Come creare un fulmine a casa. Fulmine globulare fai da te

Sperimenta per creare un fulmine globulare.

Riportiamo la creazione sperimentale di successo di fulmini globulari all'aria aperta. Una descrizione di questo processo è stata trovata nei quaderni di laboratorio di N. Tesla recentemente pubblicati per il 1899. Viene presentato materiale fotografico e viene condotta una discussione sulla tecnica sperimentale. Sulla base di un’analisi del lavoro di B. M. Smirnov sul modello di aerogel (frattale) del fulmine globulare, si è concluso che il suo modello teorico fornisce una descrizione coerente con il tipo di palle di fuoco che Tesla ha creato e che abbiamo osservato.

Introduzione. Esattamente seguendo la tecnica ad alta frequenza di Nikola Tesla, la cui descrizione è stata trovata nei suoi appunti, nell'agosto del 1988 abbiamo iniziato a creare palle di fuoco elettriche nell'aria con un diametro di ~2 cm. Il lavoro di Tesla era stato effettuato 89 anni prima, nel estate del 1899 e, come risulta dalla letteratura disponibile, non è mai stato replicato o verificato. Sebbene la creazione delle palle di fuoco sia stata ripetuta in laboratorio, registrata da un gran numero di fotografie e video, la fisica nascosta dietro la loro formazione e sviluppo non ci era sufficientemente chiara in quel momento. Avendo una tecnica ad alta tensione e alta frequenza per creare questo fenomeno a piacimento, non siamo riusciti a spiegare chiaramente la natura della formazione e dell'evoluzione delle palle di fuoco ottenute con questo metodo.

Le dettagliate e straordinarie osservazioni di Tesla nel 1899 avanzarono diverse ipotesi sulla natura delle palle di fuoco, ma noi ritenevamo che per comprendere chiaramente il fenomeno fosse necessario qualcosa di più rispetto alle idee della fisica di un secolo fa. Qualsiasi progresso nella tecnica di produzione delle palle di fuoco richiede una comprensione espressa nel linguaggio della fisica più moderna. Nonostante conoscessimo bene i lavori di Kapitsa e un gran numero di pubblicazioni sui fulmini globulari da parte di scienziati occidentali negli ultimi 150 anni, non abbiamo tuttavia colto l'occasione per analizzare gli ultimi risultati dei ricercatori sovietici.

Successi recenti degli scienziati sovietici. Nel giugno di quest'anno siamo venuti a conoscenza dei progressi significativi nella creazione della teoria dei fulmini globulari, i cui risultati sono stati pubblicati sulla stampa scientifica sovietica. Gran parte del recente lavoro sovietico contiene tante teorizzazioni astratte insoddisfacenti e strane sui fulmini globulari quanto il lavoro che appare nella letteratura scientifica occidentale. Tuttavia, tra questi ci sono una serie di pubblicazioni interessanti che, a nostro avviso, descrivono con ragionevole certezza il metodo di Tesla per creare fulmini globulari. Li abbiamo inseriti nell'elenco delle referenze sotto i numeri. Questo progresso è stato ottenuto principalmente grazie agli sforzi di B. M. Smirnov e dei suoi colleghi dell'Istituto del ramo siberiano dell'Accademia delle scienze dell'URSS a Novosibirsk. Fin dall'inizio, Smirnov si rese conto dell'inutilità di tutti i modelli di fulmini globulari che non includessero una fonte interna di energia chimica. Capì anche chiaramente il ruolo che potevano svolgere gli aerosol, gli aerogel, le strutture filamentose, la chimica del plasma e la combustione delle particelle di polvere. Con l'avvento del concetto di frattale e della fisica dell'aggregazione a diffusione limitata, Smirnov riuscì, dalla fine degli anni '70 alla metà degli anni '80, a sviluppare fortemente il modello teorico dell'aerogel, in cui sostanza attiva Il fulmine globulare è una struttura elettricamente carica costituita da filamenti submicronici intrecciati, cioè un ammasso frattale poroso con una grande capacità chimica. Quasi l'intera struttura di una tale struttura di aerogel è occupata da pori liberi.

Il rilascio di energia da un cluster frattale caricato chimicamente può essere descritto da un processo di combustione a più stadi. Come esempio di tale processo, Smirnov propone la combustione a più stadi di un ammasso frattale di polvere di carbone nell'ozono assorbito dall'ammasso stesso, come processo modello nei fulmini globulari:

dove α e β sono le costanti di velocità delle fasi più lente del processo in funzione della temperatura alla quale il carbone è saturo di ozono e, secondo i suoi calcoli, i valori temporali caratteristici sono piuttosto lunghi. La combustione del carbone nell'ozono adsorbito è allo stesso tempo un processo intenso e lento di rilascio di calore. Le temperature e la durata previste sono coerenti con le osservazioni dei fulmini globulari. In questo modello, il colore e il bagliore del fulmine globulare vengono creati in modo simile a quanto accade nella pirotecnica grazie alla presenza di componenti luminosi nella composizione. Il modello teorico specificato di Smirnov è in grado di spiegare in modo soddisfacente le varie proprietà del fulmine globulare.

