Гнев небесный: Почему молния бьет в людей и можно ли ею управлять
Молния – одно из самых пугающих и удивительных природных явлений. Физики раскрыли природу молнии, но изучение этого явления продолжается. Как молния выбирает, куда ударить? Почему она бьет в людей? Как от молнии защищают самолеты и высочайшие небоскребы? Удалось ли кому-нибудь научиться управлять молнией? На эти и другие вопросы ответили эксперты программы «Знаете ли вы, что?» с Алексеем Иванченко на РЕН ТВ.
Почему молния бьет в людей и что оставляет на память
13 марта. Индия. Во время грозы четверо сотрудников парка решили спрятаться от дождя под деревом. Они не ожидали, что именно их укрытие для мощного удара выберет молния. К счастью, они остались живы, но сильно пострадали. Один в коме. Трое как после контузии. Случаи удара молнии в людей хорошо известны и в России. Лето 2020 года. Во время тренировки молния настигла юного футболиста Ивана Заборовского. Футболка вспыхнула как факел, бутсы обуглились. Но спортсмен выжил.
У многих выживших счастливчиков в память о молнии на теле остаются особые отметины. Их называют фигурами Лихтенберга.
По статистике, шансы умереть от удара молнии и от падения с кровати примерно равны. На каждые 2 миллиона человек 1 случай. Но почему молния выбирает человека в качестве мишени?
«Молния видит в человеке, так скажем, ниточку, за которую можно потянуть и намного быстрее добраться до этой самой земли, ведь мы достаточно хорошие проводники электрического тока, а воздух, наоборот, нет, в нём не так много заряженных частиц, а ведь именно они проводят это самое электричество. А в нас этих заряженных частиц очень-очень много, а электричество всегда побежит туда, где сопротивления намного-намного меньше», — объясняет физик Игорь Шепель.
Люди-громоотводы
В большинстве случаев после удара молнии люди выживают. Погибают чаще всего те, у кого слабое сердце или сосуды. Они просто не выдерживают напряжения. Остальных молния оглушает, обжигает, калечит, но не убивает.
«Если мы будем вспоминать про такие случаи, как неоднократное даже попадание молнии… Был американский егерь Рой Салливан, который семикратно смог выжить после попадания молнии», — рассказывает кандидат медицинских наук Елена Андриевская.
Американец Рой Салливан вошел в книгу рекордов Гиннеса как человек–громоотвод. 7 зарегистрированных поражений меньше чем за 30 лет. Каждая встреча с природным явлением оставляла на теле мужчины увечья. Но не убивала. Феномен ученые объясняют тем, что Рой Салливан жил в грозоопасной местности, к тому же работал смотрителем национального парка и часто бывал на открытой местности или рядом с деревьями во время грозы. Такое стечение обстоятельств превратило скромного егеря в настоящую легенду.
Как молния выбирает цель
Что такое молния? Вообще-то каждый из нас может её создать в домашних условиях. Если долго и упорно тереть пластиковой расчёской о волосы, то рано или поздно можно услышать потрескивание, а волосы наэлектризуются. Мы называем это статическим электричеством. Чтобы оно появилось, нужно что-то обо что-то потереть. Именно так и рождаются молнии. В грозовых тучах скапливается очень много воды. Эти мельчайшие капельки воды трутся друг о друга и в результате возникает статическое напряжение.
Как защищают самолеты и небоскребы
Очень часто молнии попадают в самолёты, но пассажиры лайнеров этого даже не замечают. Хотите знать почему? В самолётах предусмотрена специальная защитная капсула. Молния бьёт в корпус, но особый металлический каркас отводит электричество. Видео, где молния попадает в самолёт, всегда вызывает оживлённый интерес. Выглядит зловеще, но совершенно безопасно. Потому что у самолёта несколько степеней защиты от внезапного разряда электричества.
