwellen ausbreiten , nicht von einer einzigen Punktquelle , sondern entlang der Länge des Weges , des Blitzes, die unterschiedlichen Entfernungen Sound Herkunft vom Betrachter können ein Roll- oder Rumpeln Wirkung erzeugen. Wahrnehmung der Klangcharakteristik wird durch Faktoren wie die unregelmäßige und möglicherweise Verzweigungsgeometrie des Blitzkanals, durch komplizierte akustisches Echo vom Gelände und von den Regel mehr Taktcharakteristik des Blitzschlags.

Licht bewegt sich über 300.000.000 m / s bei und Ton reist durch die Luft bei etwa 340 m / s. Ein Beobachter kann den Abstand zum strike approximieren , indem das Intervall zwischen dem sichtbaren Blitzzeitpunkt und dem hörbaren Donner es generiert. Ein Blitz vorhergehenden seinem Donner um eine Sekunde würde etwa 340 Meter (0,21 mi) in Abstand liegen; eine Verzögerung von 3 Sekunden würde eine Strecke von etwa einem Kilometer (0,62 mi) (3 x 340 m) zeigen. Ein Flash vorhergehenden Donner von 5 Sekunden würden anzeigen , einen Abstand von etwa einer Meile (1,6 km) (5 x 340 m). Folglich wird fast ohne wahrnehmbaren Zeitablauf durch einen plötzlichen Donnerschlag begleitet, in einem sehr geringen Abstand beobachtete ein Blitzschlag, möglicherweise durch den Geruch von begleitet Ozon (O 3 ).

Hochenergetische Strahlung [ Bearbeiten ]

Die Erzeugung von Röntgenstrahlen durch einen Blitzschlag wurde theoretisch bereits 1925 vorhergesagt [69] aber keine Beweise wurden bis 2001/2002 gefunden [70] [71] [72] , als Forscher an dem New Mexico Institute of Mining and Technologie erfaßt Röntgenemission von einem induzierten Blitzschlag entlang einem geerdeten Drahtes hinter einer Rakete Schuss in eine Gewitterwolke brach. Im selben Jahr University of Florida und Floridas Tech verwendeten die Forscher eine Reihe von elektrischem Feld und Röntgendetektoren bei einer Blitzforschungsanlage in North Florida , um zu bestätigen , dass natürlicher Blitz Röntgenstrahlen in großen Mengen bei der Ausbreitung von gestuften Führern macht. Die Ursache für die Röntgenstrahlung ist immer noch eine Angelegenheit für die Forschung, da die Temperatur des Blitzes zu niedrig ist beobachtet für die Röntgenstrahlen zu berücksichtigen. [73] [74]

Eine Reihe von Beobachtungen von Weltraumteleskopen hat noch höhere Energie ergibt Gammastrahlenemissionen, die sogenannten terrestrischen Gammastrahlenwallungen (TGFs). Diese Beobachtungen stellen eine Herausforderung für die aktuellen Theorien des Blitzes, vor allem mit der jüngsten Entdeckung der klaren Unterschriften von Antimaterie in Blitz erzeugt. [75] Neuere Forschungen haben gezeigt , dass sekundäre Spezies, die durch diese TGFs erzeugt, wie Elektronen , Positronen , Neutronen oder Protonen , Energien von bis zu einigen zehn MeV gewinnen. [76] [77]

Volcanic [ Bearbeiten ]

Vulkanisches Material Schub hoch in die Atmosphäre kann Blitz auslösen.

Vulkanische Aktivität erzeugt Blitzfreundlichen Bedingungen in mehrfacher Hinsicht. Die enorme Menge des pulverisierten Materials und Gase explosionsartig in die Atmosphäre ausgestoßen , erzeugt eine dichte Wolke von Partikeln. Die Aschedichte und konstante Bewegung innerhalb des Vulkan plume erzeugt Ladung durch Reibungs Wechselwirkungen (Triboelektrifizierung), was zu einem sehr leistungsfähigen und sehr häufigen blinkt als die Wolke selbst zu neutralisieren versucht. Aufgrund des umfangreichen festes Material (Asche) Inhalts, im Gegensatz zu den wasserreichen Ladungszonen eines normalen Gewitterwolke zu erzeugen, ist es oft ein sogenannter schmutziges Gewitter .