Fenomeni frattali e causa principale dei fulmini globulari. La storia chimica della candela è stata fonte di meraviglia e fascino sin da quando fu scoperta per la prima volta a metà del XIX secolo. Faraday ha tenuto le conferenze di Natale alla Royal Institution. I suoi famosi discorsi costituiscono un'eccellente introduzione ai principi fondamentali della combustione e sono disponibili in edizioni moderne. Fu Faraday a sottolineare il ruolo principale della fuliggine e delle particelle di carbonio nel bagliore di una fiamma.

I moderni sviluppi nella scienza dei cluster hanno approfondito la nostra comprensione della formazione di polvere, fuliggine, colloidi e aerosol condensati. Lo studio della crescita dei frattali ha fornito un nuovo sguardo alla crescita della fuliggine quando vengono aggiunte particelle di carbonio nel processo di coagulazione caotica.

Interessante sotto molti aspetti, e forse anche l'inizio di una nuova direzione che collega frattali e fumo, è stata la pubblicazione dei risultati di un notevole studio sperimentale condotto da Forrest e Whitten. Hanno osservato particelle di fumo ultrafini (circa 80 A di diametro) e hanno scoperto che le particelle si attaccano tra loro e formano aggregati di catene. I loro esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che le strutture frattali si formano effettivamente entro poche decine di millisecondi dopo l’esplosione termica dei materiali.

La configurazione di Forrest e Whitten consisteva in un filamento di tungsteno elettroplaccato con ferro o zinco. Il filo si riscaldava rapidamente quando veniva attraversato da un breve impulso ad alta corrente, il materiale depositato evaporava dal filo e formava un gas denso (vapore metallico), la cui diffusione nell'atmosfera circostante era limitata dalla diffusione. Il gas denso era costituito da particelle sferiche più o meno omogenee. Le particelle calde che si muovevano rapidamente dal filamento riscaldato si fermarono a causa delle collisioni nell'ambiente e formarono un alone sferico ad una distanza di circa 1 cm dal filamento. A questa distanza, le particelle cominciarono a condensarsi e ad aderire tra loro, formando aggregati come catene, che poi si depositarono sul vetrino del microscopio elettronico. Studi successivi sulla fase condensata hanno dimostrato che ha proprietà frattali. (Analizzando questo filone di ricerca, è necessario notare i primi lavori di Beisher, che dimostrò che il fumo di ossido di magnesio in una scarica ad arco contiene aggregati a catena, mentre nel fumo in assenza di arco, le particelle ultrafini formano semplicemente un denso aerosol. )

La profonda intuizione di Smirnov fu quella di rendersi conto che questo ammasso frattale poteva essere invocato per spiegare la struttura e le proprietà del fulmine globulare. Una straordinaria conferma delle idee di Smirnov e dei suoi colleghi sono le parole del suo recente lavoro: "Partiremo dal fatto che il fulmine globulare ha la struttura di un ammasso frattale". Non c'è dubbio che la ricerca e l'analisi approfondite di Smirnov forniscano la migliore spiegazione fisica dei fulmini globulari disponibile nella scienza moderna.

Installazione ad alta frequenza per creare fulmini globulari. Sono molti i lavori dedicati alla descrizione e all'analisi del generatore di Tesla, a cominciare dal classico lavoro di Oberbeck, pubblicato nel 1895. Tuttavia, a nostro avviso, tutte queste descrizioni si basano su un modello teorico imperfetto e lasciano molto a desiderare dal punto di vista tecnico. (Pertanto, trattano l'installazione come un circuito concentrato e trascurano il fatto che la distribuzione di corrente nello stadio del risonatore è un'onda sinusoidale a un quarto d'onda con I max (V min) nella parte inferiore e I min (V max) nella parte superiore .) Fino a quando non abbiamo utilizzato il concetto di Shelkunov di "impedenza caratteristica media" e non abbiamo applicato la teoria lineare della propagazione delle onde lente ai risonatori di Tesla, non abbiamo potuto prevedere con precisione l'azione di un generatore ad alta tensione e alta frequenza e, di conseguenza, creare palle di fuoco. Il nostro modello è abbastanza affidabile se utilizzato per analizzare i dati dei quaderni di laboratorio di Tesla per il 1899.

La parte principale della configurazione della palla di fuoco di Tesla è costituita da un risonatore elicoidale a onde lente a quarto d'onda situato sopra un piano conduttore collegato a terra. Il nostro risonatore è accoppiato magneticamente a un generatore a scarica di scintilla ad elevata potenza di picco (circa 70 kW) funzionante a 67 kHz. La potenza media effettiva erogata all'elettrodo ad alta tensione era dell'ordine di 3,2 kW (questo ha generato una scarica RF di 7,5 m). La potenza utilizzata da Tesla era, ovviamente, 100 volte superiore a quella che consumavamo con le nostre apparecchiature piuttosto modeste.