«У каждого самолета есть так называемые стекатели для статического электричества. Это чтобы самолет не привлекал к тебе молнию. Потому что потенциально это может быть искра, где эта искра выскочит, заранее сказать нельзя. В том числе она может выскочить где-нибудь там в районе топливной системы или гидравлической системы, то есть, где находятся пожароопасные жидкости. Потенциально это источник опасности», — рассказывает инженер-авиаконструктор Петр Савин.
Многоступенчатая пассивная защита от молний есть и у небоскребов. Мало кто знает, что их снабжают так называемыми токоотводами и особым образом заземляют.
«Прежде всего, начинается с самого шпиля, который больше ста метров, и дальше это всё постепенно расходится по токоотводам через колонны, которые идут по периметру башни. И доходит до фундамента через специальную сетку, переходит в сваи, ну и дальше уже непосредственно соприкасается с землёй. То есть это вот такая ступенчатая, скажем так, структура», — рассказывает главный инженер небоскрёба «Лахта-центр» Сергей Никифоров.
Один из самых ярких небоскрёбов Санкт-Петербурга «Лахта-Центр» и вовсе прозвали громоотводом северной столицы. Если над городом гроза – молния всегда бьёт в самую высокую точку здания, токоотводы гасят электрический разряд и уводят в землю.
«Длительная молния может вызвать пожар. Поэтому все здания необходимо ограждать. В последнее время придумали новые способы защиты. Одним из таких ноу-хау является лазерная пушка, которая стреляет по грозовой туче. В это время, когда лазерный луч большой мощности пронзает атмосферу, то молекулы воздуха ионизуются. Молния идёт по этому каналу. То есть, она обходит здания», — объясняет кандидат физико-математических наук Александр Борцов.
Возможно ли управлять молнией?
В наши дни учёные пытаются научиться искусственно создавать молнии и даже ловить их с помощью специальных ферм. В грозоопасных местностях одна из американских компаний уже построила несколько ловушек для природных электрических разрядов. Металлические конструкции притягивают молнии и накапливают электричество. Хотя технология сырая и требует доработки, это огромный прорыв. Впрочем, учёные по-прежнему считают, что управлять молниями практически невозможно. По легенде, за всю историю это удалось единственному человеку. Правда, Никола Тесла унёс свой секрет в могилу.
Инсайты инженерной мысли, история, научная аналитика и тайны нашей планеты – об этом и многом другом смотрите в выпусках программы «Знаете ли вы, что?» с Алексеем Иванченко! Каждый вторник в 23:30 на РЕН ТВ!
Ловцы молний. Необычные эксперименты с грозой
Добрый день, уважаемые читатели Хабра.
Я расскажу о своём необычном хобби. Нет, это не фото/видео охота за молниями. Я ловлю молнии в прямом смысле этого слова, запуская воздушного змея в грозовые тучи. Направляю энергию грозы в специальные схемы и устройства, чтобы проводить опыты.
Меня всегда вдохновляла красота и мощь молний. Сила тока в разряде молнии достигает 10-300 тысяч ампер, а напряжение — от десятков миллионов до миллиарда вольт. Мощность разряда — от 1 до 1000 ГВт. Вот было бы хорошо «приручить» эту энергию!
Хочу предупредить, не повторяй это дома! Я соблюдаю особую осторожность и хорошо знаю природу электрических явлений. Помни, поражение молнией смертельно.
Рождение идеи
Первое, что приходит на ум, это подвести к грозовой туче провод и разрядить заряд на землю. Но как поднять провод так высоко? Обдумав все возможные варианты я пришел к выводу, что это можно сделать с помощью воздушного змея. Еще до того как началась гроза я хорошенько испытал воздушного змея. Меня приятно обрадовала его подъёмная сила! Даже в небольшой ветер змей подымал достаточно тяжёлые грузы, а в сильный ветер его с трудом удавалось удержать за леску. Но провод змей высоко поднять не мог, так как уже 100 метров провода весило 2 кг и провод обладал большой парусностью — его сдувало ветром в сторону. Решено было заменить провод тонкой проволокой. Ничего, что проволока не выдержит огромный ток молнии и мгновенно сгорит, на месте проволочки образуется ионизированный канал, и по малому сопротивлению этого канала пройдет основной заряд молнии. Чтобы добиться минимального веса, парусности и как следствие максимальной высоты я использовал проволоку разной толщины: первые 100 метров от змея — самая толстая ≈0,3 мм, следующие 100 метров — тоньше, и так далее, чтобы она не порвалась под собственным весом. Леску, на которой я пускал змея тоже выбрал как можно тоньше — 0,25 мм. Змея она держала надёжно. Пробный запуск показал, что змей с проволокой способен взлететь на высоту 300 — 500 метров. Тучи конечно выше, но попробовать всё-таки стоит.
