Что способна пробить молния?
Казалось бы в разряде молнии сосредоточена колоссальная энергия, способная нанести большие механические повреждения любому объекту на своем пути. На деле реальная опасность не так уж велика. На рис. 1 фотография стального наконечника флагштока с Останкинской телебашни со следами многочисленных ударов молнии (размер изображения близок к истинному).
рис. 1. Фотография стального наконечника флагштока с Останкинской телебашни со следами оплавлений от контакта с молниями
Габариты каверн не слишком впечатляют. Их глубина близка к 1 мм, диаметр не больше 10 мм. Причина в том, что почти вся энергия молниевой вспышки рассеяна по ее каналу длиной в несколько километров. В металл поступает совсем малая доля, что выделяется в тонком приэлектродном слое с напряжением 10 – 12 В. Умножьте эту величину на заряд молниевой вспышки (максимум 300 Кл), получится энергия, потраченная на нагрев и плавление, примерно ∆ W e = 3000 Дж. На что это годится? Это годится на то, чтобы расплавить приблизительно 3 г металла, если этим металлом является сталь.
Поэтому в молниезащите во всех нормативных документах без исключения существует и записано такое правило: если у вас есть поверхность толщиной в 4 мм для стали, то эта поверхность ни при каких обстоятельствах не проплавится насквозь и не перегреется с внутренней стороны. Такую поверхность можно считать абсолютно безопасной для удара молнии. Ток молнии распределится по этой поверхности и ничего не произойдет.
рис. 2. Фотография колпака с макушки здания здания Капитолия штата Иллинойс
На рисунке 2 изображен колпак с макушки здания здания Капитолия штата Иллинойс (данные не проверялись, информация взята из открытого источника) с несколькими отверстиями, полученными в результате попадания молний. Можно предположить, что толщина метала данного колпака врядли превышает 2 мм.
Обращайтесь в наш Технический центр ZANDZ за консультациями и бесплатной помощью в расчетах систем молниезащиты или заземления любой сложности!
Хотите получать избранные новости о молниезащите и заземлению раз в 3-4 недели?
Зарегистрируйтесь и автоматически получайте email-рассылку с подборкой.
Все новости публикуются в наших группах в мессенджерах и в социальных сетях.
[ Новостной канал в Telegram ]
Может ли гроза ударить в дом
Дом всегда считался надежным тылом и убежищем от любых невзгод. Чтобы он таким оставался и дальше, важно обеспечить его полную безопасность, в том числе и от воздействия природных явлений. Удары молнии нередко попадают в жилые дома. Особенно это явление наблюдается в загородном частном секторе. Анализируя свое жилье, многих интересует вопрос: может ли гроза ударить в дом, который стоит среди других частных построек? И если может, как это предотвратить?
Почему молния попадает в дом?
Ответ на этот вопрос находится в природе стихии. Как явление, молния – это разряд электрической энергии, который образуется в паровых массах. Облака электризуются вследствие движения над поверхностью земли, которая имеет определенное магнитное поле. Из закона об электромагнитной индукции следует, что изменение магнитного проводника (паровая масса облака является проводником), в нем генерируется электрическая энергия, по сути, являющаяся преобразованной энергией, затраченной на перемещение облака (вытекает из принципа закона сохранения энергии). Как результат, большой заряд, хранящийся в облаках, при соприкосновении с зарядом противоположного полюса (земля выступает нулем или минусом), начинает высвобождаться и образовывать электрическую дугу, которую и называют молнией.
Суть явления отвечает на вопрос: может ли гроза ударить в дом? Ведь дом, как конструкция, которая стоит на земле, передает ее отрицательный потенциал, что и привлекает заряды, переносимые в облаках. Во время дождя промокшие стены и кровля являются хорошим проводником, на который и может пробить молния. Для предотвращения этого, используются различные системы громоотводов. Однако даже защищенный дом может пострадать от попадания разряда.
Существуют линейные молнии и шаровые. Если первый тип относительно легко контролировать с помощью системы заземления, то второй – это несколько другое явление. Такой разряд представляет собой огненный шар, состоящий из горящих газов, переносящий высокий электрический заряд. Характерное отличие шаровой молнии от линейной – это возможность взрываться с необычным громким треском. Также она может перемещаться не к проводнику с противоположным зарядом, а по направлению воздушного потока. Поэтому для защиты от такой угрозы системы заземления будет недостаточно. Обычно шаровую молнию привлекают сквозняки, образующиеся при открытых форточках, дверях и окнах.
Что делать, чтобы гроза не ударила в дом?
Для того чтобы надежно защитить свой дом от стихии, любого из типов ее проявления, необходимо выполнить ряд следующих действий:
Чтобы закрыть плотно форточки или выключить приборы, помощь не нужна, но для создания рабочей молниезащиты требуются специальные навыки и знания. Кроме того, монтаж дополнительный автоматов в электрическом щитке, а также выбор их мощностей тоже нельзя сделать правильно, если не иметь достаточно знаний и навыков. Даже при сильном желании лучше за такую работу не браться, потому как неверно выбранные характеристики автоматов или деталей заземлителя могут сыграть свою злую шутку, не сработав в нужный момент.