Azione di installazione. Il generatore a scarica di scintilla produceva 800 impulsi al secondo e la durata della scintilla era di 100 μs. L'avvolgimento secondario del risonatore ad alta frequenza aveva un tempo di coerenza misurato di 72 μs. Ciò significa che le oscillazioni policromatiche incoerenti indotte impiegano 72 µs per creare un'onda stazionaria e generare un'alta tensione nella parte superiore del risonatore:

Dove S- coefficiente di decelerazione del risuonatore a spirale. Il circuito di Smith può essere utilizzato per dimostrare comodamente il funzionamento della sezione ad alta tensione dell'impianto.

Le installazioni Tesla presentano diversi importanti vantaggi rispetto ad altri dispositivi ad alta tensione (come i generatori van de Graaf e Marx). Non solo raggiungono un'elevata energia, ma consentono anche un ciclismo intenso, ovvero alti tassi di ripetizione e lavoro ad alta pressione. potenza media. Secondo le istruzioni di Tesla, un breve pezzo di spessore filo di rame oppure l'elettrodo di carbone fuoriesce dal lato dell'elettrodo ad alta tensione. Quando detto elettrodo viene scaricato, il risonatore RF rilascia energia velocemente, in un impulso. (Tesla ha notato in molti luoghi che la creazione di palle di fuoco richiede la creazione di scariche "veloci e potenti".) L'esplosione di energia rilasciata appare sotto forma di una palla sferica o di quella che potrebbe essere una "bolla" frattale. Questo metodo per creare palle di fuoco è determinato dal rilassamento di particelle di metallo o carbone vaporizzate, e gli ammassi risultanti non sono diversi da quelli risultanti dall'aggregazione limitata dalla diffusione di Forrest e Whitten. Sono utili le istruzioni di Tesla per l'utilizzo di una punta del cavo rivestita in gomma o di un filo di rame per "facilitare l'accensione della scintilla". Assumiamo che l'aggregazione a diffusione limitata sia avvenuta nel vapore di rame o nel vapore di carbone (come risultato dell'evaporazione del filo o del suo isolamento). Come nel caso di SiO 2, in tali condizioni, anche ϹuО 2 condensato può formare un aerogel. La formazione della palla frattale non è molto diversa da quanto osservato da Forrest e Whitten (tranne che è stata caricata da un elettrodo ad alta tensione). A proposito, l'isolamento in gomma vecchio stile era coperto di fuliggine.

Ma, come sottolinea Smirnov, la semplice formazione di un ammasso frattale poroso non sarà una condizione sufficiente per la comparsa di fulmini globulari con una durata superiore a pochi millisecondi. La formazione frattale è stata ottenuta dalla fuliggine nelle candele di Faraday, ma per la formazione del fulmine globulare, che vive per diversi secondi o più, sono necessari anche altri componenti. Sottolineiamo che l’installazione di Tesla è una fonte di ozono e altre particelle chimicamente attive. Riteniamo che queste, e forse altre particelle, vengano rapidamente assorbite da un ammasso frattale poroso carico. La temperatura del plasma nella regione di scarica in cui si forma la struttura è sufficiente a provocare un processo di combustione a più stadi.

Osservazioni sperimentali. Utilizzando l'impianto, il cui schema è mostrato in Fig. 1, abbiamo osservato un gran numero di palle di fuoco con un diametro compreso tra diversi millimetri e diversi centimetri. La vita delle palle di fuoco durava tipicamente da metà a diversi secondi e il loro colore variava dal rosso scuro al bianco brillante. Alcune delle palle di fuoco furono accompagnate da un forte suono mentre scomparivano, mentre altre apparivano e scomparivano.

A volte era difficile registrare il fenomeno su pellicola fotografica utilizzando la tecnologia a nostra disposizione. In alcuni casi la registrazione video si è rivelata eccellente. La durata potrebbe essere stimata dal frame rate dell'apparecchiatura video. Ma per le pellicole standard, sia il frame rate che la velocità dell'otturatore erano troppo lenti. Tuttavia, le fotografie spesso si sono rivelate adeguate all'immagine. In una straordinaria sequenza di fotografie si vedono apparire palle di fuoco lato opposto vetro della finestra.

Nella foto fig. 2 puoi vedere come la palla di fuoco scivola dolcemente da destra a sinistra e verso l'alto. (In effetti, la palla di fuoco si è prima formata e poi è stata colpita dallo streamer. Il risultato è stato un'immagine della palla di fuoco che veniva penetrata dallo streamer.)

La palla di fuoco bianca aveva un diametro di circa 2 cm. L'elettrodo era fatto di filo di rame e durante le riprese è stata utilizzata una velocità dell'otturatore di 1/125 s.

La lunghezza dello streamer ha superato 1,5 m. Altre aree luminose e punti luminosi sono debolmente visibili.

Quando si scatta una foto, fig. 3, molte palle di fuoco erano visibili ad occhio nudo, ma solo una di esse è stata ripresa dalla telecamera. Puoi vedere come si alza da sinistra a destra rispetto alla parte centrale dello streamer. Notare le aree chiare e scure dello streamer. Il diametro della palla di fuoco era di circa 2 cm e la lunghezza dello streamer, a destra, superava i 2 m. È stato utilizzato un filo di rame come elettrodo con una velocità dell'otturatore di 1/125 s. Nella foto fig. 4 si formano due palle di fuoco una vicina all'altra. Scivolando a destra. hanno affrontato diversi streamer. È stata utilizzata una velocità dell'otturatore di 1/4 di secondo.

