Грозовой фронт над Ижевском: как защитить себя и технику

Гроза в поле. Фото: Михаил Новоселов

Летом грозы в Удмуртии – привычное явление. Мало кто задумывается, что молнии бывают разные: некоторые бьют снизу вверх, способны испускать гамма-излучение, проникать сквозь стены зданий и образовывать под землей стекловидные структуры. Обо всех особенностях этого природного явления мы поговорили с Булатом Сибгатуллиным, кандидатом технических наук, доцентом кафедры «Электротехника» ИжГТУ имени М. Т. Калашникова.

Булат Сибгатуллин, к.т.н., доцент кафедры «Электротехника» приборостроительного факультета ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. Фото предоставлено экспертом

Мощный разряд

Молния – впечатляющее и мощное явление природы, связанное с накоплением электрического заряда в атмосфере.

Все начинается в грозовых облаках, где капельки воды, льдинки и снежинки сталкиваются друг с другом, создавая электрические заряды. Верх облака накапливает положительный заряд, низ – отрицательный. Когда разность потенциалов достигает критического уровня, воздух теряет изоляционные свойства и возникает электрический разряд – та самая ослепительная вспышка, которую мы называем молнией.

Молния бывает двух видов: внутриоблачная и наземная. Оба типа представляют собой мощные электрические разряды длиной до нескольких километров.

«Во время разряда молнии напряжение может достигать 100 миллионов – 1 миллиарда вольт, а сила тока – до 200 тысяч ампер, но эти значения – пиковые и встречаются крайне редко. Более типичные средние значения: напряжение – около 20–30 миллионов вольт, сила тока – порядка 50 тысяч ампер. Исходя из средних показателей, пиковая мощность одного разряда составляет около 1 ГВт. Для сравнения: суммарная электрическая мощность Ижевских ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 – около 640 МВт, то есть энергия одной молнии может превышать выработку электростанций города почти в полтора раза», – объясняет Булат Сибгатуллин.

Интересно, что благодаря молнии человек в принципе прознал об электричестве. Древние люди во время грозы ломали голову, что же вызывает этот огненный удар неба.

Часто кажется, что молния бьет сверху вниз, однако примерно в 10% случаев все наоборот: разряд стартует от высоких сооружений – телебашен, вышек, антенн – и движется вверх к облаку. Такое чаще всего встречается в крупных городах и индустриальных районах.

В суд за громоотвод

Каждое лето, когда гремит гром и сверкает молния, большинство из нас не думает о защите зданий, линий электропередач и людей, обеспечиваемой простым устройством – громоотводом. Его изобрел Бенджамин Франклин в 1752 году. Но внедрение встретило сопротивление религиозного сообщества, видевшего в нем нарушение воли Божьей.

Михаил Ломоносов и Георг Рихман проводили эксперименты с «громовой машиной». Во время одного из опытов летом 1753 года произошел несчастный случай: во время грозы ученый Георг Рихман погиб от удара шаровой молнии.

В 1783 году во французском городе Сент-Омер владелец дома установил громоотвод, вызвав негодование местных жителей, посчитавших это нарушением порядка мироздания. Противники требовали демонтировать конструкцию. Молодой адвокат Максимилиан Робеспьер защищал новшество, убедив суд оставить громоотвод – продемонстрировал плюсы научного подхода над суевериями. Этот эпизод принес начинающему юристу общественную известность и стал символом победы науки над предрассудками.

Молниеотвод – один из лучших способов защитить объекты от молнии. Однако это лишь элемент большой системы молниезащиты, включающей расчеты, передовые материалы и знание физики атмосферы. Эксперт подчеркивает обязательность установки молниезащиты на гражданских и промышленных сооружениях, особенно высотных зданиях, оборудованных специальными приемниками, тоководами и заземляющими устройствами.

Виды молний

Цвет молнии определяется составом и состоянием воздуха. Фиолетовую и розовую молнии чаще видят в грязном городском воздухе, синие и голубые – в гористой местности или влажной среде, оранжевую и красную – низко над горизонтом, особенно вечером или в пыльных бурях. Хотя цвет не влияет на силу разряда, он служит косвенным показателем качества атмосферы, включая влажность и содержание примесей.

Вулканические молнии возникают в облаках вулканического пепла и льда, создающих статическое электричество. Шаровая молния – редкий феномен: светящийся шар, живущий секунды, иногда проникающий в помещения. Ее природа частично известна науке, но механизмы появления окончательно не выяснены.

Шаровая молния. Фото: сгенерировано нейросетью

Гамма-всплески – это интенсивные, короткие выбросы гамма-излучения, сопровождающие наиболее сильные удары молний. Их фиксируют искусственные спутники: они направлены вверх, в сторону космического пространства.

Как молния «работает» на планету?

Поверхность Земли обладает постоянным слабым электрическим полем (~100 В/м). Постоянные удары молний по всему миру (примерно каждые две десятых секунды) поддерживают глобальное электрическое поле планеты. Если молния попадает в сухой грунт или песок, высокая температура расплавляет почву, формируя фульгуриты – полые трубки из стекла, способные храниться тысячи лет.

Где мы сталкиваемся с «молнией» в быту?

«Молния» встречается и в повседневной жизни:

1. Плазменный шар – декоративная лампа, создающая миниатюрные молнии при касании пальцами. Ваше тело временно включается в цепь, притягивая разряды.

Плазменный шар. Фото: сгенерировано нейросетью

2. Пьезозажигалка – простое устройство, генерирующее искру напряжением в несколько тысяч вольт за счет сжатия пьезоэлемента. Каждый щелчок создает маленькую, но настоящую молнию.

3. Статическое электричество проявляется, когда снимаешь одежду и чувствуешь небольшой удар током. Напряжение может доходить до десятков киловольт, но слабый ток делает разряд безопасным. Как и молния, статика возникает, когда высокое напряжение преодолевает воздушный барьер, вызывая искровой разряд. Разница лишь в масштабе: длина канала молнии измеряется километрами, а статической искры – миллиметрами.

Как действовать во время грозы

Эксперт напоминает, что молния крайне опасна и непредсказуемо ведет себя. Дома важно избегать контакта с электричеством, водой и металлическими объектами. Отключите приборы, откажитесь от душа и мытья посуды. На улице держитесь подальше от деревьев, водоемов и металла, лучше укройтесь в машине – кузов защитит вас, распределяя заряд вокруг автомобиля.

Если слышится гром вслед за молнией меньше чем через 10 секунд, значит гроза близко – менее трех километров. Каждые три секунды задержки означают дополнительный километр расстояния. После близкого удара молнии немедленно покиньте зону поражения, поскольку повторный удар возможен. Пострадавшему необходима срочная помощь: ток быстро уходит из тела, так что можно смело приступать к реанимации и вызывать медиков.

«Молния – это не просто природное зрелище. Это реальный, смертельно опасный разряд, который может ударить без предупреждения и за секунды вывести из строя технику, навредить человеку или даже спровоцировать пожар. Соблюдайте элементарные меры предосторожности – это спасает жизни», – говорит Булат Сибгатуллин.

Подписывайтесь на «КП-Ижевск» в Telegram, ВКонтакте, и читайте нас там, где удобно!

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

Где рыба вкуснее: 13 июля отмечается День рыбака

Тело утонувшего подростка нашли в Ярском районе 13 июля

Ночной пожар 13 июля в Сарапуле унес жизни двух мужчин