Молнии нередко становятся причиной лесных пожаров. Если при ударе молнии выделяется столько тепла, может ли она нагреть воду в водоеме, если ударит в него?
При ударе молнии выделяется колоссальное количество энергии. Однако обычного грозового разряда для ощутимого прогрева пруда недостаточно. Может быть, на это способны молнии на Юпитере?
Сила тока и напряжение в молниях могут изменяться в широких пределах. Все зависит от силы молнии, которая определяется типом молнии и размером грозового облака, в котором она генерируется. Считается, что диапазон силы тока в молниях составляет от 10 до 500 тысяч ампер. Примем, что в среднем этот параметр равен 200 тысячам ампер.
Длительность молний также сильно отличается. Согласно одной из статей, эту величину можно смело принять за 0,2 секунды. Чтобы вычислить количество теплоты, которое выделится после удара молнии, нам также необходимо знать сопротивление воды в месте соприкосновения разряда и жидкости. Если принять радиус пруда за 25 метров, его глубину за метр, а удельное сопротивление воды в пруду за 50 Ом•м, получим сопротивление воды в пруду равное 0,025 Ом.
Подставив полученные ранее значения в формулу закона Джоуля-Ленца (Q=I2Rt), получим, что при ударе такой молнии выделится 2,04*108 Джоулей тепла. Масса воды в таком пруду составит примерно 2000 тонн, а ее удельная теплопроводность — 4200 Дж/(кг*K). В результате получаем, что при ударе средней молнии пруд нагреется примерно на 0,024°C. Довольно мало.
Если мы представим, что в пруд ударила одновременно очень мощная (500 тысяч ампер) и большая по продолжительности (7,74 секунды) молния, тогда пруд нагреется примерно на 5,8 градуса. А если бы в земной пруд ударила такая же по мощности молния, как формируются на Юпитере, водоем мог бы нагреться примерно на 25°C.
Конечно, в реальности все эти эффекты были бы меньше, так как в наших расчетах не учитывается испарение воды в слое, который непосредственно взаимодействует с молнией, а также относительно небольшая скорость диффузии, из-за чего вода будет нагреваться медленно и, скорее всего, передаст значительную часть тепла воздуху. Поэтому ощутимо нагреться после удара молнии пруд вряд ли сможет.