Как да си направим мълния у дома. Устройство за създаване на изкуствена мълния

Лабораторните експерименти с атмосферно електричество разкриват много, но мистериите все още остават.

Оказа се, че студената плазма в разредена среда в присъствието на бързо променящо се електрическо поле няма много общо с това.

От няколко години в Института по ядрена физика в Санкт Петербург съществува работилница за кълбовидна мълния. Тук е изобретена и създадена малка инсталация, която възпроизвежда с достатъчна точност естествения процес на раждане на мълния върху влажна повърхност: има меден вход, който играе ролята на гръмоотвод, кварцова тръба с електрод и отворен повърхност на чешмяна вода.

Ролята на гръмотевичния облак е 600 µF кондензаторна банка, която може да се зарежда до 5,5 kV. Това е сериозно напрежение - най-малкото невнимание при работа с него крие смъртна опасност.

Подробно е описано в препринт на института от 24 март 2004 г. Водата в полиетиленовата чаша трябва да бъде заземена, за това на дъното се поставя меден пръстен електрод. Той е свързан със земята чрез изолирана медна шина. Положителният полюс на кондензаторната батерия също е заземен.

От медния вход, добре изолирана шина води до централния електрод. Това е цилиндър от желязо, алуминий или мед с диаметър 5-6 mm, който е плътно заобиколен от тръба от кварцово стъкло. Той се издига над водната повърхност с 2-3 mm, самият електрод се спуска надолу с 3-4 mm. Образува се цилиндричен отвор, в който може да се капне капка вода. Краят на медния проводник от отрицателния полюс на кондензаторната батерия трябва да бъде закрепен към дълга ебонитова дръжка.

Ако бързо докоснете медния вход с тази искрова междина, от централния електрод ще излети плазмена струя с пукане, от която ще се отдели сферичен плазмоид и ще се носи във въздуха. Цветът му ще бъде различен: ярък белезникав плазмоид ще падне от железния електрод, зелен от медния електрод и бял с червеникав оттенък от алуминиевия електрод: такива плазмоиди се виждат от пилотите, когато мълния удари самолета.
За да получите истинска кълбовидна мълния, трябва да поставите цилиндър от порест въглерод в кварцова тръба. Такива въглища се използват в дъговия спектрален анализ. Порестият въглен може да бъде импрегниран с различни разтвори и суспензии.

Ако нанесете върху електрода воден екстракт от почвата, с органична материя, частици от въглища и глина, тогава при изхвърляне от електрода ще излети класическа „оранжева“ кълбовидна мълния. Вярно, тя няма да живее повече от секунда, но това е достатъчно, за да я разгледате във всички подробности и да й се възхитете.

Получаването на истинска кълбовидна мълния не е трудно. Имате нужда от линейна мълния, която удря някакъв вид гръмоотвод и влажен въздух.
За да изучим свойствата на кълбовидната мълния, трябваше да направим хиляди от тях.

На първо място, електрическите измервания показаха, че кълбовидната мълния наистина е автономна формация: токът в разрядната верига изчезва след една десета от секундата, след което мълнията се движи свободно и свети поради натрупаната енергия.

Изненадващо, кълбовидната мълния има стайна температура!

Светкавицата, между другото, не е много по-гореща от краставица в градината. Този парадокс е свързан със специалното състояние на йоните в ядрото на кълбовидната мълния. Всеки йон, генериран по време на разряда, веднага се хидратира - във влажен въздух той е плътно заобиколен от водни молекули. Противоположните йони се привличат един към друг, но водните молекули им пречат да се доближат. Възниква специално състояние на материята - хидратирани клъстери.

Компютърното моделиране показа, че в хидратираната плазма скоростта на рекомбинация на йони рязко се забавя. Ако в „сухата“ плазма това се случва за милиардна част от секундата, тогава за йони, запазени в клъстер, рекомбинацията се забавя за десетки и стотици секунди. През това време мълнията ще свети.

В ядрото на кълбовидната мълния хидратирани клъстери с голям диполен момент образуват верижни и фрактални структури. Облак от топъл, влажен въздух може да натрупа огромна енергия, до килоджаул на литър, ако я получи по време на разреждане под формата на отделени йони с различни знаци.

Така мистерията на кълбовидната мълния може да се счита за разгадана. Но съвсем наскоро той зае своето място сред мистериите на природата, обсъждани по телевизията и в пресата, някъде до НЛО, Тунгуския метеорит и Бермудския триъгълник.