Nella foto fig. 5 mostra cinque grandi palle di fuoco (circa 2 o 3 cm di diametro), diversi punti luminosi e una sezione brillante dello streamer lunga circa 30 cm. È stata utilizzata una velocità dell'otturatore di 1/4 s. (Il bagliore rosso nell'angolo inferiore sinistro della foto è dovuto all'intenso riscaldamento alla base dell'arco.)

Nei nostri esperimenti di laboratorio, le palle di fuoco si formavano tipicamente vicino al risonatore ad alta tensione e si diffondevano all'esterno dello streamer sopra o sotto di esso. Questo sembra soddisfare il nome "Kugelblitz" - fulmine globulare.

I video dell'evoluzione delle palle di fuoco indicano che le palle di fuoco hanno origine vicino all'elettrodo e vengono poi colpite dalle stelle filanti. Inizialmente hanno le dimensioni di una sfera di 6 mm, che poi comincia a crescere. Sembra che la palla si sia congelata, fluttuando di volume, e nel frattempo lo streamer si spegne. Quindi un nuovo streamer colpisce la palla fluttuante e questa diventa più grande. Abbiamo osservato come sei scariche colpissero una palla in successione e aumentassero ogni volta. È stata osservata una palla di fuoco che cresceva da una sfera iniziale di 6 mm in un globulo rosso fuoco con un diametro di 5 cm in un tempo di 1 s. A volte si vedevano ruotare alcune palline con punti in movimento (come macchie sul sole). Alcune palle di fuoco appaiono trasparenti accanto ai dardi che le trafiggono. Abbiamo osservato diverse formazioni luminose che hanno cambiato colore nel corso dell'evoluzione e alla fine sono esplose come supernova. Inoltre, in accordo con il presupposto sopra esposto, posizionare una candela di cera su un risonatore ad alta tensione migliora l'aspetto delle palle di fuoco.

Fotofig. 6 è ingrandita per mostrare la struttura globulare di un unico grande bolide elettrico isolato e luminoso. In realtà, la palla di fuoco aveva un diametro di circa 1 cm. Le palle di fuoco hanno una struttura sferica, il che suggerisce che la tensione superficiale debba avere un ruolo nell'evoluzione dei fulmini globulari. Un leggero ma evidente oscuramento del lembo e un'immagine quasi solida indicano che il fulmine globulare è otticamente denso. L'elettrodo era un filo avvolto su una candela di cera; è stata utilizzata una velocità dell'otturatore di 1/4 s.

Fotofig. 7 è stato realizzato filmando la formazione di una palla di fuoco vicino a un elettrodo ad alta tensione. Dopo aver ordinato i fotogrammi sul display, un singolo fotogramma è stato rifotografato sul monitor a colori.

La sequenza degli eventi è stata davvero notevole. Inizialmente, la palla di fuoco sembra apparire dal “nulla” (poiché non era presente nel fotogramma precedente). Nei fotogrammi successivi, lo streamer si allontana e scompare, lasciando il fulmine globulare leggermente ingrandito e più caldo, come mostrato nella fotografia di Fig. 7. (Anche guardare le stelle filanti è un'attività affascinante: le stelle filanti spesso appaiono come se fossero fatte di una sostanza liquida brillante che viene vista essere iniettata e muoversi nella loro direzione. Questa sostanza è apparentemente aggiunta alla sostanza del fulmine globulare e ne aumenta la misurare.)

Dalla sequenza delle registrazioni video risulta chiaro che l'immagine può dare un'impressione sbagliata, perché le palle di fuoco, insieme alle stelle filanti, sembrano palline da golf infilate su una spada. In realtà l'impianto (che effettua 800 interruzioni al secondo) produce un numero molto elevato di scariche al secondo. Queste scariche colpiscono spesso le palle di fuoco durante il tempo di esposizione e forniscono fotografie della formazione di fulmini globulari nello streamer. In realtà, le stelle filanti saltano da un fulmine globulare all'altro, emettendo una luce accecante. Nelle fotografie a infrarossi, le palle di fuoco sono molto più luminose delle stelle filanti. Ciò significa che sono significativamente più caldi degli streamer.

Le fotografie video forniscono un'altra opportunità per osservare deboli variazioni nella distribuzione del bagliore attraverso il disco dei fulmini globulari. In un caso particolare, il fulmine globulare era effettivamente circondato da un guscio luminoso simile alla stella M-52 (gli anelli della Nebulosa nella costellazione della Lira). L'amplificazione del segnale risultante rivela un grande bagliore reale del guscio sferico del fulmine globulare. In astrofisica ciò accade solo con stelle particolarmente calde di tipo O e B.

La fotografia (Figura 8) può causare ansia. L'immagine contiene una dozzina di grandi globuli sferici nella stessa fila e in diversi stadi di sviluppo quando vengono colpiti dallo stesso streamer. Le palle di fuoco, iniziando come nane rosse, progrediscono attraverso stati di vari colori e dimensioni fino a un gigantesco palcoscenico blu-bianco. Sembra che alcune esploderanno come supernove, mentre altre si raffredderanno come giganti rosse. Velocità dell'otturatore 1/4 sec. Per “accendere la scintilla” di Tesla viene utilizzata una puntina di carbone al posto del filo di rame rivestito di gomma. A sinistra è visibile un elettrodo ad alta tensione con un diametro di 30 cm.

