Як зробити блискавку в домашніх умовах. Пристрій створення штучної блискавки

Лабораторні досліди з атмосферною електрикою дозволяють багато дізнатися, але загадки все ще залишаються.

Виявилося, що холодна плазма у розрідженому середовищі за наявності швидкозмінного електричного поля має щодо нього мало відношення.

У Петербурзькому інституті ядерної фізики вже кілька років існує майстерня кульових блискавок. Тут була придумана і створена невелика установка, що з достатньою точністю відтворює природний процес народження блискавок на вологій поверхні: тут є мідне введення, що грає роль громовідводу, кварцова трубочка з електродом, відкрита поверхня водопровідної води.

У ролі громової хмари виступає батарея конденсаторів на 600 мкФ, яку можна заряджати до 5,5 кВ. Це серйозна напруга — найменша необережність під час роботи з нею загрожує смертельною небезпекою.

Вона була детально описана в Інститутському препринті від 24 березня 2004 року. Вода в поліетиленовій чашці повинна бути заземлена, для цього на дно покладено кільцевий мідний електрод. Він з'єднаний ізольованою мідною шиною із землею. Позитивний полюс конденсаторної батареї також заземлений.

Від мідного введення добре ізольована шина призводить до центрального електрода. Це циліндрик із заліза, алюмінію або міді, діаметром 5-6 мм, який щільно оточений трубочкою із кварцового скла. Вона піднімається над поверхнею води на 2-3 мм, сам електрод опущений вниз на 3-4 мм. Утворюється циліндрична ямка, куди можна крапнути краплю води. Кінець мідного дроту від негативного полюса конденсаторної батареї слід закріпити на довгій ебонітовій ручці.

Якщо швидко торкнутися цим розрядником мідного введення, то з центрального електрода з бавовною вилетить плазмовий струмінь, від якого відокремиться і попливе в повітрі кульовий плазмоїд. Колір його буде різним: із залізного електрода зірветься яскравий білий плазмоїд, з мідного — зелений, а з алюмінієвого електрода — білий із червонуватим відливом: такі плазмоїди бачать льотчики, коли в літак ударяє блискавка.
Щоб отримати справжню кульову блискавку, потрібно вставити в кварцову трубку циліндр з пористого вугілля. Таке вугілля використовують при дуговому спектральному аналізі. Пористе вугілля можна просочити різними розчинами та суспензіями.

Якщо нанести на електрод водну витяжку із ґрунту, з органікою, частинками вугілля та глини, то при розряді з електрода вилетить класична кульова блискавка «апельсинового» кольору. Щоправда, проживе вона не довше за секунду, але цього достатньо, щоб розглянути її у всіх деталях і помилуватися нею.

Отримання справжніх кульових блискавок – справа неважка. Потрібна лінійна блискавка, що б'є в певну подобу громовідводу, і сире повітря.
Щоб вивчати властивості кульових блискавок, нам доводилося виготовляти їх тисячами.

Насамперед електричні виміри показали, що кульова блискавка — це, справді, автономне утворення: струм у розрядному контурі зникає через десяту частку секунди, потім блискавка вільно рухається і світиться за рахунок акумульованої енергії.

Хоч як це дивно, але кульова блискавка має кімнатну температуру!

Блискавка, до речі, не набагато гарячіша за огірок на грядці. Цей парадокс пов'язаний з особливим станом іонів у керні блискавки. Кожен іон, що виник при розряді, відразу гідратується — у вологому повітрі його щільно оточують молекули води. Різноіменні іони притягуються один до одного, але молекули води заважають їм зблизитися. Виникає особливий стан речовини – гідратовані кластери.

Комп'ютерне моделювання показало, що у гідратованій плазмі швидкість рекомбінації іонів різко сповільнюється. Якщо в «сухій» плазмі вона відбувається за мільярдну частку секунди, то в іонів, законсервованих у кластері, рекомбінація затягується на десятки та сотні секунд. Протягом цього часу блискавка світиться.

У керні кульової блискавки гідратовані кластери з великим дипольним моментом утворюють ланцюжкові та фрактальні структури. Клуб теплого, вологого повітря може акумулювати величезну енергію до кілоджоуля на літр, якщо отримає її при розряді у вигляді роз'єднаних іонів різного знака.

Таким чином, загадку кульових блискавок можна вважати розгаданою. Адже ще зовсім недавно вона займала своє місце серед загадок природи, що обговорювалися на телебаченні і в пресі, десь поруч із НЛО, Тунгуським метеоритом та Бермудським трикутником.