И това не е изненадващо. Митът за кълбовидната мълния е хранил повече от едно поколение журналисти и учени.

В преследване на сензация в докладите за кълбовидни мълнии бяха въведени цветни детайли. Простата история на фермера: „Имаше силен гръм. Огнена топка с размерите на юмрук се спусна по дренажната тръба и се гмурна в буре с вода. Водата бълбукаше. Отидох и пъхнах ръката си във водата. Водата сякаш се затопли...”, след четири последователни препечатки във вестниците, превърнат в научен труд за изчисляване на енергийния запас в обем колкото юмрук, способен да изпари обем вода колкото варел. .

Това е Денис и той прави всякакви странни, но забавни глупости.

Как да изключите монитор с помощта на магнетрон

Как да събудя някого с токов удар

Йонизирана плазмена колона

Плазмата загрява въздуха, така че да започне да звучи. Представете си плазмена заваръчна дъга, модулирана от аудиочестотни токове. Няма движещи се части и следователно няма резонанси. Основният недостатък е повишеното образуване на озон. „Ако тези пищялки бяха изобретени през 60-те години, всички щяхме да умрем от рак на кожата!“ - плашат ни експертите от NewForm Reseach (www.newformresearch.com). Е, днес някак си се борим с озона от лазерните принтери...

Високочестотен говорител с вертикален сплитер

При „въздушните“ пищялки звукът се генерира „от нищото“, точно във въздуха, в пресечната точка на два много мощни ултразвукови лъча. Когато два тесни лъча с честоти, да речем, 200 и 205 килохерца се пресичат, интермодулацията произвежда различен тон с честота от 5 килохерца. Проблемът е, че за да се получи ниво от 100 dB в звуковия диапазон, стаята ще бъде изпълнена с ултразвукови лъчи с честоти над 200 килохерца и мощности до 150 dB, което е фатално за човек, който случайно попадне под такъв лъч. Бих искал да вярвам, че тези недостатъци са по-скоро технологични, отколкото фундаментални. Ако в зората на електричеството беше казано, че домакинските уреди на бъдещето ще изискват напрежение от няколко киловолта (цветен телевизор), изобретателите от онова време биха сметнали подобно устройство за смъртоносно опасно.

Днес, скъпи приятели, ще проведем забавни, но много образователни експерименти по физика. Вие и аз ще извикаме мълния, ще накараме празна тенекия да избухне и ще огънем струя вода от чешмата. Тези забавни експерименти са много интересни и вълнуващи и в същото време ще ви помогнат да разберете физическата природа на някои неща.

Ще започнем нашите забавни експерименти, като извикаме мълния

Домашните се виждат най-добре на тъмно. Най-добрите дни за извикване на мълния са ясни и сухи дни. За да направите това, ще ви трябва: пластмасов гребен, вълнен пуловер или парцал, метална дръжка или рамка на врата.

За да извикате мълния, трябва:

1. Втрийте гребена с бързи движения върху вълнен пуловер или вълнен парцал за тридесет секунди. Гребенът ще се зареди.

2. Доближете гребена много, много близо до дръжката на вратата или рамката, без да ги докосвате. Ще видите светкавица, която скача между тях, точно като светкавица, която бяга от облак към земята.

Нека продължим нашите забавни експерименти, като взривим празна тенекия

За целта ще ни трябват: празна алуминиева кутия за напитки с пръстен, кухненска щипка, голяма купа или мивка, пълна наполовина със студена вода, супена лъжица, котлон.

За да накарате празна кутия да експлодира, трябва:

1. Напълнете голяма купа със студена вода или напълнете мивката до половината.

2. Проверете дали щипките държат здраво съда.

3. Налейте две супени лъжици вода в буркана.

4. С помощта на възрастен поставете буркана на котлона и кипнете вода.

5. След като парата е излязла от консервата за двадесет секунди, хванете кутията с щипки, дланта нагоре.

6. Бързо сложете буркана в студена вода, обърнете го с капачката надолу (много внимателно, за да не капете вряла вода върху себе си) и спуснете горната част на буркана точно под нивото на студената вода.

7. Вижте какво се случва!

Парата изтласква въздуха от кутията. Докато калайът се охлажда, парата се превръща обратно в много малко количество вода. Въздушното налягане от външната страна на кутията ще я компресира навътре. Без въздух вътре в кутията, който да избута навън по стените, това налягане „взривява“ кутията.