Nel nostro lavoro confermiamo fotograficamente il “passaggio di un fulmine globulare attraverso il vetro di una finestra” nei nostri esperimenti di laboratorio. Riportiamo anche dispositivi elettrici alternativi per ottenere gli stessi risultati.

Conclusioni. Analizzando i risultati ottenuti, riteniamo che, come nell'installazione di Forrest e Whitten, in questo caso, gli impulsi ad alta corrente emanati dal filo di rame e dagli elettrodi di carbone sull'elettrodo ad alta tensione possono creare grumi frattali che assorbono rapidamente l'ozono e altri agenti chimici componenti attivi dalla regione dell'elettrodo vicino. Le strutture di aerogel caricate elettricamente che si formano mostrano le proprietà caratteristiche dei fulmini globulari. Questa natura frattale del fulmine globulare elettrochimico fu proposta per la prima volta e studiata teoricamente dallo scienziato sovietico B. M. Smirnov. Non ci sono dubbi sulla somiglianza tra queste palle di fuoco prodotte in un generatore ad alta tensione e i fulmini globulari che si verificano naturalmente nei temporali elettrici atmosferici.

Notiamo anche che questi risultati supportano da vicino gli esperimenti storici di Tesla per creare fulmini globulari. Ora non possono più esserci dubbi sull'affidabilità delle sue registrazioni del 1899 e sulla veridicità delle sue osservazioni sui fulmini globulari.

Osservazioni conclusive. Tesla non aveva alcuna ambivalenza riguardo all’osservazione e alla creazione in laboratorio dei fulmini globulari elettrici. Descrivendo la ricerca del 1899 sui fulmini globulari, ha detto: "Sono riuscito a determinare il metodo della loro formazione e a crearli artificialmente". Sfortunatamente, durante la sua vita non scelse il modo di familiarizzare la comunità scientifica generale con la sua tecnica sperimentale. Siamo fortunati che abbia lasciato una documentazione così dettagliata e interessante. Poco prima della chiusura del suo laboratorio a Colorado Springs, Tesla scrisse nel suo diario: “Il miglior studio di questo fenomeno può essere fatto continuando gli esperimenti con installazioni più potenti, che sono sostanzialmente sviluppate e saranno costruite non appena il tempo e i mezzi lo consentiranno”. Me." Il motivo della registrazione era che tornò a New York, iniziò a costruire una grande stazione di trasmissione a Long Island, fu perseguitato dai creditori e subì un fallimento finanziario prima di poter completare l'attrezzatura.

Il tempo è passato e ora i fulmini globulari possono essere studiati attentamente in un ambiente di laboratorio controllato. Pensiamo che il lavoro che Tesla ha lasciato incompiuto possa ora essere ripreso. Con lo sviluppo della tecnologia e dei concetti a disposizione degli scienziati moderni, saranno sicuramente compiuti rapidi progressi in questa direzione.

La citazione all'inizio dell'opera è tratta dal discorso di Kapitza, "Memorie di Lord Rutherford", tenuto in una riunione della Royal Society nel 1966. Kapitsa, che ha ispirato gran parte del lavoro sui fulmini globulari, continua: "Le caratteristiche principali del pensiero di Rutherford erano una grande indipendenza e un grande coraggio." Queste qualità sono le caratteristiche di tutti coloro che hanno contribuito almeno in qualche modo al movimento in avanti della civiltà. Tuttavia, come ha sottolineato Kapitsa, questo aspetto è tanto critico quanto nelle questioni scientifiche. Naturalmente, questi tratti coraggiosi erano presenti anche nella vita di Nikola Tesla, fisico sperimentale, ingegnere e inventore.

Ci sembra opportuno concludere il lavoro con i pensieri di Tesla, che gli giunsero nelle prime ore del XX secolo. e scrive nel suo diario pochi giorni prima di partire per New York dal suo laboratorio di Colorado Springs, coperto di neve e dilaniato dalla solitudine: “È un dato di fatto che questo fenomeno ora può essere creato artificialmente, e non sarà difficile scopri di più sulla sua natura » ( N. Tesla, 3 gennaio 1900).

Sfortunatamente per la civiltà moderna, queste remote strutture di ricerca sul suolo delle Montagne Rocciose furono chiuse per sempre nel gennaio del 1900, e le meraviglie elettriche compiute all’interno di queste mura rimasero un mistero fino alla nostra generazione.

