Lidé vždy dávali velká pozornost bouřky. Byli to oni, kdo byli spojováni s většinou dominantních mytologických obrazů, kolem jejich vzhledu byly budovány dohady. Věda to pochopila poměrně nedávno – v 18. století. Mnohé stále trápí otázka: proč v zimě není bouřka? Tomu se budeme věnovat dále v článku.

Jak se stane bouřka?

Zde přichází na řadu běžná fyzika. Bouřka - přírodní jev ve vrstvách atmosféry. Od běžného lijáku se liší tím, že při každé bouřce dochází k nejsilnějším elektrickým výbojům, které spojují kupovité dešťové mraky mezi sebou nebo se zemí. Tyto výboje jsou také doprovázeny hlasitými zvuky hromu. Vítr často zesílí, někdy dosáhne prahu bouře, padají kroupy. Krátce před startem je vzduch zpravidla dusný a vlhký a dosahuje vysoké teploty.

Typy bouřek

Existují dva hlavní typy bouřek:

intramass;

čelní.

Vnitromasové bouřky se vyskytují v důsledku vydatného zahřívání vzduchu a v důsledku toho srážky horkého vzduchu v blízkosti zemského povrchu se studeným vzduchem nahoře. Kvůli této vlastnosti jsou poměrně přísně vázány na čas a zpravidla začínají odpoledne. Mohou také proplouvat přes moře v noci, zatímco se pohybují nad hladinou vody, která vydává teplo.

Frontální bouřky nastávají, když se střetnou dvě vzdušné fronty – teplá a studená. Nemají vyhraněnou závislost na denní době.

Četnost bouřek závisí na průměrných teplotách v oblasti, kde se vyskytují. Čím nižší je teplota, tím méně často k nim dochází. Na pólech je najdeme jen jednou za pár let a končí extrémně rychle. Například Indonésie je známá častými dlouhotrvajícími bouřkami, které mohou začít více než dvě stěkrát ročně. Obcházejí však pouště a další oblasti, kde málokdy prší.

Proč se dějí bouřky?

Klíčovým důvodem vzniku bouřky je právě nerovnoměrné zahřívání vzduchu. Čím vyšší je teplotní rozdíl u země a ve výšce, tím silnější a častěji se budou vyskytovat bouřky. Otázka zůstává otevřená: proč v zimě není bouřka?

Mechanismus, jak k tomuto jevu dochází, je následující: podle zákona o přenosu tepla má teplý vzduch ze země tendenci nahoru, zatímco studený vzduch z horní části oblaku spolu s ledovými částicemi v něm obsaženými klesá. V důsledku tohoto cyklu vznikají v částech oblaku, které si udržují různé teploty, dva elektrické náboje opačného pólu: kladně nabité částice se hromadí dole a záporně nahoře.

Pokaždé, když se srazí, mezi oběma částmi mraku přeskočí obrovská jiskra, která je ve skutečnosti bleskem. Zvuk výbuchu, kterým tato jiskra rozbíjí horký vzduch, je známé hřmění. Rychlost světla je vyšší než rychlost zvuku, takže blesky a hromy se k nám nedostanou současně.

Druhy blesků

Každý už obvyklou jiskru blesku nejednou viděl a jistě o ní slyšel, ale celá paleta blesků způsobených bouřkami tím není vyčerpána.

Existují celkem čtyři hlavní typy:

1. Blesky-jiskry, bijící mezi mraky a nedotýkající se země.
2. Stuha, spojující mraky a zemi, jsou nejnebezpečnější blesky, kterých je třeba se nejvíce obávat.
3. Horizontální blesky, které protínají oblohu pod úrovní mraků. Jsou považovány za zvláště nebezpečné pro obyvatele horních pater, protože mohou klesnout poměrně nízko, ale nepřijdou do kontaktu se zemí.
4. Kulový blesk.

Odpověď na tuto otázku je celkem jednoduchá. Proč v zimě není bouřka? Vzhledem k nízkým teplotám blízko povrch Země. Mezi teplým vzduchem ohřátým dole a studeným vzduchem z horních vrstev atmosféry není ostrý kontrast, takže elektrický náboj obsažený v oblacích je vždy záporný. Proto v zimě není bouřka.