Атмосферното налягане е много по-голямо, отколкото си мислите - просто вижте как консервата се срутва!

Нека завършим нашите забавни експерименти, като огънем струята вода под крана

И отново имаме нужда от пластмасов гребен и вълнен пуловер или парцал.

1. Отворете малко крана, така че капките да се превърнат в тънка непрекъсната струя.

2. Потъркайте гърба на гребена върху нещо вълнено.

3. Дръжте гребена вертикално и доближете задната страна до водата.

4. Водата ще се огъне към гребена.

Придобива електрически заряд. След това започва да се привлича от обекти, които имат противоположен заряд.

Можете да търкате балони и да опитате други пластмасови предмети, като пластмасови бутилки и найлонови торбички. Опитайте да използвате и други тъкани, особено пухкави и копринени.

Един от моите много добри приятели се оплаква,
че хвърля мълнии и се чувства наелектризирана.
Посвещавам тази статия на нея, защото, след като направих мълния според моите
рецепти, можете да изпуснете пара и да премахнете излишния заряд.

И така, какво е необходимо, за да (светкавично бързо) създадете мълния?

1. Електрически контакт... в който е включен кабелът от вашия компютър.

2. Всяка версия на Adobe Photoshop е инсталирана на този компютър.

3. Желанието да овладеете метода за създаване на мълния в 6 стъпки.

Photoshop е известен като инструмент за подигравка на снимки. Въпреки това, малко хора се опитаха да рисуват от нулата. По-точно, може би са се опитали, но не са стигнали далеч, твърде сложно е, ако просто се опитате да го нарисувате без добър съвет.

И така, мълния. Между другото, в допълнение към самата мълния, ще дам ценни коментари за използването на Photoshop.

Стартирайте Adobe Photoshop.

1. Ctrl+N - създаване на нов документ. Посочете размери, например 400 на 400 пиксела.

2. Задайте цветовете по подразбиране - черно и бяло. За това има ключ D - препоръчвам да го запомните. (Опитайте също X - превключва фона и цветовете на изкуството напред и назад)

3. Запълнете чертежа с градиент. Моля, обърнете внимание, че можете да получите достъп до основните инструменти, като използвате съответните клавиши. Тези клавиши се появяват, когато задържите мишката върху инструмента. Например, преместете мишката върху четка, появява се подсказка - Четка (B) и други инструменти. Някои букви предлагат редица инструменти; достъпът до тях се осъществява чрез Shift+буква. Връщайки се към градиентното запълване - това е буквата G, тя включва както обикновено цветно запълване (в кофи с изливаща се боя), така и градиент. Натиснете Shift+G, докато видите градиента. Запълването с градиент е просто - просто трябва да щракнете на едно място от картината и да преместите мишката на друго място. Има няколко варианта за градиентно запълване - линеен, радиален и т.н. Добре е да опитате всичко, за да създадете различни мълнии.

4. Приложете филтъра Filter => Render => Difference Clouds

5. Обърнете цветовете (направете негатив), което се постига с натискане на клавиша I (от инверсия)

6. Затъмнете чертежа. Добър инструмент са нивата - Ctrl+L, трябва да преместите лостовете, за да направите картината по-тъмна (преместете централния плъзгач надясно). Това е всичко, черно-бялата мълния е готова. Можете да го оцветите малко.

7. Ctrl+U - горният плъзгач е оттенък, долните два са наситеност и яркост. Играйте с всички двигатели, потърсете своето уникално решение.

Не е ли вярно, че рисунките, които правите, са невероятни? Можете да ми изпратите най-интересните и аз ще ги публикувам тук.
Нещо друго за показване от Photoshop? Между другото, сега можете да направите всяка снимка на себе си в нощното небе и да добавите своя собствена светкавица там, тя може да удари ръката ви. Изобщо не боли.

Летите с кораба си през пещера, избягвайки вражеския огън. Въпреки това, много скоро разбирате, че има твърде много врагове и изглежда, че това е краят. В отчаян опит да оцелеете, вие натискате бутона. Да, на същия бутон. Тази, която сте подготвили за специален повод. Корабът ви се зарежда и изстрелва смъртоносни мълнии по враговете ви една след друга, унищожавайки цялата вражеска флота.

Поне такъв е планът.