Nella sezione sulla domanda come realizzare i fulmini in casa??? dato dall'autore ~mis_TAKE~ la risposta migliore è Carica la giacca ad alto potenziale con l'elettrificazione quando la rimuovi al buio.
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Risposta da Dmitrij Do[guru]
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Risposta da A piedi nudi[guru]
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Risposta da Il cattivo Flint[guru]
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Risposta da Vyacheslav Kolar[novizio]
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Risposta da Dmitrij Golovkin[guru]
Le scariche deboli possono essere ottenute mediante elettrificazione ordinaria, ad esempio strofinando un pezzo di plexiglass con lana asciutta e quindi rimuovendo la carica da ciascuna superficie con due pezzi di metallo qualsiasi. Quando i metalli si avvicinano, si verificherà una scarica statica.
Il secondo modo è caricare un potente condensatore elettrico da una fonte DC tensione di diverse centinaia di volt. quando i conduttori del condensatore si avvicinano, si verificherà una rottura attraverso l'aria.
È anche abbastanza semplice realizzare una macchina elettroforica, basata sulla stessa elettricità statica.
Se hai bisogno (o meglio, è interessante) di ricevere scariche potenti, puoi realizzare un trasformatore alta tensione(fino a diverse decine di migliaia di volt) le scintille saranno lunghe fino a mezzo metro, ma sono deboli e in generale possono passare attraverso la mano senza danni - la forza della corrente è trascurabile.
Mangiare metodi chimici creazione di microfulmini: durante la cristallizzazione di una soluzione satura di solfato di potassio e solfato di sodio, si verificano scariche tra i cristalli risultanti e si sente un distinto suono scoppiettante.
Ma il modo più grandioso (e, sfortunatamente, il più pericoloso) è catturare i fulmini “selvaggi”. Tutto ciò di cui hai bisogno è circa 1 chilometro di filo di rame molto sottile (non difficile da ottenere), un razzo con polvere da sparo e un tempo tempestoso adeguato. Un filo è attaccato al razzo e lanciato in una nuvola temporalesca. A successo speciale Il razzo verrà colpito da diversi fulmini in successione.

Oggi abbiamo un breve tutorial che ti aiuterà a “caricare” le tue foto utilizzando i fulmini disegnati in Photoshop. In questo tutorial aggiungeremo fulmini a questo inquietante cimitero. Lo creeremo noi stessi senza trucchi utilizzando fotografie già pronte.

Questo è un metodo popolare per creare fulmini. Ho visto molti tutorial che promettono di insegnarti qualcosa, ma finiscono per essere... facile da usare immagine finita. Personalmente trovo questo approccio deludente. Come con la maggior parte dei tutorial di PhotoshopCAFE, ti insegnerò come creare tutto da solo. Ogni fulmine sarà unico e personale! Ho una lezione scritta e un video. I tutorial video sono utili per vedere come vengono fatte le cose. Aggiungi questa pagina ai segnalibri in modo da potervi tornare rapidamente. Ho realizzato molti tutorial video passo passo per PhotoshopCAFE, rendendolo facile da imparare. Anche se hai guardato il video, scorri fino alla fine della lezione. Di solito pubblicano lì modi alternativi creazione di un effetto, idee o suggerimenti per la sua realizzazione.

Quando Halloween si avvicina, tutti vogliono rendere le proprie immagini un po' più scure. Questa foto del cimitero è di per sé inquietante, ma l'illuminazione realistica completa perfettamente la scena. Nel tutorial di oggi impareremo come creare fulmini da zero.

Passaggio 1

Apri la foto richiesta, crea un nuovo livello. Aggiungi una sfumatura in bianco e nero, posizionandola diagonalmente dall'alto a sinistra all'angolo in basso a destra.

Passaggio 2

Vai al menù Filtro > Rendering > Nuvole con sovrapposizione(Filtri > Rendering > Nuvole di differenza).

Il risultato dovrebbe assomigliare a questo.

Passaggio 3

Ora inverti le nuvole facendo clic Ctrl+I.

Puoi già vedere una parvenza di fulmine.

Passaggio 4

Regoliamo i livelli selezionando il fulmine. Per aprire una finestra Livelli(Livelli) utilizzare CTRL+L. Spostare il cursore sinistro verso destra, approssimativamente al centro dell'istogramma. Sposta il cursore centrale sul bordo destro dell'istogramma.

Passaggio 5

Seleziona un pennello nero e ripulisci il fulmine, dipingendo nelle aree indesiderate.
Nota: È meglio lavorare con un pennello su un livello separato.

Passaggio 6

Cambia la modalità di fusione dei livelli in Schermo(Schermo). Ciò consentirà all'immagine sottostante di essere visibile.

Attiva anche Trasformazione gratuita(Trasformazione libera) facendo clic CTRL+T. Ridimensiona, ruota e sposta il livello del fulmine in modo che il fulmine colpisca uno degli oggetti nella foto.

Passaggio 7

Ripeti i passaggi 1-6, creando diverse forme di fulmini.

Duplica gli strati e ridimensionali costruendo rami di fulmini più piccoli. Riutilizza ogni strato il più possibile per risparmiare più tempo possibile. La riflessione e la rotazione consentono di utilizzare ogni pezzo più volte. Non aver paura di utilizzare maschere di livello per separare i pezzi che desideri e conferire allo scarico finito un aspetto più naturale e naturale.

A questo punto dovresti avere qualcosa del genere:

Passaggio 8

Unisci tutti gli strati di fulmini. Per fare ciò, selezionali e poi fai clic CTRL+E. Fare attenzione a non influenzare lo sfondo. Una volta che tutti i fulmini sono diventati un unico livello, potrebbe essere necessario modificare nuovamente la modalità di fusione dei livelli in Schermo(Schermo).