Первый опыт
Дождавшись грозовой погоды, мы бросаем все дела, прыгаем на скутер и летим на максимальной скорости под тучу. В то самое место, где сильнее сверкают молнии и гремит гром. Это настолько захватывающе, что сильный ветер и ливень для нас уже не помеха. Добравшись на место, мы разматываем 200 метров лески и укладываем её ровной линией на землю. Привязываем воздушного змея и ставим возле него баллон, вокруг которого аккуратно намотана проволока. Баллон ставим на изолированный ящик и заземляем его через измерительные токовые шунты, а также подсоединяем различные бытовые приборы, чтобы посмотреть, что с ними будет после разрушительной силы грозы. Как только змей начинает взлетать, мы убегаем на безопасное расстояние и наблюдаем за происходящим. Змей довольно не плохо взлетел, но молния никак не хотела в него попадать, хотя рядом громко громыхала. Мы пробовали ещё несколько раз в другом месте и опять неудачно. Стало ясно, что нужно что-то менять.
Ура! Нам удалось покорить грозу!
Молния вблизи, да еще и вызванная тобой, это действительно круто.
Тебе наверняка интересно, как же нам удалось поймать молнию? Увидеть место, куда ударила молния. Что же мы испытали, находясь в непосредственной близости от этой страшной стихии? И узнать, что случилось с нашим оборудованием после грозы. В этом ролике я подробно всё покажу:
Всего за 5 минут мы долетели домой и теперь можно спокойно изучить последствия удара молнии. Если рассмотреть видео, которое я заснял, по кадрам, то можно заметить искры, которые расходятся кольцами от телевизора — это магнитной индукцией сорвало оставшиеся витки проволоки с бутылки. Потом видно как молния перескочила на антенну телевизора и мгновенно её испарила! Молния вышла из переключателя каналов в землю, оплавив его как после сварки. Провод от аккумулятора отгорел. Расплавленной земли в месте где ударила молния, я почему-то не увидел. Может мне попалась слабенькая молния. Но зато обнаружил три отверстия на земле, вокруг которых выгорела трава. Получается, что молния вошла в землю в трёх разных местах, одно возле переключателя каналов телевизора, а другие в метре от телевизора. Почему так произошло? Может быть была серия молний и каждая ударила в новое место? А что же случилось с телевизором? К моему удивлению кинескоп не взорвался, на нем появились какие то странные пятна. Задняя стенка слетела, оплавилась и покрылась пузырьками. Антенна полностью испарилась, остался только пиптык. Плата покрылась странным фиолетовым налётом и много дорожек перегорело. Из динамика вырвало мембрану. А вот аккумулятор жалко. Хоть он и находился в стороне и в него не было прямого попадания молнии, он оплавился и потрескался и полностью разрядился. После полной зарядки, к моему удивлению, он заработал нормально. И трещины оказались не сквозными — заплавленными изнутри.
Теперь главный секрет молнии разгадан. А во что ты хотел бы разрядить грозу? Напиши в комментариях и мы сделаем это.
А почему бы нам не получить шаровую молнию?
