Az emberek mindig is adtak nagy figyelmet zivatarok. Ők voltak az uralkodó mitológiai képek többségével kapcsolatban, megjelenésük köré épültek a sejtések. A tudomány ezt viszonylag nemrég értette meg - a 18. században. Sokakat még mindig kínoz a kérdés: miért nincs télen zivatar? Ezzel a cikkben később foglalkozunk.

Hogyan alakul ki a zivatar?

Itt jön képbe a hétköznapi fizika. Vihar - természeti jelenség a légkör rétegeiben. Abban különbözik a közönséges felhőszakadástól, hogy minden zivatar idején a legerősebb elektromos kisülések lépnek fel, amelyek egyesítik a gomoly esőfelhőket egymással vagy a talajjal. Ezeket a kisüléseket hangos mennydörgés is kíséri. A szél gyakran megélénkül, időnként eléri a zivatar-orkán küszöböt, jégeső hull. Röviddel a kezdés előtt a levegő általában fülledt és párás lesz, és magas hőmérsékletet ér el.

Zivatar típusok

A zivataroknak két fő típusa van:

intramassz;

elülső.

A tömegen belüli zivatarok a levegő bőséges felmelegedése, és ennek megfelelően a földfelszín közelében lévő forró levegő és a felette lévő hideg levegő ütközése következtében alakulnak ki. Emiatt a jellemző miatt meglehetősen szigorúan kötődnek az időhöz, és általában délután kezdődnek. Éjszaka is áthaladhatnak a tenger felett, miközben a hőt kibocsátó víz felszínén mozognak.

Frontális zivatarok akkor fordulnak elő, amikor két légfront – meleg és hideg – ütközik. Nincsenek határozott függésük a napszaktól.

A zivatarok gyakorisága a fellépő régió átlaghőmérsékletétől függ. Minél alacsonyabb a hőmérséklet, annál ritkábban fordulnak elő. A pólusokon néhány évente csak egyszer találhatók meg, és rendkívül gyorsan véget érnek. Indonézia például a gyakori, hosszan tartó zivatarokról híres, amelyek évente több mint kétszáz alkalommal kezdődhetnek. Azonban megkerülik a sivatagokat és más területeket, ahol ritkán esik az eső.

Miért fordulnak elő zivatarok?

A zivatar kialakulásának fő oka a levegő egyenetlen felmelegedése. Minél nagyobb a hőmérséklet-különbség a talaj közelében és a tengerszint feletti magasságban, annál erősebb és gyakrabban fordul elő zivatar. Nyitott marad a kérdés: miért nincs télen zivatar?

Ennek a jelenségnek a mechanizmusa a következő: a hőátadás törvénye szerint a földről érkező meleg levegő felfelé igyekszik, míg a felhő felső részéből a hideg levegő a benne lévő jégszemcsékkel együtt leszáll. Ennek a ciklusnak a hatására a felhő különböző hőmérsékletű részein két ellentétes pólusú elektromos töltés keletkezik: a pozitív töltésű részecskék alul, a negatív töltésű részecskék felül halmozódnak fel.

Valahányszor összeütköznek, egy hatalmas szikra ugrik a felhő két része között, ami valójában egy villámlás. A robbanás hangja, amellyel ez a szikra megtöri a forró levegőt, a jól ismert mennydörgés. A fény sebessége nagyobb, mint a hangsebesség, ezért a villámlás és a mennydörgés nem egyszerre ér el bennünket.

A villámok fajtái

A szokásos villámszikrát nem egyszer mindenki látta, és bizonyára hallott is róla, ennek ellenére a zivatarok okozta villámok sokfélesége nem merül ki.

Összesen négy fő típusa van:

1. Villámszikrák, a felhők között dobognak, és nem érintik a talajt.
2. A felhőket és a földet összekötő szalag a legveszélyesebb villám, amelytől a legjobban kell tartani.
3. Vízszintes villám, amely a felhőszint alatt átvágja az eget. Különösen veszélyesek a felső emeletek lakói számára, mivel meglehetősen alacsonyan tudnak leereszkedni, de nem érintkeznek a talajjal.
4. Golyóvillám.

A válasz erre a kérdésre meglehetősen egyszerű. Miért nincs zivatar télen? A közeli alacsony hőmérséklet miatt a Föld felszíne. A lent felmelegedett meleg levegő és a felső légkör hideg levegője között nincs éles kontraszt, így a felhőkben lévő elektromos töltés mindig negatív. Ezért télen nincs zivatar.

Ebből persze az következik, hogy a forró országokban, ahol télen is pozitív marad a hőmérséklet, évszaktól függetlenül továbbra is előfordulnak. Ennek megfelelően a világ leghidegebb részein, például az Északi-sarkvidéken vagy az Antarktiszon a zivatar a legnagyobb ritkaság, a sivatagi esőhöz hasonlítható.