За помощью можно обратиться к специалистам, способным не только провести расчеты, но и выполнить полную сборку системы. Мастера компании «МЗК-Электро» всегда рады помочь защитить дом от грозы. Опыт работы и современные технологии помогают выполнять работу качественно и всегда в срок.
Интересные материалы по этой теме:
Последствия попадания молнии в человека. Факты и вымыслы
Молния как оружие
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.
10 наивных вопросов физику о грозе
Молния пирсинг «не заметит»
– Запросто. Сила тока в разряде молнии – 10 – 20 тысяч ампер. (Для сравнения, работающему утюгу достаточно всего 6 ампер). При таком разряде все белки в теле сворачиваются – и человек погибает, можно сказать, что он варится заживо. У меня на даче было дерево, пострадавшее от удара молнии: жидкость, находящаяся между корой и древесиной, мгновенно превратилась в пар, и со ствола сорвало всю кору.
2. Где безопаснее во время грозы: в лесу или в поле?
3. Что будет, если молния ударит в самолет?
– Такое происходит достаточно часто, и в большинстве случаев на самолет это никак не влияет. Как и в ситуации с автомобилем.
4. Зачем во время грозы выключать из розетки холодильник и телевизор?
– Разряды молнии нередко попадают в линии электропередачи, возникают скачки напряжения. Приборы не выдерживают этого и сгорают.
5. Может ли молния ударить в зонтик?
– Если вы находитесь в городе, это маловероятно: здесь много высоких зданий, которые молния поразит с гораздо большим удовольствием. А вот если вы идете через поле – зонтик лучше сложить и лечь на землю.
6. Можно ли во время грозы говорить по мобильному телефону? Многие уверены, что нельзя.
– Я считаю, что можно. Излучение телефона крайне невелико, и оно неспособно существенно повысить электропроводность воздуха вокруг себя и притянуть молнию.
7. Нужно ли во время грозы снимать пирсинг? Ведь сережки металлические, а молния любит металл.
– Не нужно. Крошечное украшение никакой роли не играет.
8. Говорят, что ученые до сих пор не поняли, что такое шаровая молния.
– Это правда: есть много гипотез, но до сих пор никто точно не знает, из чего она состоит и отчего возникает. Есть химическая теория. По ней шаровая молния – это реакция горения газа. Есть плазменные теории, якобы молния – это сгусток плазмы. Но точного ответа нет.
9. Почему от шаровой молнии нельзя убегать?
– По одной из версий, она перемещается благодаря воздушным течениям. Если вы рванете к двери, возле вас образуется завихрение воздуха, и молния «побежит» за вами. Поэтому лучше стоять неподвижно, ожидая, пока она улетит. А если двигаться, то медленно и плавно.
10. По народному поверью, человека, в которого ударила молния, нужно закопать в песок, чтобы разряд ушел в землю. В этом есть смысл?
– Никакого. Разряд и так мгновенно уходит в землю – это происходит за сотые доли секунды. Лучшее, что вы можете сделать, – поскорее вызвать скорую помощь.
Оказывается, шаровая молния – не такое уж и редкое явление. «Знаменка» разыскала белорусов, которым довелось встретиться с ней лицом к лицу.
Это было похоже на взрыв
Гомельчанка Ирина Напалкова встретилась с молнией в далеком детстве, но помнит об этом до сих пор:
Несмотря на случившееся, грозы Ирина не боится:
– Правда, если слышу раскаты грома, стараюсь не расчесываться и не шить – верю в то, что металлические предметы могут притягивать молнию.
Никаких экстрасенсорных способностей с той самой встречи у героини не появилось.
– Интуиция у меня действительно хорошая, но с молнией это никак не связываю.
Даже испугаться не успела
Минчанка Александра Исакова, на тот момент семилетняя школьница, отдыхала в деревне у бабушки недалеко от Бобруйска.
– Гроза заканчивалась, мы с бабушкой и тетей открыли окна, чтобы глотнуть свежего воздуха. Вдруг в зал залетел небольшой шар – сантиметров 15 в диаметре. Он издавал бело-голубое свечение, слегка потрескивал и двигался по комнате – медленно и хаотично. В эту же минуту выключился свет, перестал работать телевизор – прямо как в фильме ужасов. В итоге молния полетала по залу минуты три и ушла тем же путем, что и появилась, – через форточку.
Александра вспоминает, что тогда, в детстве, даже не успела толком испугаться. А уже потом, прочитав, какие беды порой причиняют шаровые молнии, поняла, что они легко отделались:
– Это чудо, что она ничего не сожгла и никому не навредила. Я читала, что от таких молний у людей бывают жуткие ожоги. Встретиться с ней во второй раз я бы точно не хотела.
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!