Недавно я увидел, как ученые в лабораторных условиях получают шаровые молнии. Они погружают в воду электрод и подают на него высоковольтный импульс, в результате вылетает шаровая молния, которая за доли секунды гаснет. В этот раз я решил провести более масштабный эксперимент. Я погрузил массивный электрод в реку и подал на него грозовой разряд, подсоединив его через провод к воздушному змею, взлетающему к грозовой туче. Но что-то пошло не так. Провод начал искрить, после чего змей зашипел и засветился ярким голубым свечением. Из него начала опускаться светящаяся лента и как только она соприкоснулась с землёй, с оглушительной мощью ударила молния. Я так и не понял, что за странное природное явление я наблюдал! Молния ударила почему-то не в реку, а в берег, оставив выжженный след на земле:
Жаль, что фотоаппарат, который снимал на видео воздушного змея, выключился и не заснял то, как он светился. Вообще, заснять молнию близко, не такая уж и лёгкая задача. От мощного электромагнитного импульса фотик зависает, а флешка из него не читается. Но одна камера оказалась более выносливой и не разу не выключилась за время съёмок. Но тут я столкнулся с другой трудностью. Вспышка молнии вблизи выглядит очень ярко, как тысяча дуг от сварочного аппарата. Камера не успевает подстроить экспозицию и ослепляется, из-за чего кадр с молнией получается засвеченным. Уменьшение экспозиции и спортивный режим съёмки тут не помогают. Конечно в идеале грозовые явления нужно снимать скоростной камерой, но стоимость такой камеры просто шокирует: Sony NEX-FX700R которая способна снимать 960 кадров в секунду, стоит 7000$, а Fastec TS3Cine на 10000 кадров в сек. стоит 30000$. Даже на списанную камеру в убитом состоянии я не скоро насобираю деньги. Может ты знаешь, чем можно заснять качественно грозовые явления? Делись своими идеями. Буду рад любой помощи.
Самое интересное и необычное впереди
Жаль, но сезон гроз закончился. А ещё так много идей осталось не выполненных. Ну а пока на улице холода, самое время хорошенько подготовится к следующему сезону. Я уже готовлю десяток усовершенствованных установок для ловли молний. Проволочка будет подыматься с помощью модельного ракетного двигателя, что даст значительный прирост в высоте. Управление запалом будет дистанционное, что повысит безопасность. Все необходимые приборы и проволока будут заранее закреплены в каждой установке так, что выехав на место, не придётся терять драгоценного времени. Готовлю подходящую видеоаппаратуру, чтобы качественно заснять молнию в полный ракурс. Получить SLOW-MO кадры удара молнии в:
— дерево;
— баллон с газом;
— телефон nokia;
— работающую микроволновку;
— и многое другое (предложи в комментариях).
Чётко и не засвечено заснять шаровую молнию и если повезёт, другие редкие грозовые явления. Получить фульгурит. Ещё хочу провести целый ряд опытов с энергией молнии. Сейчас изучаю эту тему в интернете, чтобы хорошо подготовиться к таким экспериментам. Может повезёт и удастся открыть что-то новое!
Ужасы нашего городка
В этом сезоне планировалось гораздо больше, но в нашем городе не всё так просто: при первых запусках змея, приходилось осматриваться, ни едет ли танк или БТР, опасаясь, чтобы военные нас не приняли за разведчиков. Следующий опыт проводился под конкретную бомбёжку, и когда грохнула молния в наш телевизор мы не на шутку перепугались военных, которые нашу молнию могли принять за вражескую армию! И мы, как сумасшедшие, бежали лесом напролом оттуда домой. Моего друга поймали люди с автоматами, забрали телефон, уложили в багажник и увезли в неизвестном направлении. Нам повезло, его не захватили в плен. Последний наш опыт с шаровой молнией проходил в посадке усеянной неразорвавшимися снарядами. Мы попросили сапёров, разминирующих дома, чтобы они разминировали посадку, но они категорично отказались туда идти, сказав, что в посадке работают снайпера. Их не убедили наши слова, что мы там были и снайперов не видели.