Z toho samozřejmě vyplývá, že v horkých zemích, kde teplota zůstává v zimě kladná, se nadále vyskytují bez ohledu na roční období. V nejchladnějších částech světa, například v Arktidě nebo v Antarktidě, je tedy bouřka největší vzácností, srovnatelnou s deštěm v poušti.

Jarní bouřka obvykle začíná na konci března nebo dubna, kdy sníh téměř úplně roztaje. Jeho vzhled znamená, že se Země dostatečně zahřála, aby mohla vydávat teplo a byla připravena na plodiny. Proto je mnoho lidových znamení spojeno s jarními bouřkami.

Předjarní bouřka může být pro Zemi škodlivá: zpravidla se vyskytuje během abnormálně teplých dnů, kdy se počasí ještě neuklidnilo, a přináší s sebou zbytečnou vlhkost. Poté je půda často namrzlá, zamrzá a poskytuje špatnou úrodu.

Bezpečnostní opatření při bouřce

Abyste se vyhnuli úderu blesku, neměli byste se zastavovat v blízkosti vysokých předmětů, zejména jednotlivých - stromů, potrubí a dalších. Pokud je to možné, obecně je lepší nebýt na kopci.

Voda je výborný vodič elektřiny, takže prvním pravidlem pro ty, které zastihne bouřka, je nebýt ve vodě. Pokud totiž blesk udeří do rybníka i na značnou vzdálenost, výboj se snadno dostane k člověku, který v něm stojí. Totéž platí pro vlhkou zem, takže kontakt s nimi by měl být minimální a oblečení a tělo by měly být co nejsušší.

Nedotýkejte se domácích elektrických spotřebičů nebo mobilních telefonů.

Pokud se v autě zachytila ​​bouřka - je lepší ji neopouštět, gumové pneumatiky poskytují dobrou izolaci.

ANTIMATE látka skládající se z atomů, jejichž jádra mají záporný elektrický náboj a jsou obklopena pozitrony - elektrony s kladným elektrickým nábojem. V běžné hmotě, ze které je svět kolem nás postaven, jsou kladně nabitá jádra obklopena záporně nabitými elektrony. Obyčejná hmota, aby se odlišila od antihmoty, se někdy nazývá ko-substance (z řec. koinos- obyčejný). V ruské literatuře se však tento termín prakticky nepoužívá. Je třeba zdůraznit, že termín „antihmota“ není zcela správný, jelikož antihmota je také hmota, její rozmanitost. Antihmota má stejné inerciální vlastnosti a vytváří stejnou gravitační přitažlivost jako běžná hmota.

Když už jsme u hmoty a antihmoty, je logické začít u elementárních (subatomárních) částic. Každá elementární částice odpovídá antičástici; oba mají téměř stejné vlastnosti, kromě toho, že mají opačný elektrický náboj. (Pokud je částice neutrální, pak je antičástice také neutrální, ale mohou se lišit v jiných charakteristikách. V některých případech jsou částice a antičástice navzájem totožné.) Elektronu - záporně nabité částici - tedy odpovídá pozitron, a antičástice protonu s kladným nábojem je záporně nabitý antiproton. Pozitron byl objeven v roce 1932 a antiproton v roce 1955; to byly první z objevených antičástic. Existence antičástic byla předpovězena v roce 1928 na základě kvantová mechanika Anglický fyzik P. Dirac.

Při srážce elektronu a pozitronu dochází k jejich anihilaci, tzn. obě částice zmizí a z místa jejich srážky jsou emitována dvě gama kvanta. Pokud se srážející částice pohybují nízkou rychlostí, pak energie každého gama záření je 0,51 MeV. Tato energie je „klidovou energií“ elektronu, neboli jeho klidovou hmotností vyjádřenou v jednotkách energie. Pokud se srážející částice pohybují vysokou rychlostí, pak energie gama paprsků bude větší díky jejich kinetické energii. K anihilaci dochází také při srážce protonu s antiprotonem, ale proces je v tomto případě mnohem složitější. Řada částic s krátkou životností se rodí jako meziprodukty interakce; po několika mikrosekundách však zůstávají neutrina, gama kvanta a malý počet elektron-pozitronových párů jako konečné produkty transformací. Tyto páry mohou nakonec anihilovat a vytvořit další gama paprsky. K anihilaci také dochází, když se antineutron srazí s neutronem nebo protonem.