І це не дивно. Міф про кульову блискавку годує вже не одне покоління журналістів та вчених.

У гонитві за сенсацією повідомлення про кульову блискавку вводилися барвисті подробиці. Нехитра розповідь фермера: «Пролунав сильний удар грому. Водостічною трубою втік вогняний грудок, розміром з кулак, і пірнув у бочку з водою. Вода булькнула. Я підійшов і сунув руку у воду. Вода, начебто, стала теплішою…», — після чотирьох послідовних передруків у газетах перетворився на наукову працю з обчислення запасу енергії в об'ємі розміром з кулак, здатний випарувати об'єм води розміром із бочку.

Це Денис і він творить будь-яку стрімку, але кумедну фігню.

Як вимкнути монітор магнетроном

Як розбудити людину струмом

Колонка із іонізованої плазми

Плазма нагріває повітря так, що воно починає звучати. Уявіть собі дугу плазмового зварювання, що модулюється струмами звукової частоти. Жодних рухомих частин, а, отже, і резонансів. Головний недолік - підвищена освіта озону. «Якби ці твітери винайшли в 60-х, ми б усі померли від раку шкіри!» - лякають нас експерти NewForm Reseach (www.newformresearch.com). Ну, сьогодні ми якось боремося з озоном лазерних принтерів.

Твітер із вертикальним розсікачем

У «повітряних» твітерах звук утворюється «нізвідки», прямо в повітрі, на перетині двох дуже потужних ультразвукових променів. При перетині двох вузьких променів із частотами, скажімо, 200 і 205 кілогерц, інтермодуляцією утворюється різницевий тон із частотою 5 кілогерц. Проблема в тому, що для отримання рівня 100дБ в звуковому діапазоні, кімнату заповнять ультразвукові промені з частотами понад 200 кілогерц і потужностями до 150дБ, що смертельно для того, що випадково підвернувся під такий промінь. Хочеться вірити, що ці недоліки, швидше, технологічні, ніж принципові. Якби на зорі електрики сказали, що в побутових приладах майбутнього знадобиться напруга в кілька кіловольт (кольоровий телевізор), тодішні винахідники визнали б такий прилад смертельно небезпечним.

Сьогодні, дорогі друзі, ми проводитимемо кумедні, але дуже пізнавальні досліди з фізики. Ми з вами викличемо блискавку, змусимо вибухнути порожню бляшанку, і вигнемо струмінь води з-під крана. Ці веселі досліди дуже цікаві та захоплюючі, і водночас допоможуть зрозуміти фізичну природу деяких речей.

Веселі досліди ми почнемо з виклику блискавки

Найкраще домашнього виготовлення видно у темряві. Для виклику блискавки найкращими є ясні та сухі дні. Для проведення цього , вам знадобиться: пластмасова гребінець, вовняний светр або ганчірочка, металева ручка або дверна коробка.

Для того, щоб викликати блискавку, потрібно:

1. Швидкими рухами потрій гребінець об вовняний светр або вовняну ганчірочку протягом тридцяти секунд. Гребінець зарядиться.

2. Піднеси гребінець дуже близько до дверної ручки або коробки, не торкаючись до неї. Ти побачиш спалах, що проскакує між ними, прямо як блискавка, що пробігає від хмари до землі.

Продовжимо наші веселі досліди, підірвавши порожню бляшанку

Для проведення цього нам потрібно: порожня алюмінієва банка з-під напою, що відкривається кільцем, кухонні щипці, велика миска або наполовину заповнена холодною водою раковина, столова ложка, плита.

Щоб порожня бляшанка вибухнула, потрібно:

1. Наповни велику миску холодною водою або наполовину заповни раковину.

2. Перевір, щоб щипці міцно тримали бляшанку.

3. Налий у банку дві столові ложки води.

4. За допомогою дорослого поставте банку на плиту і закип'ятіть воду.

5. Після того, як пара вийде з банки протягом двадцяти секунд, захопи бляшанку щипцями, розгорнувши долоню вгору.

6. Швидко піднеси банку до холодної води, переверни її вгору дном (дуже обережно, щоб не капнути окропом на себе) і опусти верхівку банки трохи нижче за рівень холодної води.

7. Дивись, що відбувається!

Пара виштовхує повітря з банки. Коли бляшанка остигає, пара перетворюється назад на дуже невелику кількість води. Тиск повітря зовні банки стисне її всередину. Без повітря всередині банки, яке могло б тиснути на стінки назовні, цей тиск «підриває» бляшанку.