A tavaszi zivatar általában március végén vagy áprilisban kezdődik, amikor a hó szinte teljesen elolvad. Megjelenése azt jelenti, hogy a föld kellőképpen felmelegedett ahhoz, hogy hőt adjon le és készen álljon a termésre. Ezért sok népi jel kapcsolódik a tavaszi zivatarokhoz.

A kora tavaszi zivatar ártalmas lehet a földre: általában szokatlanul meleg napokon fordul elő, amikor még nem rendeződött be az időjárás, és felesleges páratartalmat hoz magával. Ezt követően a föld gyakran eljegesedik, befagy és rossz termést ad.

Óvintézkedések zivatar idején

A villámcsapás elkerülése érdekében ne álljon meg magas tárgyak közelében, különösen az egyes objektumok közelében - fák, csövek és mások. Ha lehetséges, általában jobb, ha nem dombon vagyunk.

A víz kiváló elektromos vezető, ezért azoknak, akiket zivatar elkap, az első szabály, hogy ne legyen vízben. Hiszen ha egy tóba még jelentős távolságból is belecsap a villám, a kisülés könnyen eléri a benne álló embert. Ugyanez vonatkozik a nedves talajra is, ezért a velük való érintkezésnek minimálisnak kell lennie, a ruházatnak és a testnek pedig a lehető legszárazabbnak kell lennie.

Ne érintkezzen háztartási elektromos készülékekkel vagy mobiltelefonokkal.

Ha egy zivatar elkapta az autót - jobb, ha nem hagyja el, a gumiabroncsok jó szigetelést biztosítanak.

ANTIMATER, olyan atomokból álló anyag, amelyek atommagjai negatív elektromos töltéssel rendelkeznek, és pozitronok veszik körül - pozitív elektromos töltésű elektronok. A közönséges anyagokban, amelyekből a körülöttünk lévő világ épül fel, a pozitív töltésű atommagokat negatív töltésű elektronok veszik körül. A közönséges anyagot, hogy megkülönböztessük az antianyagtól, néha társ-szubsztanciának nevezik (a görög szóból. koinos- közönséges). Az orosz irodalomban azonban ezt a kifejezést gyakorlatilag nem használják. Hangsúlyozni kell, hogy az "antianyag" kifejezés nem teljesen helytálló, hiszen az antianyag is anyag, a maga fajtája. Az antianyag ugyanolyan tehetetlenségi tulajdonságokkal rendelkezik, és ugyanazt a gravitációs vonzást hozza létre, mint a közönséges anyag.

Ha már anyagról és antianyagról beszélünk, logikus az elemi (szubatomi) részecskékkel kezdeni. Minden elemi részecske egy antirészecskének felel meg; mindkettő majdnem ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkezik, kivéve, hogy ellentétes elektromos töltésük van. (Ha a részecske semleges, akkor az antirészecske is semleges, de ezek más jellemzőikben eltérhetnek. Egyes esetekben a részecske és az antirészecske azonos egymással.) Így egy elektronnak - negatív töltésű részecske - megfelel egy pozitron, a pozitív töltésű proton antirészecskéje pedig egy negatív töltésű antiproton. A pozitront 1932-ben, az antiprotont 1955-ben fedezték fel; ezek voltak az elsők a felfedezett antirészecskék közül. Az antirészecskék létezését 1928-ban jósolták meg az alapján kvantummechanika P. Dirac angol fizikus.

Amikor egy elektron és egy pozitron ütközik, megsemmisülnek, azaz. mindkét részecske eltűnik, és ütközésük helyéről két gamma-kvantum bocsát ki. Ha az ütköző részecskék kis sebességgel mozognak, akkor az egyes gamma-sugarak energiája 0,51 MeV. Ez az energia az elektron „nyugalmi energiája”, vagy nyugalmi tömege energiaegységekben kifejezve. Ha az ütköző részecskék nagy sebességgel mozognak, akkor a gamma-sugarak energiája nagyobb lesz a mozgási energiájuk miatt. Megsemmisülés akkor is előfordul, ha egy proton ütközik egy antiprotonnal, de a folyamat ebben az esetben sokkal bonyolultabb. Számos rövid élettartamú részecske születik a kölcsönhatás közbenső termékeként; néhány mikroszekundum után azonban a neutrínók, gamma-kvantumok és kis számú elektron-pozitron pár marad az átalakulások végtermékeként. Ezek a párok végül megsemmisülhetnek, további gamma-sugarakat hozva létre. Az annihiláció akkor is megtörténik, amikor egy antineutron ütközik neutronnal vagy protonnal.

