Исследовательская работа "Что такое молния?"

Четвертый краевой конкурс исследовательских работ

и творческих проектов дошкольников и младших школьников

«Юный исследователь – Дальний Восток»

Реферат по теме: «Что такое молния?»

Выполнил:

Васильев Максим

ученик 2 класса лицея

филиала ВГУЭС в г.Находке

Руководитель

Онацкая О.Ю.

учитель начальных классов

г. Владивосток

2014 г.

Оглавление.

Введение…………………………………………………………………… 3 стр.

Глава 1. Что такое молния ?...…………………………………….………4-7 стр.

Глава 2.Исследовательская работа ……………………………………… 8 стр.

Заключение……………………………………………………………….. 9 стр.

Библиографический список……………………………………………… 10 стр.

Введение

Редкого человека могут оставить равнодушными явления грома и молнии. Реальная опасность, исходящая от грозной стихии, всегда будоражила воображение. Наши далекие предки с ужасом ожидали развязки того, что происходит в грохочущем и пылающем небе, угадывая в стихии природу божественного. Но и сегодня, в пору торжества науки и техники, в природе образования и проявления молнии далеко не все ясно.

Тема исследования : «Что такое молния?»

Объект исследования: молния.

Предмет исследования: электрические заряды.

Цель: установить природу возникновения молний.

Задачи:

1. Изучить литературу по данной теме.

2. Провести опыты по созданию мини - молнии.

3. Сделать выводы и выпустить статью в журнале «Мои открытия».

Проблема: Что такое молния? Установить природу возникновения молний.

Гипотеза: Возможно, молния – это электрический разряд.

Этапы исследования: наблюдение природного явления, анкетирование, постановка проблемы исследования, знакомство с литературой по данной теме, проведение экспериментов, выводы, распространение опыта.

Теоретическая и практическая значимость: работа обоснована необходимостью развития познавательного интереса к окружающему миру.

При работе использована литература: энциклопедии, словари, Интернет-ресурсы, ресурсы ИИП «КМ- Школа», видеофильмы с описанием природного явления - молнии.

Глава 1

Мо́лния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно происходит во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Молнии также были зафиксированы на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране. Ток в разряде молнии достигает 10-20 тысяч ампер, поэтому мало кому из людей удается выжить после поражения их молнией.Обычно наблюдаются линейные молнии, которые относятся к так называемым безэлектродным разрядам, так как они начинаются (и кончаются) в скоплениях заряженных частиц. Наиболее изучен процесс развития молнии в грозовых облаках, при этом молнии могут проходить в самих облаках — внутриоблачные молнии, а могут ударять в землю — наземные молнии. В каждую секунду около 50 молний ударяются в поверхность земли, и в среднем каждый ее квадратный километр молния поражает шесть раз за год.

Грозовое облако — это огромное количество пара, часть которого конденсировалось в виде мельчайших капелек или льдинок. Верх грозового облака может находиться на высоте 6–7 км, а низ нависать над землей на высоте 0,5–1 км. Выше 3–4 км облака состоят из льдинок разного размера, так как температура там всегда ниже нуля. Эти льдинки находятся в постоянном движении, вызванном восходящими потоками теплого воздуха от нагретой поверхности земли. Мелкие льдинки легче, чем крупные, увлекаются восходящими потоками воздуха. Поэтому мелкие льдинки, двигаясь в верхнюю часть облака, всё время сталкиваются с крупными. При каждом таком столкновении происходит электризация, при которой крупные льдинки заряжаются отрицательно, а мелкие — положительно. Со временем положительно заряженные мелкие льдинки оказываются в верхней части облака, а отрицательно заряженные крупные — внизу. Другими словами, верхушка грозы заряжена положительно, а низ — отрицательно. Всё готово для разряда молнии, при котором происходит пробой воздуха и отрицательный заряд с нижней части грозовой тучи перетекает на Землю. Однако само облако не в состоянии так наэлектризовать себя, чтобы вызвать разряд между своей нижней частью и землей. Напряженность электрического поля в грозовом облаке никогда не превышает 400 кВ/м, а электрический пробой в воздухе происходит при напряженности больше 2500 кВ/м. Поэтому для возникновения молнии необходимо что-то еще кроме электрического поля. В 1992 году российский ученый Александр Викторович Гуревич из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) предположил, что своеобразным зажиганием для молнии могут быть космические лучи — частицы высоких энергий, обрушивающиеся на Землю из космоса с околосветовыми скоростями. Тысячи таких частиц каждую секунду бомбардируют каждый квадратный метр земной атмосферы.