  • Leistungsstarke und häufige Blitze wurden in der Vulkanwolke so weit zurück wie der 79 AD Ausbruch erlebt Vesuvius von Plinius der Jüngere . [78]
  • Ebenso können produzieren mehr lokalisieren und kleinere Wallungen nach oben von 2,9 km lange Dämpfe und Asche mit Ursprung aus Entlüftungsöffnungen an der Flanke des Vulkan.
  • Kleine, kurze Dauer Funken , die vor kurzem in der Nähe neu extrudierten Magma dokumentiert, bezeugen das Material hoch vor Eintritt in die Atmosphäre sogar geladen. [79]

Extraterrestrische [ Bearbeiten ]

Blitz wurde innerhalb der beobachteten Atmosphären anderer Planeten , wie Jupiter und Saturn . Obwohl in der Minderheit auf der Erde erscheint superbolts auf Jupiter üblich sein.

Blitz auf der Venus ist ein umstrittenes Thema nach Jahrzehnten der Studie gewesen. Während der sowjetischen Venera und US Pioneer - Missionen der 1970er und 1980er Jahre, Signale Blitz was darauf hindeutet , kann vorhanden sein , in der oberen Atmosphäre nachgewiesen wurden. [80] Obwohl die Cassini-Huygens - Mission im Jahr 1999 Fly-by von Venus keine Anzeichen von Blitz entdeckt, dauerte das Beobachtungsfenster nur wenige Stunden. Funkimpulse von der Raumsonde aufgenommen Venus Express (die Venus im April 2006 begann umkreisen) von Blitz auf der Venus stammen.

Mensch-Phänomene [ Bearbeiten ]

  • Flugzeug Kondensstreifen haben auch Einfluss auf Blitz in geringem Maße beobachtet. Die Wasserdampf-dichte contrails von Flugzeugen können einen geringeren Widerstand Weg durch die Atmosphäre eines gewissen Einfluss auf die Schaffung eines Ionenwegs für einen Blitz mit zu folgen. [81]
  • Raketenabgasfahnen einen Weg für Blitz zur Verfügung gestellt , wenn er Zeuge wurde das Schlag Rakete Apollo 12 kurz nach dem Start.
  • Thermonuklearer Explosionen durch zusätzliches Material fürelektrische Leitung undBereitstellung einer sehr turbulent lokalisierte Atmosphäre wurden Auslösen Blitze gesehen innerhalb des Atompilzes. Zusätzlich kann intensive Gammastrahlung von großen nuklearen Explosionen entwickelt intensiv geladene Regionen in der Umgebungsluft durch Compton - Streuung . Die intensiv geladenen Raumladungszonen schaffen mehrere klare Luftblitzentladungen kurz nach dem Gerät detoniert. [82]

Wissenschaftliche Studie [ Bearbeiten ]

Eigenschaften [ Bearbeiten ]

Thunder als Roll gehört, allmählich Rumpeln ableitenden weil der Ton aus verschiedenen Abschnitten eines langen Hubs zu leicht unterschiedlichen Zeiten ankommt. [83]

Wenn das lokale elektrische Feld das übersteigt Durchschlagfestigkeit von feuchter Luft (etwa 3 Millionen Volt pro Meter), elektrische Entladung führt zu einem Streik , gefolgt oft von einem angemessenen Verhältnis Einleitungen aus dem gleichen Weg Verzweigung. (Siehe Bild rechts.) Die Mechanismen, die die Kosten verursachen Blitz aufzubauen ist noch Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen. [84] [85] Neue Studie dielektrische Durchbruch bestätigt beteiligt ist . Rison 2016 . Blitz kann durch die Zirkulation von warmer Feuchtigkeit gefüllte Luft durch verursacht wird elektrische Felder . [86] Eis oder Wasserpartikel sammeln sich dann Ladung wie in einem Van de Graaff - Generator . [87]