Большинство опытов проводилось ещё в начале лета, но разместить видео и написать эту статью удалось совсем недавно. Мы живём в Луганске на Востоке Украины и в результате обстрелов полумиллионный город почти три месяца полностью оставался без света, интернета и вообще без какой либо связи.
На этом у меня всё. В следующем сезоне ожидай гораздо более грандиозных экспериментов от меня. Будь осторожен в грозу. Не забудь поделиться своими идеями в комментариях, твой опыт и знания важны для нас!
Молниеносная атака: как выжить в грозу
В Закарпатской области на западе Украины три туриста пострадали от удара молнии. Им повезло — остались живы, но случаев гибели во время грозы немало. Эксперты до сих пор не пришли к единому мнению о том, как реагируют молнии на мобильные телефоны, не могут предсказать появление и поведение шаровых молний. Однако существуют общие правила безопасности, которые позволят уберечь себя во время непогоды. Подробнее — в материале «Известий».
Как убивает молния
Инцидент с туристами в Закарпатье произошел в районе горы Круглой Боржавского хребта. Молния ударила в районе одного из маршрутов, по которому передвигалась группа из восьми человек. На место происшествия выехали специалисты, которые спустя три часа нашли пострадавших. Трех человек отправили в поселок Межгорье, где передали медработникам.
Жительницу села Кунакбаево Республики Башкортостан гроза застала на пляже реки Стерля 22 июля. 38-летняя женщина от разряда молнии скончалась на месте происшествия. В тот же день от удара молнии загорелись дома в селах Нагаево, Иглино и Шакша. А в конце июня в том же регионе погибла в разгар непогоды жительница Стерлитамака, которая находилась в лесу. В Воронеже неделю назад от удара молнии погиб мотоциклист. Гроза застигла его в поле. В Свердловской области от удара молнии погибли сразу два человека: они укрылись от грозы в беседке на берегу озера.
Еще страшнее инцидент произошел в Индии, где от удара молнии погибли сразу 11 человек — они делали селфи под дождем на вершине сторожевой башни форта Амер XII века.
Опасны ли шаровые молнии
Свод правил поведения в грозу составлен в МЧС России. Ведомство отмечает, что грозы в центральной части страны наблюдаются обычно с мая по сентябрь, а на юге почти круглогодично.
При этом существуют не только обычные линейные или зигзагообразные молнии, но и шаровые — это светящийся шар, который плавает в воздухе над поверхностью земли и взрывается при столкновении с любым твердым предметом.
Впрочем, явление это очень редкое и практически неизученное. Некоторые ученые даже считают, что бояться такой встречи не стоит.
— Я за всю жизнь ни разу их не видел, а если бы увидел, то скорее обрадовался, потому что это зрелище красивое, — говорит «Известиям» кандидат физико-математических наук, доцент, преподаватель кафедры общей физики МФТИ Станислав Виноградов. — Даже больше красивое, чем опасное.
Он пояснил, что повторить шаровые молнии в лаборатории не удается, и пока не ясно, откуда у них столько энергии.
Как определить расстояние до грозы
Спасатели настоятельно рекомендуют уточнять прогноз погоды перед поездкой на природу и перенести путешествие на другой день, если ожидается гроза.
Если же вы уже на природе, то в первую очередь нужно определить примерное расстояние до грозового фронта. Это можно сделать по времени, прошедшем от вспышки молнии до раската грома. Свет мы видим почти мгновенно, а вот звук запаздывает — его скорость около 340 метров в секунду. Соответственно, если гром прогремел спустя три секунды после молнии, значит, это произошло примерно в километре от вас.
— Тут нужно учитывать, что расчеты будут очень примерные, — говорит Виноградов. — Ваше внутреннее чувство не очень точно определяет секунду. Кроме того, в случае с молнией речь идет не совсем о звуке, а об ударной волне. Но примерные вычисления возможны.
Другое дело, замечает ученый, что тот факт, что молния ударила в километре от вашего местонахождения, вовсе не означает, что в следующую секунду она не ударит рядом.