Атмосферний тиск набагато більший, ніж ти думаєш, - тільки подивися, як руйнується банк!

Закінчимо наші веселі досліди, вигнувши струмінь води під краном

І знову ж таки нам буде потрібно пластмасове гребінець і вовняний светр або ганчірочка.

1. Трохи прочини кран, щоб крапель перетворилася на тонкий безперервний струмок.

2. Потрій зворотний бік гребінця про щось вовняне.

3. Тримай гребінець вертикально і зворотним боком піднеси близько до води.

4. Вода вигнеться у бік гребінця.

Отримує електричний заряд. Тоді вона починає притягуватися до предметів, які мають протилежний заряд.

Ти можеш потерти повітряні кульки та випробувати інші предмети із пластмаси, наприклад пластикові пляшки та поліетиленові пакети. Спробуй також використовувати інші тканини, особливо пухнасті та шовковисті.

Одна моя дуже хороша знайома скаржиться,
що вона метає блискавки, і почувається наелектризованою.
Для неї присвячую цю статтю, бо зробивши блискавку за моїми
рецептам, можна випустити пару та зняти надлишковий заряд.

Отже, що потрібно для (блискавичного) створення блискавки?

1. Електрична розетка… в яку встромлять шнур від вашого комп'ютера.

2. На комп'ютері встановлено Adobe Photoshop будь-якої версії.

3. Бажання освоїти спосіб як за шість кроків створити блискавку.

Фотошоп відомий як інструмент для знущання фотографій. Однак мало хто в ньому намагався малювати з нуля. Точніше, може, й пробували, та далеко не просунулися, аж надто він складний, якщо так просто без добрих порад намагатися в ньому малювати.

Отже, блискавка. До речі, окрім самої блискавки даватиму найцінніші коментарі щодо користування Фотошопом.

Запускаємо Adobe Photoshop.

1. Ctrl+N – створити новий документ. Вкажіть розміри, наприклад, 400 на 400 пікселів.

2. Встановлюємо кольори за замовчуванням – чорний та білий. Для цього є кнопка D - рекомендую запам'ятати. (Спробуйте також X - перемикає кольори фону та малюнка туди та назад)

3. Заливаємо малюнок градієнтом. Зверніть увагу, що дістатись основних інструментів можна за допомогою відповідних клавіш. Ці кнопки з'являються, коли ви затримуєте мишу над інструментом. Наприклад, підведіть мишу до пензля, з'являється підказка - Brush (B) і інші інструменти. Деякі літери пропонують ряд інструментів перехід до них здійснюється за допомогою Shift+літера. Повертаючись до градієнтної заливки - це буква G, на неї припадає і проста колірна заливка (у відра з фарбою, що виливається) і градієнт. Натисніть Shift+G доки не побачите градієнт. Заливати градієнтом просто – потрібно клацнути в одному місці малюнка та провести мишу в інше місце. Є кілька варіантів градієнтної заливки – лінійна, радіальна та ін. Все добре спробувати для створення різних блискавок.

4. Накладаємо фільтр Filter => Render => Difference Clouds

5. Інвертуємо кольори (робимо негатив), що досягається кнопкою I (від inverse)

6. Затемнюємо малюнок. Хороший інструмент - рівні - Ctrl + L, треба рухати важелі, щоб малюнок став темнішим (центральний двигун рухаємо вправо). Все, чорно-біла блискавка готова. Можна її трохи розфарбувати.

7. Ctrl+U - верхній двигун - колірний відтінок, нижні два - насиченість та яскравість. Грайте з усіма двигунами, шукайте своє унікальне рішення.

Чи не правда, дивовижні малюнки виходять? Можете надіслати мені найцікавіші, і я тут розмістю.
Ще щось показати з Фотошопа? До речі, тепер можете взяти будь-яку свою фотографію в нічне небо і додати туди свою блискавку, вона може вдаряти вам в руку. Зовсім не боляче.

Ви летите на своєму кораблі печерою, ухиляючись від ворожого вогню. Однак, досить скоро ви усвідомлюєте, що ворогів занадто багато і схоже, що це кінець. У відчайдушній спробі вижити ви тиснете на Кнопку. Так, на ту саму кнопку. На те, що ви приготували для особливих нагод. Ваш корабель заряджається і випускає по ворогах смертоносні блискавки, одну за одною, знищуючи весь флот супротивника.

Принаймні такий план.

Але як саме вам, як розробнику гри, відрендерититакий ефект?