Forscher an der Universität von Florida gefunden , dass die endgültigen eindimensionale Geschwindigkeit von 10 beobachtet blinkt zwischen 1,0 waren × 10 5 und 1,4 × 10 6 m / s, mit einem Durchschnitt von 4,4 × 10 5 m / s. [88]

Erkennung und Überwachung [ Bearbeiten ]

Blitzschlag-Zähler in einem Museum

Der früheste Detektor zu warnen vor der Annäherung eines Gewitters erfunden war der Blitz Glocke . Benjamin Franklin installiert ein solches Gerät in seinem Haus. [89] [90] Der Detektor auf einer elektrostatischen Vorrichtung den ‚elektrische Chimes‘ erfunden von aufgerufen wurde basierend Andrew Gordon 1742.

Blitzentladungen erzeugt eine Vielzahl von elektromagnetischer Strahlung, einschließlich Hochfrequenzpulse. Die Zeiten , zu denen ein Puls von einem Blitz gegebenen Entladung an mehrere Empfänger eintrifft kann die Quelle der Entladung zu lokalisieren. Die Vereinigten Staaten haben Bundesregierung ein landesweites Netz von solchen Blitzdetektoren aufgebaut, so dass Blitzentladungen in Echtzeit in den kontinentalen USA verfolgt werden [91] [92]

Die Ionosphärischer Wellenleiter Fallen elektromagnetische VLF - und ELF - Wellen. Elektromagnetische Impulse , die durch Blitzeinschläge übertragen propagieren innerhalb dieses Wellenleiters. Der Wellenleiter ist dispersive, was bedeutet , dass ihre Gruppengeschwindigkeit von der Frequenz abhängt. Die Differenz der Gruppenzeitverzögerung eines Blitzimpulses bei benachbarten Frequenzen ist gleich den Abstand zwischen Sender und Empfänger proportional. Zusammen mit Funkpeilung Methoden ermöglicht diese Blitzeinschlägen zu finden bis zu Entfernungen von 10.000 km von ihrer Herkunft. Darüber hinaus sind die Eigenfrequenzen des Erde-Ionosphären - Wellenleiter, die Resonanzen Schumann bei etwa 7,5 Hz, werden verwendet , um die globale Gewitteraktivität zu bestimmen. [93]

Neben bodengestützten Blitzortungs haben mehrere Instrumente an Bord von Satelliten gebaut Blitzverteilung zu beobachten. Dazu gehört der optischen Transient Detector (OTD), an Bord des OrbView-1 Satelliten startete am 3. April 1995 und der nachfolgenden Blitz Imaging Sensor (LIS) an Bord TRMM am 28. November auf dem Markt, 1997. [94] [95] [96]

Künstlich ausgelöst [ Bearbeiten ]