Protože antičástice existují, vyvstává otázka, zda lze z antičástic vytvořit antinuklea. Jádra atomů běžné hmoty se skládají z protonů a neutronů. Nejjednodušší jádro je jádro obyčejného vodíkového izotopu 1 H; je to jeden proton. Deuterium jádro 2 H se skládá z jednoho protonu a jednoho neutronu; říká se tomu deuteron. Dalším příkladem jednoduchého jádra je jádro 3 He, které se skládá ze dvou protonů a jednoho neutronu. Antideuteron, sestávající z antiprotonu a antineutronu, byl získán v laboratoři v roce 1966; Jádro anti-3He, sestávající ze dvou antiprotonů a jednoho antineutronu, bylo poprvé získáno v roce 1970.

Podle moderní fyzika elementárních částic, v přítomnosti vhodných technické prostředky bylo by možné získat antinuklea všech běžných jader. Pokud jsou tato antinuklea obklopena správným počtem pozitronů, tvoří antiatomy. Antiatomy by měly téměř přesně stejné vlastnosti jako běžné atomy; vytvořily by molekuly, mohly by se tvořit pevná tělesa, kapalin a plynů, včetně organická hmota. Například dva antiprotony a jedno antikyslíkové jádro by spolu s osmi pozitrony mohly vytvořit molekulu anti-vody podobnou běžné vodě H 2 O, jejíž každá molekula se skládá ze dvou protonů vodíkových jader, jednoho kyslíkového jádra a osmi elektronů. . Moderní teorie elementární částice jsou schopny předpovědět, že anti-voda zamrzne při 0 °C, vře při 100 °C a jinak se bude chovat jako běžná voda. Pokračujeme-li v těchto úvahách, můžeme dojít k závěru, že antihmota postavená z antihmoty by byla extrémně podobná běžnému světu kolem nás. Tento závěr slouží jako výchozí bod pro teorie symetrického vesmíru založené na předpokladu, že vesmír má stejné množství běžné hmoty a antihmoty. Žijeme v té její části, která se skládá z obyčejné hmoty.

Dojde-li ke kontaktu dvou stejných kusů látek opačného typu, dojde k anihilaci elektronů s pozitrony a jader s antinukley. V tomto případě vzniknou gama kvanta, podle jejichž vzhledu lze soudit, co se děje. Protože se Země podle definice skládá z obyčejné hmoty, není v ní žádné znatelné množství antihmoty, kromě malého počtu antičástic produkovaných ve velkých urychlovačích a v kosmické paprsky. Totéž platí pro celou sluneční soustavu.

Pozorování ukazují, že v naší galaxii se vyskytuje pouze omezené množství gama záření. Z toho řada badatelů usuzuje, že v něm nejsou žádné patrné množství antihmoty. Ale tento závěr není nezpochybnitelný. V současné době neexistuje způsob, jak například určit, zda je daná blízká hvězda složena z hmoty nebo antihmoty; hvězda z antihmoty vyzařuje přesně stejné spektrum jako obyčejná hvězda. Dále je docela možné, že řídká hmota, která vyplňuje prostor kolem hvězdy a je identická s hmotou samotné hvězdy, je oddělena od oblastí vyplněných hmotou opačného typu – velmi tenkými vysokoteplotními „vrstvami Leidenfrostu“. Lze tedy hovořit o „buněčné“ struktuře mezihvězdného a mezigalaktického prostoru, v níž každá buňka obsahuje buď hmotu, nebo antihmotu. Tuto hypotézu podporuje moderní výzkum, který ukazuje, že magnetosféra a heliosféra (meziplanetární prostor) mají buněčnou strukturu. Buňky s různou magnetizací a někdy i s různé teploty a hustota jsou odděleny velmi tenkými proudovými obaly. Z toho plyne paradoxní závěr, že tato pozorování nejsou v rozporu s existencí antihmoty ani v naší Galaxii.

Jestliže dříve neexistovaly žádné přesvědčivé argumenty ve prospěch existence antihmoty, nyní úspěchy rentgenové a gama astronomie situaci změnily. Jevy spojené s obrovským a často in nejvyšší stupeň náhodné uvolňování energie. Zdrojem takového uvolnění energie byla s největší pravděpodobností anihilace.

Švédský fyzik O.Klein vyvinul kosmologickou teorii založenou na hypotéze symetrie mezi hmotou a antihmotou a dospěl k závěru, že procesy anihilace hrají rozhodující roli ve vývoji vesmíru a formování struktury galaxií.