Passaggio 9

Ora aggiungiamo un po' di colore (facoltativo). Fare doppio clic sul livello del fulmine per aprire la finestra Stile livello(Stile livello). Seleziona un elemento Sovrapposizione di colori(Sovrapposizione colore).

Scegli un colore bluastro/viola.

Cambia la modalità di fusione in Croma(Colore).

Passaggio 10

Noterai che il colore copre una parte significativa del livello, ma vogliamo che influenzi solo il fulmine.

Nella parte superiore della finestra Stili di livello(Stile livello) fare clic sull'elemento Opzioni di fusione: predefinita(Opzioni di fusione: Personalizzate). Questo aprirà un menu aggiuntivo.

Il trucco qui è selezionare la casella Sovrapposizione degli effetti interni come gruppo(Unisci effetti interni come gruppo).

Tieni presente che il colore ora viene applicato solo al fulmine.

Passaggio 11

Apporta alcune modifiche finali al colore e all'opacità per fondere meglio il fulmine con la foto di sfondo.

Oggi, cari amici, condurremo esperimenti di fisica divertenti ma molto educativi. Tu ed io chiameremo i fulmini, faremo esplodere un barattolo di latta vuoto e piegheremo un getto d'acqua dal rubinetto. Questi esperimenti divertenti sono molto interessanti ed emozionanti e, allo stesso tempo, ti aiuteranno a comprendere la natura fisica di alcune cose.

Inizieremo i nostri divertenti esperimenti chiamando i fulmini

Quelli fatti in casa si vedono meglio al buio. I giorni migliori per invocare i fulmini sono sereni e asciutti. Per fare questo, avrai bisogno di: un pettine di plastica, un maglione o uno straccio di lana, una maniglia o un telaio della porta in metallo.

Per chiamare il fulmine, è necessario:

1. Strofina il pettine con movimenti rapidi su un maglione di lana o uno straccio di lana per trenta secondi. Il pettine si caricherà.

2. Avvicinare molto, molto il pettine alla maniglia o al telaio della porta senza toccarlo. Vedrai un lampo saltare tra di loro, proprio come un fulmine che corre da una nuvola al suolo.

Continuiamo i nostri divertenti esperimenti facendo esplodere un barattolo di latta vuoto

Per effettuare questa operazione avremo bisogno di: una lattina per bevande in alluminio vuota con apertura ad anello, una pinza da cucina, una ciotola capiente o piena a metà acqua fredda lavello, cucchiaio, fornello.

Per far esplodere una lattina vuota, devi:

1. Riempi una grande ciotola con acqua fredda o riempi il lavandino a metà.

2. Controllare che le pinze tengano saldamente lo stampo.

3. Versa due cucchiai d'acqua nel barattolo.

4. Con l'aiuto di un adulto, posiziona il barattolo sul fuoco e fai bollire l'acqua.

5. Dopo che il vapore è fuoriuscito dalla lattina per venti secondi, afferrare la lattina con le pinze, con il palmo rivolto verso l'alto.

6. Porta rapidamente il barattolo acqua fredda, capovolgetelo (con molta attenzione per non gocciolare addosso l'acqua bollente) e abbassate la parte superiore del barattolo appena sotto il livello dell'acqua fredda.

7. Guarda cosa succede!

Il vapore spinge l'aria fuori dalla lattina. Quando la teglia si raffredda, il vapore torna ad essere molto piccole quantità acqua. La pressione dell'aria dall'esterno della lattina la comprimerà verso l'interno. Senza aria all'interno della lattina che spinga verso l'esterno sulle pareti, questa pressione “fa esplodere” la lattina.

La pressione atmosferica è molto più grande di quanto pensi: guarda come crolla la lattina!

Concludiamo i nostri divertenti esperimenti piegando il getto d'acqua sotto il rubinetto

E ancora, ci servono un pettine di plastica e un maglione di lana o uno straccio.

1. Aprire leggermente il rubinetto in modo che le gocce si trasformino in un flusso sottile e continuo.

2. Strofinare retro pettina qualcosa di lana.

3. Tenere il pettine verticalmente e avvicinare la parte posteriore all'acqua.

4. L'acqua si piegherà verso il pettine.

Acquisisce una carica elettrica. Quindi inizia ad essere attratto da oggetti che hanno carica opposta.

Puoi strofinare i palloncini e provare altri oggetti di plastica, ad es. bottiglie di plastica e sacchetti di plastica. Prova a utilizzare anche altri tessuti, soprattutto quelli soffici e setosi.

Fai volare la tua nave attraverso una grotta, schivando il fuoco nemico. Tuttavia, ben presto ti rendi conto che ci sono troppi nemici e sembra che questa sia la fine. Nel disperato tentativo di sopravvivere, premi il pulsante. Sì, sullo stesso pulsante. Quello che hai preparato per un'occasione speciale. La tua nave si carica e lancia fulmini mortali contro i tuoi nemici, uno dopo l'altro, distruggendo l'intera flotta nemica.