  • Raketen ausgelöst Blitz kann „ausgelöst“ durch die Einführung speziell entwickelten Raketen Drahtrollen in Gewitter Hinter. Der Draht abwickelt , wie die Rakete steigt, einen erhöhten Boden zu schaffen, absteigend Führer anziehen kann. Wenn ein Führer misst, liefert der Draht einen geringen Widerstand Weg für einen Blitz auftritt. Der Draht wird durch den Rückstromfluss verdampft, einen gerade Blitzplasmakanal an seinem Platz zu schaffen. Diese Methode ermöglicht es für die wissenschaftliche Forschung von Blitz unter einer kontrollierten und vorhersagbaren Weise auftreten. [97]
    Das Internationale Zentrum für Blitzforschung und -prüfung (ICLRT) in Camp Blanding, Florida verwendet in der Regel Rakete ausgelöst Blitz in ihren Studien.
  • Laser-triggered
    Seit den 1970er Jahren, [98] [99] [100] [101] [102] [103] Forscher haben versucht, Blitzschläge mittels Infrarot oder Ultraviolett - Laser auszulösen, die einen Kanal aus ionisiertem Gas , durch das Erstellen der Blitz wäre zu Boden durchgeführt. Eine solche Auslösung Blitz soll Raketenabschussrampen, elektrische Kraftwerke und andere sensible Ziele schützen. [104] [105] [106] [107] [108]
    In New Mexico, USA, getestet Wissenschaftlern einen neuen Terawatt - Laser, den Blitz ausgelöst. Wissenschaftler gefeuert ultra-schnelle Impulse von einem extrem leistungsfähigen Laser somit mehrere Terawatt in die Wolken Senden über den Bereich elektrische Entladungen in Gewitterwolken callen. Die Laserstrahlen , die von dem Laser gesendet machen Kanäle ionisierter Moleküle , bekannt als „ Filamente “. Vor der Blitzeinschlägen Erde, führen die Fäden Strom durch die Wolken, die Rolle von Blitzableitern spielen. Die Forscher erzeugten Fäden, die eine Periode zu kurzlebig einen echten Blitzschlag auszulösen. Dennoch wurde eine Erhöhung in der elektrischen Aktivität in den Wolken registriert. Nach den Französisch und deutschen Wissenschaftlern, die das Experiment lief, werden die schnellen Impulse vom Laser gesendet werden können Blitzeinschläge auf Nachfrage provozieren. [109] Die statistische Analyse ergab , dass die Laserpulse in der Tat die elektrische Aktivität in dem Gewitterwolke verstärkt , wo es in dem Ziel-Effekt wurde sie erzeugt kleine lokale an der Stelle der lokalisierten Entladungen Plasmakanäle . [110]

Physische Manifestationen [ Bearbeiten ]

Blitz-induzierte Remanentmagnetisierung Grazzanise (LIRM) abgebildet während eines Magnetfeldgradienten Erhebung einer archäologischen Stätte befindet sich in Wyoming, USA.

Magnetism [ Bearbeiten ]

Die Bewegung der elektrischen Ladungen erzeugt ein Magnetfeld (siehe Elektromagnetismus ). Die intensiven Ströme einer Blitzentladung erzeugen ein flüchtiges , aber sehr starkes Magnetfeld. Wo der Blitz Strompfad verläuft durch Gestein, Boden oder Metall können diese Materialien dauerhaft magnetisiert werden. Dieser Effekt wird als Blitz-induzierte bekannt remanenten Magnetismus oder LIRM. Diese Ströme folgen dem mindestens Widerstandsweg, oft horizontal nahe der Oberfläche [111] [112] aber manchmal vertikal, wo Störungen, Erzkörper oder Grundwasser bietet eine weniger Widerstandsweg. [113] Eine Theorie besagt , dass Magneteisenstein , natürlich in der Antike begegnet Magneten auf diese Weise erstellt wurden. [114]

Blitz-induzierte magnetische Anomalien im Boden, abgebildet werden , [115] [116] und die Analyse von magnetisierten Materialien kann bestätigen Blitz die Quelle der Magnetisierung war [117] und gibt einen Schätzwert des Spitzenstroms von der Blitzentladung. [118]

Sonnenwind und die kosmische Strahlung [ Bearbeiten ]

Einige hochenergetischer kosmischer Strahlung durch supernovä sowie Solarpartikel aus dem Sonnenwind erzeugt wird , in die Atmosphäre und die Elektrifizierung der Luft, die Wege für Blitze erzeugen können. [119]

In der Kultur und Religion [ Bearbeiten ]

Lightning von Mikalojus Konstantinas Ciurlionis (1909)