Согласно теории Гуревича, частица космического излучения, сталкиваясь с молекулой воздуха, ионизирует ее, в результате чего образуется огромное число электронов, обладающих высокой энергией. Попав в электрическое поле между облаком и землей, электроны ускоряются до околосветовых скоростей, ионизируя путь своего движения и, таким образом, вызывая лавину электронов, движущихся вместе с ними к земле. Ионизированный канал, созданный этой лавиной электронов, используется молнией для разряда ( «Наука и жизнь» №7, 1993 г.).

Как вызвать разряд молнии?

Изучать то, что произойдет непонятно где и когда, очень сложно. А именно так в течение долгих лет работали ученые, исследующие природу молний. Считалось, что грозой на небе руководит Илья-пророк. Однако ученые очень давно пытались заменить Илью-пророка, создавая проводящий канал между грозовой тучей и землей. Бенджамин Франклин для этого во время грозы запускал воздушный змей, оканчивающийся проволокой и связкой металлических ключей. Этим он вызывал слабые разряды, стекающие вниз по проволоке, и первым доказал, что молния — это отрицательный электрический разряд, стекающий с облаков на землю. Опыты Франклина были чрезвычайно опасными, и один из тех, кто их пытался повторить, — российский академик Георг Вильгельм Рихман — в 1753 году погиб от удара молнии. В 1990-е годы исследователи научились вызывать молнии, не подвергая опасности свою жизнь. Один из способов вызвать молнию — запустить с земли небольшую ракету прямо в грозовую тучу. Вдоль всей траектории ракета ионизирует воздух и создает таким образом проводящий канал между тучей и землей. И если отрицательный заряд низа тучи достаточно велик, то вдоль созданного канала происходит разряд молнии, все параметры которого регистрируют приборы, расположенные рядом со стартовой площадкой ракеты. Чтобы создать еще лучшие условия для разряда молнии, к ракете присоединяют металлический провод, соединяющий ее с землей.

Молния: подарившая жизнь и двигатель эволюции

В 1953 году биохимики Стэнли Миллер и Гарольд Юри показали, что одни из «кирпичиков» жизни — аминокислоты — могут быть получены путем пропускания электрического разряда через воду, в которой растворены газы «первобытной» атмосферы Земли (метан, аммиак и водород). Спустя 50 лет другие исследователи повторили эти опыты и получили те же результаты. Таким образом, научная теория зарождения жизни на Земле отводит удару молнии основополагающую роль. При пропускании коротких импульсов тока через бактерии в их оболочке (мембране) появляются поры, через которые внутрь могут проходить фрагменты ДНК других бактерий, запуская один из механизмов эволюции.

Изобретение громоотвода

Бенджамин Франклин, пытаясь защитить Капитолий столицы штата Мериленд, в 1775 году прикрепил к зданию толстый железный стержень, который возвышался над куполом на несколько метров и был соединен с землей. Ученый отказался патентовать свое изобретение, желая, чтобы оно как можно скорее начало служить людям. Весть о громоотводе Франклина быстро разнеслась по Европе, и его выбрали во все академии, включая и Российскую. Однако в некоторых странах набожное население встретило это изобретение с возмущением. Сама мысль, что человек так легко и просто может укротить главное оружие «божьего гнева», казалась кощунственной. Поэтому в разных местах люди из благочестивых соображений ломали громоотводы.

Фульгурит — окаменевшая молния

Слово «фульгурит» происходит от латинского fulgur, что означает молния. Самые длинные из раскопанных фульгуритов уходили под землю на глубину более пяти метров. Фульгуритами также называют оплавленности твердых горных пород, образованные ударом молнии; они иногда в большом количестве встречаются на скалистых вершинах гор. Фульгуриты, состоящие из переплавленного кремнезема, обыкновенно представляют собой конусообразные трубочки толщиной с карандаш или с палец. Их внутренняя поверхность гладкая и оплавленная, а наружная образована приставшими к оплавленной массе песчинками. Цвет фульгуритов зависит от примесей минералов в песчаной почве. Большинство из них имеют рыжевато-коричневый, серый или черный цвет, однако встречаются зеленоватые, белые или даже полупрозрачные фульгуриты.