Но как точно вие, като разработчик на игри, изобразявамтакъв ефект?

Генериране на мълния

SegmentList.Add(нов сегмент(начална точка, крайна точка)); сума на отместване = максимално отместване; // максимално изместване на върха на светкавицата за всяка итерация // (определен брой итерации) за всеки сегмент в segmentList // Преминаваме през списъка със сегменти, които са били в началото на текущата итерация segmentList.Remove(segment ); // Този сегмент вече не се изисква midPoint = Average(startpoint, endPoint); // Преместване на средната точка с произволна стойност в посоката на перпендикулярната средна точка += Perpendicular(Normalize(endPoint-startPoint))*RandomFloat(-offsetAmount,offsetAmount); // Направете два нови сегмента, от началната до крайната точка // и през нов (произволен) централен segmentList.Add(new Segment(startPoint, midPoint)); segmentList.Add(нов сегмент(средна точка, крайна точка)); край за offsetAmount /= 2; // Всеки път, когато намаляваме наполовина отместването на централната точка в сравнение с края на предишната итерация

По същество всяка итерация разделя всеки сегмент наполовина, като централната точка е леко изместена. Всяка итерация тази промяна се намалява наполовина. И така, за пет итерации получаваме следното:

Не е зле. Вече изглежда най-малко като мълния. Въпреки това, мълнията често има клони, отиващи в различни посоки.

За да ги създадете, понякога, когато разделяте светкавичен сегмент, вместо да добавите два сегмента, трябва да добавите три. Третият сегмент е просто продължение на светкавицата в посока на първия (с малко произволно отклонение).

Посока = средна точка - начална точка; splitEnd = Rotate(direction, randomSmallAngle)*lengthScale + midPoint; // lengthScale е по-добре да се вземе< 1. С 0.7 выглядит неплохо. segmentList.Add(new Segment(midPoint, splitEnd));

След това, в следващите итерации, тези сегменти също се разделят. Също така би било добра идея да намалите яркостта на клона. Само основната светкавица трябва да е с пълна яркост, тъй като тя е единствената, свързана с целта.

Сега изглежда така:

Сега прилича повече на мълния! Е... поне формата. Но какво да кажем за всичко останало?

Добавяне на светлина

... но, както виждате, се оказа доста ярко. И тъй като светкавицата намаляваше, яркостта само се увеличаваше (когато пресечните точки ставаха по-близо). При опит за намаляване на яркостта възникна друг проблем - преходите станаха Многовидими като малки точки по цялата дължина на светкавицата.
Ако имате способността да рендирате мълния в буфер извън екрана, можете да го рендирате, като приложите максимално смесване (D3DBLENDOP_MAX) към буфера извън екрана и след това просто добавите резултата към главния екран. Това ще избегне проблема, описан по-горе. Ако нямате тази опция, можете да създадете изрязване на върха от мълнията, като създадете два върха за всяка точка на светкавицата и преместите всеки от тях в посоката на 2D нормалата (нормалата е перпендикулярна на средната посока между двата сегмента, отиващи към този връх).

Трябва да изглежда нещо подобно:

Анимиране

След като експериментирах малко, намерих следното полезно:

Всяка светкавица всъщност е двемълния наведнъж. В този случай на всяка 1/3 секунда една от мълниите завършва, а цикълът на всяка мълния е 1/6 секунда. С 60 FPS ще изглежда така:

• Кадър 0: Светкавица1 се генерира при пълна яркост
• Кадър 10: Светкавица1 се генерира при частична яркост, светкавица2 се генерира при пълна яркост
• Кадър 20: Нова светкавица1 се генерира с пълна яркост, светкавица2 се генерира с частична яркост
• Кадър 30: Нова светкавица2 се генерира при пълна яркост, светкавица1 се генерира при частична яркост
• Кадър 40: Нова светкавица1 се генерира при пълна яркост, светкавица2 се генерира при частична яркост
• и т.н.

Тоест те се редуват. Разбира се, простото статично избледняване не изглежда много добре, така че всеки кадър има смисъл всяка точка да се мести малко (изглежда особено готино крайните точки да се местят повече - това прави всичко по-динамично). В резултат получаваме:

И разбира се, можете да преместите крайните точки... да речем, ако се прицелвате в движещи се цели:

И това е всичко! Както можете да видите, правенето на готин изглеждащ цип не е толкова трудно.