Je stále více zřejmé, že hlavní alternativní teorií k ní je teorie „ velký třesk“ - vážně odporuje pozorovacím datům a ústřední místo při řešení kosmologických problémů v blízké budoucnosti bude pravděpodobně zaujímat „symetrická kosmologie“.

Antihmota je hmota složená výhradně z antičástic. V přírodě každý elementární částice je antičástice. Pro elektron to bude pozitron a pro kladně nabitý proton to bude antiproton. Atomy běžné hmoty – jinak se tomu říká coinsubstance Skládají se z kladně nabitého jádra, kolem kterého se pohybují elektrony. A záporně nabitá jádra atomů antihmoty jsou zase obklopena antielektrony.

Síly, které určují strukturu hmoty, jsou stejné pro částice i antičástice. Jednoduše řečeno, částice se liší pouze znaménkem náboje. Je charakteristické, že „antihmota“ není úplně správný název. Je to v podstatě jen druh látky, která má stejné vlastnosti a je schopna vytvářet přitažlivost.

Zničení

Ve skutečnosti se jedná o proces srážky pozitronu a elektronu. V důsledku toho dochází k vzájemné anihilaci (anihilaci) obou částic s uvolněním obrovské energie. Anihilace 1 gramu antihmoty se rovná výbuchu nálože TNT o síle 10 kilotun!

Syntéza

V roce 1995 bylo oznámeno, že bylo syntetizováno prvních devět atomů antivodíku.Žili 40 nanosekund a zemřeli, přičemž uvolnili energii. A už v roce 2002 se počet získaných atomů pohyboval ve stovkách. Ale všechny výsledné antičástice mohly žít pouze nanosekundy. Věci se změnily s vypuštěním Hadron Collider: bylo možné syntetizovat 38 atomů antivodíku a udržet je po celou sekundu. Během této doby bylo možné provést některé studie struktury antihmoty. Po vytvoření speciální magnetické pasti se naučili držet částice. V něm se pro dosažení požadovaného efektu vytvoří velmi nízká teplota. Pravda, taková past je velmi těžkopádná, složitá a drahá záležitost.

V trilogii S. Snegova "Lidé jsou jako bohové" je proces zániku využíván pro mezigalaktické lety. Hrdinové románu pomocí něj mění hvězdy a planety v prach. Ale v naší době je získání antihmoty mnohem obtížnější a dražší než nakrmit lidstvo.

Kolik stojí antihmota

Jeden miligram pozitronů by měl stát 25 miliard dolarů. A za jeden gram antivodíku budete muset zaplatit 62,5 bilionu dolarů.

Tak štědrý člověk se ještě neobjevil, aby si mohl koupit alespoň jednu setinu gramu. Za jednu miliardtinu gramu bylo třeba zaplatit několik set milionů švýcarských franků, aby se získal materiál experimentální práce kolize částic a antičástic. V přírodě zatím neexistuje taková látka, která by byla dražší než antihmota.

Ale s otázkou hmotnosti antihmoty je vše docela jednoduché. Protože se od běžné hmoty liší pouze svým nábojem, všechny ostatní vlastnosti jsou stejné. Ukazuje se, že jeden gram antihmoty bude vážit přesně jeden gram.

Svět antihmoty

Pokud přijmeme za pravdu to, co bylo, pak v důsledku tohoto procesu mělo vzniknout stejné množství hmoty i antihmoty. Proč tedy nepozorujeme blízké objekty sestávající z antihmoty? Odpověď je docela jednoduchá: dva druhy hmoty spolu nemohou koexistovat. Určitě se navzájem zruší. Je pravděpodobné, že existují galaxie a dokonce i vesmíry antihmoty. a některé z nich dokonce vidíme. Vyzařují ale stejné záření, vychází z nich stejné světlo, jako z běžných galaxií. Proto stále nelze s jistotou říci, zda existuje antisvět nebo zda se jedná o krásnou pohádku.

Je to nebezpečné?

Lidstvo proměnilo mnoho užitečných objevů v prostředky ničení. Antihmota v tomto smyslu nemůže být výjimkou. Silnější zbraň, než je zbraň založená na principu anihilace, si zatím nelze představit. Snad to není tak špatné, že se zatím nedařilo extrahovat a konzervovat antihmotu? Nebude to osudný zvon, který lidstvo uslyší ve svůj poslední den?