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Spesso pensiamo che l'elettricità sia qualcosa che viene generato solo nelle centrali elettriche e non nelle masse fibrose delle nuvole d'acqua, che sono così rarefatte che puoi facilmente metterle la mano. Tuttavia, c'è elettricità tra le nuvole, come lo è anche nel corpo umano.
La natura dell'elettricità
Tutti i corpi sono costituiti da atomi - dalle nuvole e dagli alberi al corpo umano. Ogni atomo ha un nucleo che trasporta protoni carichi positivamente e neutroni neutri. L'eccezione è l'atomo di idrogeno più semplice, nel cui nucleo non esiste neutrone, ma solo un protone.
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Gli elettroni carichi negativamente circolano attorno al nucleo. Le cariche positive e negative si attraggono reciprocamente, quindi gli elettroni ruotano attorno al nucleo di un atomo, come api vicino a una torta dolce. L'attrazione tra protoni ed elettroni è dovuta alle forze elettromagnetiche. Pertanto, l'elettricità è presente ovunque guardiamo. Come vediamo, è anche contenuto in atomi.
Fatto interessante: la natura del fulmine risiede nell'elettricità contenuta nelle nuvole.
In condizioni normali, le cariche positive e negative di ciascun atomo si bilanciano, quindi i corpi costituiti da atomi di solito non portano alcuna carica totale, né positiva né negativa.Di conseguenza, il contatto con altri oggetti non provoca una scarica elettrica. Ma a volte l'equilibrio delle cariche elettriche nei corpi può essere disturbato. Forse lo provi quando sei a casa in una fredda giornata invernale. La casa è molto secca e calda. Tu, muovendo i piedi nudi, cammini per il palazzo. A tua insaputa, una parte degli elettroni delle tue suole è passata agli atomi del tappeto.
Ora stai trasportando una carica elettrica, poiché il numero di protoni ed elettroni nei tuoi atomi non è più bilanciato. Prova ora a prendere la maniglia della porta di metallo. Una scintilla scivolerà tra te e lei e sentirai una scossa elettrica. Ecco cosa è successo: il tuo corpo, che manca di elettroni per raggiungere l'equilibrio elettrico, cerca di ristabilire l'equilibrio a causa delle forze di attrazione elettromagnetica. E viene restaurato. Tra la mano e la maniglia della porta c'è un flusso di elettroni diretto verso la mano. Se la stanza fosse buia, vedresti delle scintille. La luce è visibile perché gli elettroni emettono quanti luce quando saltano. Se la stanza è silenziosa, sentirai un leggero crepitio.
L'elettricità ci circonda ovunque ed è contenuta in tutti i corpi. Le nuvole in questo senso non fanno eccezione. Contro il cielo blu, sembrano molto innocui. Ma proprio come sei in una stanza, possono trasportare una carica elettrica. Se è così, attenzione! Quando la nuvola ripristina l'equilibrio elettrico dentro di sé, un intero fuoco d'artificio lampeggia.
Come appare il fulmine?
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Ecco cosa succede: in un'enorme nuvola temporalesca circolano costantemente potenti correnti d'aria, che uniscono varie particelle: grani di sale oceanico, polvere e così via.Proprio come le tue suole, quando vengono sfregate contro un tappeto, vengono rilasciate dagli elettroni e le particelle in una nuvola vengono rilasciate dagli elettroni in una collisione, che salta su altre particelle. Quindi c'è una ridistribuzione delle accuse. Su alcune particelle che hanno perso i loro elettroni, c'è una carica positiva, su altre che assumono elettroni in eccesso, ora c'è una carica negativa.
Per ragioni che non sono del tutto chiare, le particelle più pesanti si caricano negativamente e quelle più leggere in modo positivo. Pertanto, la parte inferiore più pesante del cloud viene caricata negativamente. La parte inferiore della nuvola caricata negativamente spinge gli elettroni verso la terra, poiché le stesse cariche si respingono. Pertanto, una parte caricata positivamente della superficie terrestre si forma sotto la nuvola. Quindi, esattamente secondo lo stesso principio, secondo il quale una scintilla salta tra te e la maniglia della porta, la stessa scintilla salta tra la nuvola e il terreno, solo questa molto grande e potente è un fulmine. Gli elettroni volano in un gigantesco zigzag verso la terra, trovando lì i loro protoni. Invece di un crepitio appena udibile, si sente un forte tuono.
Se guardi l'intero processo al rallentatore, questo è ciò che vedremo. Una banda debolmente luminosa sporge dalla base della nuvola, chiamata conduttore. Il conduttore, che è anche il "leader", inizia ad avvicinarsi alla terra con rapidi movimenti di torsione. Innanzitutto, scivola 50 metri a destra, quindi 50 metri a sinistra. Questo è lo stesso zigzag che vediamo nel cielo. Il percorso del leader verso la terra continua per una frazione di secondo, l'attuale forza del fulmine raggiunge i 200 ampere. Nel cablaggio domestico, la corrente non supera i 6 ampere. Quando il leader si trova a una distanza di circa 20 metri da terra, una scintilla salta da esso verso il leader e si collega ad esso. Uno zigzag abbagliante si precipita sulla nuvola, la forza attuale raggiunge i 10.000 ampere.
Fatto interessante: Un lampo contiene abbastanza elettricità per illuminare tutte le case e le attività di tutta la città, ma solo per una frazione di secondo.
Il prossimo leader scivola silenziosamente lungo il corridoio formato, verso il quale una gigantesca scintilla vola di nuovo. La temperatura durante un fulmine raggiunge i 28.000 gradi Celsius. Flussi di elettricità volano su e giù per il canale molte volte: questo è il processo che percepiamo come un fulmine.
Quanta energia c'è nel lampo?
Circa 20 mila megawatt, questa energia è sufficiente per illuminare tutte le case e le imprese di tutta la repubblica, anche se solo per una frazione di secondo.