Cегодня 2 августа. Этим днем управляет Илья-пророк, могучий и властный, которого в древности уважали, почитали и даже немного побаивались. Илья-пророк был повелителем грозы и молнии. Недаром наши бабушки во время грозы говорят: «Это Илья Пророк на золотой колеснице в небе катается». Детям в старые времена рассказывали, что белобородый старец катается в грохочущей колеснице по небу и карает всех грешных своими огненными стрелами. Крестьяне же не работали в этот день в земле, опасаясь огненного наказания Ильи.

Мы то, конечно, знаем, что гроза – это не божье наказание за провинности, а вполне нормальное и давно изученное природное явление, и что бояться нужно не грома, а молнии. Вероятность умереть от удара молнии ничтожно мала, примерно, одна десятимиллионная доля вероятности. Конечно, от других явлений природы люди погибают гораздо в больших количествах, но не стоит пренебрегать этой опасностью и упускать из вида ее печальные последствия.

Что такое молния?

Молния – это мощный электрический разряд, температура которого почти в 5 раз больше температуры солнца. В мире каждую минуту образуется примерно 6000 молний. Она ударяет в предметы, которые находятся ближе к ней, и обладают большей проводимостью.

Удар молнии вызывает остановку сердца и дыхания, паралич, специфические ожоги на теле. Чаще всего от удара молнией возникает мгновенная смерть. Чтобы не стать жертвой стрел Ильи-пророка, нужно соблюдать несложные правила во время грозы.

Как можно предугадать начинающуюся грозу?

В начале, на небе образуются башнеобразные дождевые тучи, которые чаще всего надвигаются против ветра. Расстояние до грозы можно подсчитать по времени между вспышкой молнии и первым раскатом грома. Пауза, которая длится 1 секунду, равно 300-400 м, 3 секунды – 1 км. Чем меньше расстояние, тем опаснее приближающаяся гроза.
Если вы определили, что гроза движется именно в вашу сторону и уже достаточно близка, оцените, насколько ваше местонахождение безопасно:

Мокрая одежда и волосы повышают опасность поражения молнией

Находиться среди высоких деревьев гораздо опаснее, чем среди низкорослых

На глинистой почве находиться опаснее, чем, например, на каменистой

Безопаснее находиться в низине

Как уберечься от грозы:

1.Вы находитесь в лесу.

Не приближайтесь к деревьям, особенно одиноко стоящим. Не прячьтесь под ними, вы все равно вымокнете, это только увеличит риск удара молнии. Считается, что лучшими проводниками являются дуб и тополь. В таких деревьях как ель, лиственница или липа содержится больше масел, поэтому при прочих равных условиях вероятность попадания разряда в них все же меньше.

2. Вы находитесь в поле.

Самое безопасное положение в чистом поле во время грозы – это лечь в низине и укрыться. Нельзя подходить к камням и кустам, ни в коем случае нельзя стоять, так как в этом случае вы будете высшей точкой над поверхностью, что увеличивает ваши шансы «словить» смертоносный разряд. Не забывайте, что разряд, попавший в радиусе 30 метром от вас, не заземляется, и потому также опасен для вашей жизни. Отключите мобильный телефон, снимите и уберите серьги и цепочки в сумку.

В любом случае, находится одному в поле крайне опасно.

3. Вы в воде (река, озеро).

Если началась гроза, немедленно покиньте водоем. Вы единственный находитесь над поверхностью и притягиваете к себе разряды – смертельно опасно. Даже если молния ударит в стороне от вас, то ток распространится по воде молниеносно – летальный исход.

4. Вы находитесь дома.

Если вы дома, то находитесь практически в безопасности. Постарайтесь закрыть окна, двери, отключить от сети электроприборы (могут сгореть из-за скачков напряжения). Не прикасайтесь к металлическому душу, батарее, раковине (металл хорошо проводит ток).

5. Вы находитесь в автомобиле.

Закрывайте окна и считайте, что вы находитесь в полной безопасности. Если даже разряд ударит в машину, то напряжение пойдет по корпусу и уйдет по мокрым колесам в землю. Внутри металлического корпуса напряжение не образуется. Однако не стоит дотрагиваться до металлических ручек и сотового телефона, это может быть опасно. Желательно до грозы опустить антенну.

Помощь пострадавшему от удара молнии.

Единственно, что вы можете сделать, это вызвать бригаду скорой помощи. Вряд ли «далекий от медицины человек», сможет самостоятельно сделать искусственный массаж сердца, как рекомендуют многие пособия. Скорее, своими неумелыми попытками, вы можете только навредить и усугубить состояние. Уложите человека на спину, повернув голову набок, чтобы пострадавший не задохнулся запрокинутым языком.

Если реанимация не требуется, а человек всего лишь получил ожоги, то до приезда скорой помощи лучше не трогать пострадавшего, а лишь снять с него обожженную одежду и накрыть раневые поверхности.