— Все зависит от размера грозового фронта — его протяженность может быть сотни метров, а может — десятки километров, — говорит Виноградов. — Надо посмотреть вверх: если над вами сильный дождь и небо совершенно закрыто, а облака очевидно грозовые, то может и ударить. Если небо чистое, то вряд ли дотянется.
В МЧС замечают, что задержка раскатов грома позволит также понять, удаляется грозовой фронт или приближается.
Чем опасен мобильный
Еще одно распространенное мнение — во время грозы нужно выключить смартфон. Это мнение сейчас многими учеными оспаривается. К слову, недавно известный детский доктор Евгений Комаровский на своем YouTube-канале заявил: информация о том, что телефон притягивает молнию, — это миф. И он не ожидал, что это настолько «плотно укоренилось в головах наших соотечественников».
Руководитель метеорологического отдела метеообсерватории МГУ, кандидат географических наук Павел Константинов в свою очередь замечает: пока студентов он обучает так, что говорить по телефону в грозу не нужно, как и ловить мобильную связь на вытянутой руке. Он отметил, что телефон в этой ситуации выступает как проводник.
Станислав Виноградов считает, что совершенно не важно, говорят по телефону или нет, включен он или нет.
— Телефон — это железка, и молнии все равно, работает ли эта железка или это вообще зонтик или ключи, — говорит он. — Когда молния попадает в какой-то объект, она крайне редко попадает в него прямо. Но, пролетая чисто случайно мимо, она создает такое поле вокруг себя, что из этого объекта в сторону молнии бьет так называемый встречный лидер и замыкает канал. Эта железка работает как затравка для встречного лидера, и если вы поднимаете ее выше, то немножко увеличиваете вероятность того, что рядом пролетит молния. Соответственно, если железка висит на поясе или спрятана в ботинок, то и вероятность этого уменьшается.
Он подчеркнул, что сама по себе вероятность удара молнией очень невелика, и работает телефон или нет — это совершенно не важно. Главное — не поднимать его высоко. При этом дома телефоном, как и любой другой техникой, можно пользоваться совершенно спокойно.
Как вести себя в грозу
В МЧС отмечают: срочно принимать меры предосторожности надо, когда за молнией сразу следует раскат грома. В сельской местности рекомендуется закрыть окна, двери, дымоходы и даже вентиляционные отверстия. В такой ситуации не рекомендуется растапливать печь, так как высокотемпературные газы, выходящие из печной трубы, имеют низкое сопротивление. Не следует говорить и по стационарному телефону, так как молния иногда попадает в натянутые между столбами провода.
Кроме того, не стоит близко подходить к электропроводке, молниеотводу, водостокам с крыш, антенне, не надо стоять рядом с окном. Бытовые приборы, телевизор — все, что работает от сети, — рекомендуется выключить.
Если непогода застала вас в лесу, укройтесь на участке с низкорослой растительностью — вблизи высоких деревьев, особенно сосен, дубов и тополей, прятаться не стоит. Нельзя находиться также в водоеме или на его берегу — напротив, надо от воды отойти и спуститься с возвышенного места в низину.
Что касается грозы в степи или поле, где укрытий нет (одиноко стоящие деревья — это ни в коем случае не укрытие!), то в МЧС замечают: ложиться на землю не надо — так электрическому току вы подставите все свое тело. Нужно сесть на корточки в ложбине, овраге или другом углублении, обхватив ноги руками.
Необходимо немедленно прекратить занятия спортом, а металлические предметы отложить в сторону. А вот из автомобиля лучше не выходить, разве что следует закрыть окна и опустить антенну радиоприемника.
Павел Константинов замечает: с точки зрения прямого удара молний городская улица безопаснее, чем улица в сельской местности. Однако в целом гроза в городе может быть даже опаснее, чем в пригороде.
— Во время московских ураганов несколько людей погибло из-за удара электрическим током, — напомнил он. — В грозу разрываются коммуникации, энергосистемы, из-за этого может пострадать человек.