Появление стеклянной трубочки в песке при разряде молнии связано с тем, что между песчинками всегда находятся воздух и влага. Электрический ток молнии за доли секунд раскаляет воздух и водяные пары до огромных температур, вызывая взрывообразный рост давления воздуха между песчинками и его расширение. Расширяющийся воздух образует цилиндрическую полость внутри расплавленного песка. Последующее быстрое охлаждение фиксирует фульгурит — стеклянную трубочку в песке.

• Типичная молния длится около четверти секунды и состоит из 3-4 разрядов.

• Молнии путешествуют со скоростью 56'000 км в секунду и имеют силу тока в 10-40 тысяч ампер.

• Молния часто несколько раз подряд ударяет в одно место: как и любой электрический разряд, она устремляется по пути наименьшего сопротивления.

• В мире каждую минуту сверкает 6000 молний.

• Средняя молния имеет длину 9,5 км.

• Температура молнии может достигать 27 771 градусов по Цельсию. Это почти в 5 раз горячее, чем поверхность Солнца!

• Средняя гроза путешествует со скоростью 40 км в час.

• Прямо сейчас в мире гремят 1800 гроз.

• Каждый год молнии убивают в России, по некоторым оценкам, 550 человек, в США - около 200.

• Примерно 25% тех, в кого попала молния, погибают. Смертельные случаи - обычно результат остановки сердца. После удара молнии в электрических системах организма происходит короткое замыкание и те, кто выжил, получают серьезные нарушения здоровья, не говоря уже о психической травме: потери памяти и чувствительности, нарушения сна, ослабление слуха, постоянные боли.

• В американский Эмпайр-стейт-билдинг молния ударяет в среднем 23 раза в год.

• Молнии наблюдаются также на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране.

• Чаще, чем в другие деревья, молнии попадают в дубы. Этому есть мифологическое объяснение: у древних греков дуб был деревом Зевса, бога-громовержца.

• Ударяя в песчаную почву, молния способствует образованию стекла. После грозы в песке можно найти полоски стекла.

• В самолеты молния попадает в среднем один раз на каждые 5-10 тысяч летных часов.

• В середине XVIII века некоторые европейские дамы носили на своих шляпках молниеотводы, а заземляющая проволока волочилась следом.

• Вероятность быть убитым молнией составляет 1 к 2'000'000. Такие же шансы у каждого из нас умереть от падения с кровати.

• На Руси повелителем грома и молний считался Илья-пророк, который раскатывал по небу на громыхающей колеснице. Святой Илья жил в IX веке и единственный из пророков был живым взят в Царство Небесное. Как обычно, в образе этого святого смешались языческие и христианские верования: прототип Ильи -- грозный славянский бог Перун.

Глава 2

Исследовательская работа.

Из энциклопедических источников я узнал, что все тела состоят из мельчайших частиц – атомов. Атомы состоят из ещё более мелких частиц: протонов и электронов. Протоны имеют положительный заряд, электроны – отрицательный заряд. Заряды с противоположными знаками притягиваются, заряды с одноименными знаками отталкиваются. Атомы содержат одинаковое количество протонов и электронов, поэтому заряды уравновешиваются. Протоны с нейтронами находятся в неподвижном состоянии и представляют собой ядро атома. Электроны постоянно вращаются вокруг ядра. Если количество электронов в атомах увеличивается или уменьшается, тело электризуется.

В экспериментах для электризации предметов (воздушные шарики, пластмассовая трубочка, металлический противень) я натирал эти предметы о шерстяной шарф, полиэтиленовую пленку. Когда мы трем шарик о шерстяную ткань, отдельные электроны атомов шерсти отрываются и переходят к атомам, образующим шарик. Атомы шарика, получив избыток электронов, электризуются. При проведении опытов «Упрямые воздушные шарики», «Волшебная палочка» я установил, что одноименные электрические заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. Так, наэлектризованные воздушные шарики, имеющие оба отрицательный заряд, удаляются друг от друга. А пластмассовая палочка при трении получившая отрицательный заряд, приобрела способность притягивать положительные заряды бумаги и заставила бумажную звёздочку двигаться за собой.

