Kodėl kyla perkūnija?
Trumpas atsakymas: Griaustinis yra garsas, atsirandantis, kai žaibas staiga įkaitina orą. Žaibas įkaitina orą taip greitai, kad oras sprogsta į išorę ir sukuria garsų triukšmą, kurį vadiname griaustiniu.
Išsamesnis paaiškinimas
Žaibas yra milžiniška kibirkštis, skriejanti oru. Ta kibirkštis labai greitai įkaitina aplinkinį orą. Karštas oras greitai plečiasi ir stumia vėsesnį aplinkinį orą.
Šis stūmimas sukuria slėgio bangą, kuri tampa garsiu garsu. Arti žaibas skleidžia aštrų traškesį. Toliau žaibas sukelia ilgą dundesį, nes skirtingos žaibo dalys skleidžia garsą skirtingu metu.
Dažnai blyksnį matote anksčiau nei išgirstate griaustinį, nes šviesa sklinda greičiau nei garsas. Žaibo atstumą galite įvertinti suskaičiuodami sekundes tarp blyksnio ir griaustinio ir padaliję jas maždaug iš trijų, kad gautumėte mylias (arba iš trijų, jei kilometrai per 10 sekundžių).
Ką sako fizika
Įvardyti dėsniai / principai: Poveikio pavadinimas: greitas šiluminis plėtimasis, sukeliantis akustinę smūginę bangą (termoakustinis efektas).
Žaibas yra elektros išlydis, kuris per labai mažą sekundės dalį įkaitina oro kanalą iki labai aukštos temperatūros. Staigus įkaitimas priverčia orą plėstis greičiau, nei gali judėti aplinkinis oras, sukurdamas slėgio impulsą, kuris tampa smūgine banga. Ši smūginė banga plinta į išorę ir mes ją girdime kaip griaustinį.
Žaibo kanalo forma ir ilgis, taip pat aidai nuo debesų ir žemės, priverčia griaustinį skambėti kaip aštrius traškesius, dundesius ar ilgus dundesius. Žaibo kanalo temperatūra gali siekti dešimtis tūkstančių kelvinų, o tai paaiškina stiprų, greitą plėtimąsi . Mokslininkai įrašo griaustinį mikrofonais ir tiria žaibus greitaeigėmis kameromis ir spektrometrais; laboratoriniai sprogimai ir kontroliuojami išlydžiai atkuria panašias slėgio bangas, patvirtindami mechanizmą .
Kaip mes tai žinome: šiuolaikiniai prietaisai tiesiogiai matuoja natūralių ir eksperimentinių išlydžių šviesą, temperatūrą ir garsą. Šie įrašai atitinka greito oro plėtimosi modelius.
Pastebėk aplink
- Vasaros audros metu matote blyksnį, o po kelių sekundžių išgirstate pliaukštelėjimą.
- Labai arti jūsų trenkia žaibas, kuris sukelia aštrų, bauginantį trenksmą.
- Tolimas žaibas danguje sukelia ilgą, žemą dundesį, kuris gali trukti daugelį sekundžių.
- Stiprus žaibas netoliese gali sukelti griaustinį, kuris gali sukelti langų ir indų vibraciją.
Išbandymas
Mažas griaustinis: Baliono sprogimas
Sauga: Dėvėkite apsauginius akinius ir laikykite ausis pakankamai arti; tai atlikite su suaugusiuoju.
Priemonės
- balionas
- smeigtukas arba adata
- apsauginiai akiniai
- atvira erdvė
Žingsniai
- Užsidėkite apsauginius akinius ir išeikite į atvirą erdvę.
- Pripūskite balioną iki vidutinio dydžio ir užriškite jį.
- Laikykite balioną ištiestos rankos atstumu, veidą ir ausis laikydami atokiau.
- Paprašykite suaugusiojo atsargiai sprogdinti balioną smeigtuku.
- Atkreipkite dėmesį į aštrų garsą ir bet kokį aidą aplink jus. Ką tai rodo: Staigus slėgio pokytis (sprogsėjimas) skleidžia garsų garsą, panašų į mažą griaustinį, nes oras greitai juda, kad užpildytų erdvę.
Žodžiai, kuriuos verta žinoti
- Žaibas: Labai greitas elektros išlydis ore, sukeliantis ryškų blyksnį.
- Griaustinis: Garsas, atsirandantis, kai žaibas staigiai įkaitina ir išplečia orą.
- Smūginė banga: Labai greitai judanti slėgio banga, kurią gali sukelti staigūs sprogimai arba greitas įkaitimas.
- Šiluminis plėtimasis: Kai medžiaga (pvz., oras) įkaista ir plečiasi arba užima daugiau vietos.
Dažni klausimai
Kodėl žaibą matau anksčiau nei išgirstu griaustinį?
Šviesa juda daug greičiau nei garsas, todėl blyksnis pirmiausia pasiekia akis.
Ar griaustinis gali jus sužeisti?
Griaustinis yra tik garsas ir nesužeis, bet žaibas, sukeliantis griaustinį, gali būti pavojingas.
Ar griaustinis reiškia, kad žaibas trenkia į žemę?
Ne visada; žaibas gali būti debesis į debesį arba debesis į žemę, o griaustinis kyla nuo bet kokio stipraus žaibo.