Almeno questo è il piano.

Ma come fai esattamente, come sviluppatore di giochi, rendere un effetto del genere?

Generazione di fulmini

A quanto pare, generare un fulmine tra due punti può essere un compito sorprendentemente semplice. Può essere generato come segue (con un po' di casualità durante la generazione). Di seguito è riportato un esempio di semplice pseudo-codice (questo codice, come tutto in questo articolo, si riferisce a un fulmine 2D. Di solito questo è tutto ciò di cui hai bisogno. In 3D, genera semplicemente il fulmine in modo che i suoi offset siano correlati al piano della telecamera. Oppure puoi generare un fulmine a tutti gli effetti in tutte e tre le dimensioni: la scelta è tua)

SegmentList.Add(new Segment(startPoint, endPoint)); offsetAmount = scostamento massimo; // spostamento massimo della parte superiore del fulmine per ogni iterazione // (un certo numero di iterazioni) per ogni segmento in segmentList // Esaminiamo l'elenco dei segmenti che erano all'inizio dell'iterazione corrente segmentList.Remove(segment ); // Questo segmento non è più richiesto midPoint = Average(startpoint, endPoint);

// Sposta midPoint di un importo casuale nella direzione della perpendicolare midPoint += Perpendicular(Normalize(endPoint-startPoint))*RandomFloat(-offsetAmount,offsetAmount);

// Crea due nuovi segmenti, dal punto iniziale al punto finale // e attraverso un nuovo segmento centrale (casuale) segmentList.Add(new Segment(startPoint, midPoint));

segmentList.Add(new Segment(midPoint, endPoint));

Direzione = Punto medio - Punto iniziale; splitEnd = Ruota(direzione, casualePiccoloAngolo)*lunghezzaScala + punto medio; // lengthScale è meglio prendere< 1. С 0.7 выглядит неплохо. segmentList.Add(new Segment(midPoint, splitEnd));

Quindi, nelle iterazioni successive, anche questi segmenti vengono divisi. Sarebbe anche una buona idea ridurre la luminosità del ramo. Solo il fulmine principale dovrebbe essere alla massima luminosità, poiché è l'unico collegato al bersaglio.

Ora appare così:

Ora sembra più un fulmine! Beh... almeno la forma. Ma per quanto riguarda tutto il resto?

Aggiunta di luce

Il sistema originale sviluppato per il gioco utilizzava travi arrotondate. Ogni segmento di fulmine è stato renderizzato utilizzando tre quadranti, ciascuno con applicata una texture leggera (per farlo sembrare una linea arrotondata). I bordi arrotondati si intersecano per formare giunti. Sembrava piuttosto buono:

... ma, come puoi vedere, si è rivelato piuttosto luminoso. E, man mano che i fulmini diminuivano, la luminosità non faceva altro che aumentare (man mano che gli incroci si avvicinavano). Quando si tenta di ridurre la luminosità, è sorto un altro problema: le transizioni sono diventate Molto visibili come piccoli punti lungo l'intera lunghezza del fulmine.
Se hai la possibilità di eseguire il rendering di un fulmine su un buffer fuori schermo, puoi renderizzarlo applicando la fusione massima (D3DBLENDOP_MAX) al buffer fuori schermo e quindi aggiungere semplicemente il risultato allo schermo principale. Ciò eviterà il problema sopra descritto. Se non hai questa opzione, puoi creare un vertice tagliato dal fulmine creando due vertici per ciascun punto del fulmine e spostando ciascuno di essi nella direzione della normale 2D (la normale è perpendicolare alla direzione media tra i due segmenti che vanno a quel vertice).

Dovrebbe assomigliare a questo:

Animare

E questa è la cosa più interessante. Come animiamo questa cosa?

Dopo aver sperimentato un po', ho trovato utile quanto segue:

Ogni fulmine lo è in realtà due un fulmine alla volta. In questo caso, ogni 1/3 di secondo, uno dei fulmini termina e il ciclo di ciascun fulmine è di 1/6 di secondo. Con 60 FPS sarà simile a questo:

Fotogramma 0: Lightning1 viene generato alla massima luminosità
Fotogramma 10: Lightning1 viene generato a luminosità parziale, Lightning2 viene generato a luminosità completa
Fotogramma 20: Il nuovo lampo1 viene generato con la massima luminosità, il lampo2 viene generato con la luminosità parziale
Fotogramma 30: Il nuovo lampo2 viene generato alla massima luminosità, il lampo1 viene generato alla luminosità parziale
Fotogramma 40: Il nuovo lampo1 viene generato alla massima luminosità, il lampo2 viene generato alla luminosità parziale
Ecc.

Cioè, si alternano. Naturalmente, una semplice dissolvenza statica non ha un bell'aspetto, quindi ha senso spostare leggermente ogni punto in ogni fotogramma (è particolarmente interessante spostare di più i punti finali: rende tutto più dinamico). Di conseguenza otteniamo:

E ovviamente puoi spostare gli endpoint... diciamo se stai mirando a spostare obiettivi:

E questo è tutto! Come puoi vedere, realizzare una cerniera dall'aspetto accattivante non è così difficile.