Следующий этап – создание искусственной молнии. Мне удалось получить молнию в миниатюре, так как при трении о полиэтилен противень получил отрицательный заряд. Когда я приблизил к нему монетку, лишние заряды переместились к монете. Переход через воздух имел форму электрической искры.

Вывод: Гипотеза подтвердилась. Молния – это электрический разряд сильно наэлектризованного облака, направленный к земле.

Заключение

Исследуя полученную информацию, результаты опытов, я сделал следующие выводы:

Во-первых, молния – интересное природное явление, которое я описал в своём журнале «Мои открытия» в статье «Осторожно, молния!»

Во-вторых, молния опасна! Я составил памятку, как вести себя во время грозы и раздал её своим одноклассникам.

Я задумался, может ли такое уникальное и мощное природное явление быть полезной для человека? В перспективе я планирую исследовать этот вопрос.

Библиография.

1) Большая энциклопедия школьника, «Махаон», 2006 г.
2)Большая книга экспериментов для школьников, « Росмэн», 2007 г.
3) Большая Оксфордская энциклопедия, «Росмэн», 2008 г.
4) Журнал «Наука и жизнь» № 7 1993 г.
5) Журнал «НЛО» № 1-2 2006 г.

6) Информационный интегрированный продукт «КМ – Школа»

6)http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/MOLNIYA.html
7) http://www.flash-land.ru/
8) www.inwhat.ru/articles/molnija_711.php

«Что такое молния?» Выполнил: Васильев Максим, ученик 2»А» класса Руководитель: Иванова Ольга Юрьевна Лицей НФ ВГУЭС

Исследовательский проект

Исследовательская работа

Что такое молния?

Выполнил: Васильев Максим, ученик 2«А» класса

Руководитель: Онацкая Ольга Юрьевна, учитель начальных классов

Лицей филиала ВГУЭС в г. Находке

• Цель:

Узнать, что такое молния.

• Задачи:

• Установить, как возникает молния.
• Выяснить, чем опасна молния.
• Провести опыты по созданию электрических зарядов.
• Сделать выводы и выпустить статью «Осторожно! Молния!!!» в журнале «Мои открытия».

• Методы : 1) Наблюдение 2) Анкетирование 3) Изучение научной литературы 4) Просмотр видеофильмов 5) Работа с компьютерными технологиями 6) Проведение опытов

Мои наблюдения

Результаты анкетирования

Что такое молния?

• Проблема:

Что такое молния?

• Гипотеза:

Возможно, молния – электрический разряд.

Изучение литературы

Просмотр видеофильмов и Интернет-ресурсов

Фото с учителем

Образование молний

Мои эксперименты

«Волшебная палочка»

«Упрямые шарики»

3) Эксперимент «Искусственная молния»

Опытным путем мне удалось создать мини – молнию дома!!!

Результат моего исследования:

МОЛНИЯ –

ГИГАНТСКИЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД!!!

Виды молний

Линейная молния

Шаровая молния

Это интересно!!!

Теория зарождения жизни на Земле

Фульгурит

Любимое время года молнии

Частота ударов молнии

Молния и деревья

ЧАСТО

НИКОГДА

Люди и молния

Бенджамин Франклин в 1752 году изобрёл громоотвод

Асклепий – бог врачебного искусства

Зонт – гр о моотвод

Современный громоотвод

ВЫВОДЫ:

• Молния – интересное природное явление.

ВЫВОДЫ:

2) Молния опасна!!!

2) Молния опасна !

Может ли молния быть полезной для человека?

Список литературы:

1) Большая энциклопедия школьника, издательство «Махаон» 2006 г. 2)Большая книга экспериментов для школьников, издательство «Росмэн» 2007 г. 3) Большая Оксфордская энциклопедия, издательство «Росмэн» 2008 г. 4) Журнал «Наука и жизнь» № 7 1993 г. 5) Журнал «НЛО» № 1-2 2006 г. 6) http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/MOLNIYA.html 7) http://www.flash-land.ru/ 8) www.inwhat.ru/articles/molnija_711.php

Спасибо за внимание !!!