Генеруємо блискавку

SegmentList.Add(new Segment(startPoint, endPoint)); offsetAmount = maximumOffset; // максимальне зміщення вершини блискавки for each iteration // (деяка кількість ітерацій) for each segment в segmentList // Проходимо за списком сегментів, що були на початку поточної ітерації segmentList.Remove(segment); // Цей сегмент не обов'язковий midPoint = Average(startpoint, endPoint); // Зсуваємо midPoint на випадкову величину в напрямку перепендикуляра midPoint + = Perpendicular(Normalize(endPoint-startPoint))*RandomFloat(-offsetAmount, offsetAmount); // Робимо два нових сегменти, з початкової точки до кінцевої // і через нову (випадкову) центральну segmentList.Add(new Segment(startPoint, midPoint)); segmentList.Add(new Segment(midPoint, endPoint)); end for offsetAmount /= 2; // Щоразу зменшуємо вдвічі зміщення центральної точки порівняно з попередньою ітерацією end for

По суті, кожну ітерацію кожен сегмент ділиться навпіл з невеликим зрушенням центральної точки. Кожну ітерацію це зрушення зменшується вдвічі. Так, для п'яти ітерацій вийде таке:

Не погано. Вже виглядає хоча б схоже на блискавку. Однак, у блискавок часто є гілки, що йдуть у різних напрямках.

Щоб їх створити, іноді, коли ви розділяєте сегмент блискавки, замість додавання двох сегментів вам треба додати три. Третій сегмент – просто продовження блискавки у напрямку першого (з невеликим випадковим відхиленням).

Direction = midPoint – startPoint; splitEnd = Rotate(direction, randomSmallAngle)*lengthScale + midPoint; // lengthScale краще взяти< 1. С 0.7 выглядит неплохо. segmentList.Add(new Segment(midPoint, splitEnd));

Потім на наступних ітераціях ці сегменти теж діляться. Непогано так само зменшити яскравість гілки. Тільки основна блискавка повинна мати повну яскравість, оскільки вона з'єднана з метою.

Тепер це виглядає так:

Тепер це більше схоже на блискавку! Ну… принаймні форма. Але що про все інше?

Додаємо світло

…але, як ви бачите, вийшло досить яскраво. І, зі зменшенням блискавки, яскравість лише збільшувалася (оскільки перетину ставали дедалі ближче). При спробі зменшити яскравість виникала інша проблема – переходи ставали дужепомітними, як невеликі точки протягом всієї блискавки.
Якщо ви маєте можливість рендерити блискавку на закадровому буфері - ви можете відрендерити її, застосовуючи максимальне змішування (D3DBLENDOP_MAX) до закадрового буфера, а потім просто додати отримане на основний екран. Це дозволить уникнути описану вище проблему. Якщо у вас немає такої можливості - ви можете створити вершину, вирізану з блискавки шляхом створення двох вершин для кожної точки блискавки та переміщення кожної з них у напрямку 2D нормалі (нормаль - перпендикуляр до середнього напрямку між двома сегментами, що йдуть у цю вершину).

Повинно вийде приблизно таке:

Анімуємо

Трохи поекспериментувавши, я знайшов корисним таке:

Кожна блискавка – насправді двіблискавки за один раз. У цьому випадку кожну 1/3 секунди одна з блискавок закінчується, а цикл кожної блискавки становить 1/6 секунди. З 60 FPS вийде так:

• Фрейм 0: Блискавка1 генерується з повною яскравістю
• Фрейм 10: Блискавка1 генерується з частковою яскравістю, блискавка2 генерується з повною яскравістю
• Фрейм 20: Нова блискавка1 генерується з повною яскравістю, блискавка2 генерується з частковою яскравістю
• Фрейм 30: Нова блискавка2 генерується з повною яскравістю, блискавка1 генерується з частковою яскравістю
• Фрейм 40: Нова блискавка1 генерується з повною яскравістю, блискавка2 генерується з частковою яскравістю
• І т.д.

Т. е. Вони чергуються. Звичайно, просте статичне згасання виглядає не дуже, тому кожен кадр є сенс зрушувати трохи кожну точку (особливо круто виглядає зрушувати кінцеві точки сильніше - це робить все динамічнішим). В результаті отримуємо:

І, звичайно, ви можете зрушувати кінцеві точки ... скажімо, якщо ви цілитеся по цілях, що рухаються:

І це все! Як ви бачите - зробити блискавку, що круто виглядає, не так і складно.