In vielen Kulturen wurde als Teil einer Gottheit oder einer Gottheit in sich selbst Blitz gesehen. Dazu gehört den griechischen Gott Zeus , der aztekischen Gott Tlaloc , die Maya- Gott K , die slawische Mythologie ist Perun , die Ostsee Pērkons / Perkūnas , Thor in der nordischen Mythologie , Ukko in der finnischen Mythologie , den Hindu- Gott Indra , und den Shinto Gott Raijin . [120] In der traditionellen Religion der afrikanischen Bantu Stämme, Blitzschlag ist ein Zeichen für den Zorn der Götter. Verse in der jüdischen Religion und Islam zuschreiben auch übernatürliche Bedeutung Blitz. Im Christentum , die Wiederkunft von Jesus ist im Vergleich zu Blitz. [Matthäus 24:27] [Lukas 17.24]

Der Ausdruck „Lightning nie zweimal trifft (im selben Ort)“ ist ähnlich wie „Opportunity nie klopft zweimal“ in der Vene eines „einmal im Leben“ Gelegenheit, das heißt , etwas , das im Allgemeinen unwahrscheinlich angesehen wird. Blitz tritt häufig auf und um so mehr in bestimmten Bereichen. Da es verschiedene Faktoren , die die ändern Wahrscheinlichkeit von Streiks an jedem beliebigen Ort, wiederholen Blitzschläge haben eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit (aber nicht unmöglich). [121] [122] Auf ähnliche Weise „Ein Bolzen aus dem blauen“ bezieht sich auf etwas , völlig unerwartet.

Einige politischen Parteien nutzen Blitze als Symbol der Macht, wie die Volksaktionspartei in Singapur , die British Union of Faschisten in den 1930er Jahren, und die nationalen Rechte der Staaten Partei in den Vereinigten Staaten in den 1950er Jahren. [123] Die Schutzstaffel , die paramilitärischen Flügel der NSDAP verwendet, den Sig - Rune in ihrem Logo , den Blitz symbolisiert. Das deutsche Wort Blitzkrieg , die „Blitzkrieg“ bedeutet, war eine große offensive Strategie der deutschen Armee während des Zweiten Weltkriegs .

In Französisch und Italienisch , ist der Ausdruck für „Liebe auf den ersten Blick“ Coup de foudre und colpo di fulmine jeweils, was wörtlich bedeutet „Blitzschlag“ übersetzt. Einige europäischen Sprachen haben ein separates Wort für Blitz, der den Boden trifft (wie allgemein Blitz Gegensatz); oft ist es ein verwandtes des englischen Wortes „Strahlen“. Der Name von New Zealand ‚s berühmtesten reinrassigen Pferd, Phar Lap , leitet sich von der gemeinsamen Zhuang und Thai - Wort für Blitz. [124]

Der Blitz in Wappenkunden ist ein sogenannter Blitzstrahl und wird als ein Zick - Zack mit nicht zugespitzten Enden gezeigt. Dieses Symbol stellt in der Regel Leistung und Geschwindigkeit.

Der Blitzschlag ' wird verwendet , um die momentanen Kommunikationsfähigkeiten von elektrisch betriebenen darzustellen Telegraphen und Radios . Es war ein häufig verwendetes Motiv in Art Deco - Design, vor allem des Zick-Zack - Art - Deco - Design der späten 1920er Jahre. [125] Das Blitz ist eine gemeinsame Abzeichen für militärische Kommunikationseinheiten auf der ganzen Welt. Ein Blitz ist auch das NATO - Symbol für ein Signal Asset .

Das Unicode-Symbol für den Blitz ist ☇ U + 2607

Siehe auch [ Bearbeiten ]

Dinosaurier-förmigen Blitzsymbol in Petrified Forest Nationalpark , USA

Referenzen [ Bearbeiten ]

Hinweise [ Bearbeiten ]

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Bibliographie [ Bearbeiten ]

 Dieser Artikel enthält  geschütztes Material von der National Oceanic and Atmospheric Administration Dokument „Verstehen Blitz: Gewitter Electrification“ .

Weiterführende Literatur [ Bearbeiten ]

Externe Links [ Bearbeiten ]