Mivel antirészecskék léteznek, felmerül a kérdés, hogy antirészecskékből lehet-e antinukleuszokat képezni. A közönséges anyag atommagjai protonokból és neutronokból állnak. A legegyszerűbb atommag a közönséges 1 H hidrogénizotóp magja; ez egyetlen proton. A 2H deutériummag egy protonból és egy neutronból áll; deuteronnak hívják. Egy másik példa az egyszerű atommagra a 3 He atommag, amely két protonból és egy neutronból áll. Az antiprotonból és egy antineutronból álló antideuteront 1966-ban állították elő a laboratóriumban; A két antiprotonból és egy antineutronból álló anti-3He atommagot először 1970-ben állították elő.

Alapján modern fizika elemi részecskék, megfelelő jelenlétében technikai eszközökkel meg lehetne szerezni az összes közönséges mag antinukleuszát. Ha ezeket az antinukleuszokat megfelelő számú pozitron veszi körül, akkor antiatomokat képeznek. Az antiatomok szinte pontosan ugyanolyan tulajdonságokkal rendelkeznének, mint a közönséges atomok; molekulákat alkotnának, kialakulhatnának szilárd testek, folyadékok és gázok, beleértve szerves anyag. Például két antiproton és egy antioxigén atommag nyolc pozitronnal együtt a közönséges víz H 2 O-hoz hasonló anti-víz molekulát alkothat, amelynek mindegyik molekulája két proton hidrogénatomból, egy oxigénatommagból és nyolc elektronból áll. . Modern elmélet Az elemi részecskék képesek megjósolni, hogy az anti-víz 0 °C-on megfagy, 100 °C-on felforr, és egyébként úgy viselkedik, mint a normál víz. Ezt az okoskodást folytatva arra a következtetésre juthatunk, hogy az antianyagból felépülő antianyag rendkívül hasonló lenne a minket körülvevő hétköznapi világhoz. Ez a következtetés a szimmetrikus univerzum elméleteinek kiindulópontja, amely azon a feltételezésen alapul, hogy az univerzumban azonos mennyiségű közönséges anyag és antianyag van. Abban a részében élünk, amely közönséges anyagból áll.

Ha két azonos, egymással ellentétes típusú anyagdarab kerül érintkezésbe, akkor az elektronok pozitronokkal és az atommagok az antinukleusokkal megsemmisülnek. Ebben az esetben gamma kvantumok keletkeznek, amelyek megjelenése alapján meg lehet ítélni, hogy mi történik. Mivel a Föld definíció szerint közönséges anyagból áll, nincs benne számottevő mennyiségű antianyag, kivéve a nagy gyorsítókon és kozmikus sugarak. Ugyanez vonatkozik az egész naprendszerre.

A megfigyelések azt mutatják, hogy galaxisunkban csak korlátozott mennyiségű gamma-sugárzás fordul elő. Ebből számos kutató arra a következtetésre jut, hogy nincs benne feltűnő mennyiségű antianyag. De ez a következtetés nem vitathatatlan. Jelenleg nincs mód annak meghatározására, hogy például egy adott közeli csillag anyagból vagy antianyagból áll-e; egy antianyag csillag pontosan ugyanazt a spektrumot bocsátja ki, mint egy közönséges csillag. Továbbá nagyon valószínű, hogy a csillag körüli teret kitöltő és magának a csillagnak az anyagával azonos ritkított anyag elválik az ellenkező típusú anyaggal teli régióktól - nagyon vékony, magas hőmérsékletű "Leidenfrost-rétegek". Így beszélhetünk a csillagközi és intergalaktikus tér "sejtes" szerkezetéről, amelyben minden sejt vagy anyagot vagy antianyagot tartalmaz. Ezt a hipotézist alátámasztják a modern kutatások, amelyek azt mutatják, hogy a magnetoszféra és a helioszféra (bolygóközi tér) sejtszerkezettel rendelkezik. Különböző mágnesezettségű cellák és néha olyan is különböző hőmérsékletekés a sűrűséget nagyon vékony áramhéjak választják el egymástól. Ebből következik az a paradox következtetés, hogy ezek a megfigyelések még galaxisunkban sem mondanak ellent az antianyag létezésének.

Ha korábban nem voltak meggyőző érvek az antianyag létezése mellett, most a röntgen- és gamma-csillagászat sikerei megváltoztatták a helyzetet. Jelenségek kapcsolódó hatalmas és gyakran be a legmagasabb fokozat véletlenszerű energiafelszabadulás. Valószínűleg az ilyen energiafelszabadulás forrása a megsemmisülés volt.

O.Klein svéd fizikus az anyag és az antianyag szimmetriájának hipotézisén alapuló kozmológiai elméletet dolgozott ki, és arra a következtetésre jutott, hogy a megsemmisülési folyamatok döntő szerepet játszanak az Univerzum evolúciójában és a galaxisok szerkezetének kialakulásában.

Egyre nyilvánvalóbbá válik, hogy a fő alternatíva az elmélet elmélete. nagy durranás” - súlyosan ellentmond a megfigyelési adatoknak, és a kozmológiai problémák megoldásában a központi helyet a közeljövőben valószínűleg a „szimmetrikus kozmológia” fogja elfoglalni.

Az antianyag olyan anyag, amely teljes egészében antirészecskékből áll. A természetben mindegyik elemi részecske egy antirészecske. Egy elektron esetében ez egy pozitron, egy pozitív töltésű protonnál pedig egy antiproton. A közönséges anyag atomjai – másként hívják társanyag Egy pozitív töltésű magból állnak, amely körül elektronok mozognak. Az antianyag atomok negatív töltésű magjait pedig antielektronok veszik körül.

Az anyag szerkezetét meghatározó erők mind a részecskék, mind az antirészecskék esetében azonosak. Egyszerűen fogalmazva, a részecskék csak a töltés előjelében különböznek. Jellemző, hogy az "antianyag" nem egészen a megfelelő név. Lényegében csak egyfajta anyag, amely ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkezik, és képes vonzerőt kelteni.

Megsemmisítés

Valójában ez egy pozitron és egy elektron ütközésének folyamata. Ennek eredményeként mindkét részecske kölcsönös megsemmisülése (megsemmisülése) történik hatalmas energia felszabadulásával. 1 gramm antianyag megsemmisülése egyenértékű egy 10 kilotonnás TNT töltet felrobbanásával!

Szintézis

1995-ben bejelentették, hogy az antihidrogén első kilenc atomját szintetizálták. 40 nanomásodpercig éltek, majd meghaltak, energiát szabadítva fel. És már 2002-ben a kapott atomok száma több százra tehető. De az összes keletkező antirészecske csak nanoszekundumokat tudott élni. A dolgok megváltoztak a Hadron Collider elindításával: 38 antihidrogén atomot sikerült szintetizálni és egy egész másodpercig megtartani. Ebben az időszakban lehetővé vált az antianyag szerkezetének néhány vizsgálata. Egy speciális mágneses csapda létrehozása után tanulták meg tartani a részecskéket. Ebben a kívánt hatás elérése érdekében nagyon alacsony hőmérséklet jön létre. Igaz, egy ilyen csapda nagyon körülményes, bonyolult és költséges ügy.

S. Snegov „Az emberek olyanok, mint az istenek” című trilógiájában a megsemmisítési folyamatot intergalaktikus repüléseknél alkalmazzák. A regény hősei a segítségével porrá varázsolják a csillagokat és a bolygókat. De korunkban az antianyag beszerzése sokkal nehezebb és drágább, mint az emberiség táplálása.

Mennyibe kerül az antianyag

Egy milligramm pozitron 25 milliárd dollárba kerül. Egy gramm antihidrogénért pedig 62,5 billió dollárt kell fizetni.

Olyan nagylelkű ember még nem tűnt fel, hogy legalább egy század grammot meg tudjon venni. Több százmillió svájci frankot kellett fizetni a gramm egymilliárd részéért, hogy anyaghoz jussunk kísérleti munka részecskék és antirészecskék ütközése. Egyelőre nincs ilyen anyag a természetben, ami drágább lenne az antianyagnál.

De az antianyag súlyának kérdésével minden nagyon egyszerű. Mivel csak töltésében különbözik a közönséges anyagtól, minden más jellemzője megegyezik. Kiderült, hogy egy gramm antianyag pontosan egy grammot fog nyomni.

Az antianyag világa

Ha igaznak fogadjuk el azt, ami volt, akkor ennek a folyamatnak az eredményeként egyenlő mennyiségű anyagnak és antianyagnak kellett volna keletkeznie. Tehát miért nem figyeljük meg a közeli, antianyagból álló objektumokat? A válasz nagyon egyszerű: kétféle anyag nem létezhet együtt. Biztosan ki fogják törölni egymást. Valószínűleg léteznek galaxisok, sőt antianyag-univerzumok is.és még látunk is néhányat. De ugyanazt a sugárzást bocsátják ki, ugyanaz a fény jön belőlük, mint a hétköznapi galaxisokból. Ezért még mindig nem lehet biztosan megmondani, hogy van-e világellenesség, vagy ez egy gyönyörű mese.

Veszélyes?

Az emberiség sok hasznos felfedezést a pusztítás eszközévé változtatott. Az antianyag ebben az értelemben nem lehet kivétel. A megsemmisítés elvén alapuló fegyvernél erősebb fegyvert még nem lehet elképzelni. Talán nem is olyan rossz, hogy eddig nem sikerült kivonni és megőrizni az antianyagot? Nem lesz-e végzetes harang, amelyet az emberiség utolsó napján hall?