Резюмируя все, хочу сказать, что никто не застрахован от поражения молнией. Чаще всего мы просто бессильны перед силой природы. Поэтому, находясь в опасности, надо быстро оценить обстановку и ситуацию, и принять правильное решение. В этом случае огненные стрелы Ильи-пророка станут для вас лишь приятным приключением в теплый летний денек, и не испортят вам отдых.

Молния всегда будила фантазию человека и стремление познавать мир. Она принесла на землю огонь, приручив который, люди стали могущественнее. Мы пока не рассчитываем на покорение этого грозного природного явления, но хотели бы «мирного сосуществования». Ведь чем совершеннее создаваемая нами техника, тем опаснее для нее атмосферное электричество. Один из способов защиты - заранее, с помощью специального имитатора, оценивать уязвимость промышленных объектов для тока и электромагнитного поля молнии.

Любить грозу в начале мая легко поэтам и художникам. Энергетик, связист или космонавт от начала грозового сезона в восторг не придет: слишком большие неприятности он обещает. В среднем на каждый квадратный километр территории России ежегодно приходится около трех ударов молний. Их электрический ток доходит до 30 000 А, а у самых мощных разрядов может превысить 200 000 А. Температура в хорошо ионизированном плазменном канале даже умеренной молнии может достигать 30000 °С, что в несколько раз больше, чем в электрической дуге сварочного аппарата. И конечно, это не сулит ничего хорошего многим техническим объектам. Пожары и взрывы от прямого попадания молнии хорошо знакомы специалистам. А вот обыватели риск подобного события явно преувеличивают.

Наконечник флагштока останкинской телебашни. Видны следы оплавленияВ реальности «небесная электрозажигалка» не столь уж эффективна. Представьте: вы пытаетесь развести огонь во время урагана, когда из-за сильного ветра трудно зажечь даже сухую солому. Еще мощнее воздушный поток от канала молнии: ее разряд рождает ударную волну, громовой раскат которой срывает и гасит пламя. Парадокс, но слабая молния пожароопаснее, особенно, если по ее каналу в течение десятых долей секунды (целая вечность в мире искровых разрядов!) протекает ток около 100 А. Последний мало чем отличается от дугового, а электрическая дуга подожжет все, способное гореть.

Впрочем, для здания обычной высоты попадание молнии — явление не частое. Опыт и теория показывают: она «притягивается» к наземному сооружению с расстояния, близкого к трем его высотам. Десятиэтажная башня соберет около 0,08 молний ежегодно, т.е. в среднем 1 удар за 12,5 лет эксплуатации. Дачный домик с мансардой — примерно в 25 раз меньше: в среднем владельцу придется «ждать» около 300 лет.

Но не будем и преуменьшать опасность. Ведь если молния ударит хотя бы в один из 300-400 поселковых домов, местные жители вряд ли сочтут это событие ничтожным. А есть объекты гораздо большей протяженности — скажем, линии электропередачи (НЭП). Их длина вполне может превысить 100 км, высота — 30 м. Значит, справа и слева каждая из них соберет удары с полос шириной по 90 м. Общая площадь «стягивания» молний превысит 18 км2, их число — 50 за год. Разумеется, стальные опоры линии при этом не сгорят, провода не расплавятся. В наконечник флагштока Останкинской телебашни (Москва) молнии ударяют примерно 30 раз в год, однако ничего страшного не происходит. А чтобы понять, чем они опасны для ЛЭП, нужно познать природу электрических, а не термических воздействий.

ГЛАВНАЯ СИЛА МОЛНИИ

При ударе в опору электрической линии ток стекает в землю через сопротивление заземления, которое, как правило, составляет 10-30 Ом. При этом даже «средняя» молния, с током 30 000 А, создает напряжение 300-900 кВ, а мощная — в несколько раз больше. Так возникают грозовые перенапряжения. Если они достигают мегавольтного уровня, изоляция ЛЭП не выдерживает и пробивается. Происходит короткое замыкание. Линия отключается. Еще хуже, когда канал молнии прорывается непосредственно к проводам. Тогда перенапряжение на порядок выше, чем при поражении опоры. Борьба с этим явлением и сегодня остается трудной задачей электроэнергетиков. Причем по мере совершенствования техники ее сложность лишь нарастает.

Останкинская телебашня выступила в роли молниеотвода, пропустив удар молнии на 200 м ниже вершиныЧтобы удовлетворить стремительно растущие потребности человечества в энергии, современные электростанции должны объединяться в мощные системы. В России сейчас функционирует единая энергетическая система: все ее объекты работают взаимосвязанно. Поэтому случайный выход из строя даже одной ЛЭП или электростанции может привести к серьезным последствиям, похожим на происшедшее в Москве в мае 2005 г. В мире отмечено немало системных аварий по вине молний. Одна из них — в США в 1968 г. нанесла многомиллионный ущерб. Тогда грозовой разряд отключил одну ЛЭП, и энергосистема не справилась с возникшим дефицитом энергии.

Неудивительно, что защите ЛЭП от молний специалисты уделяют должное внимание. По всей длине воздушных линий напряжением 110 кВ и более подвешивают специальные металлические тросы, стремясь сверху уберечь провода от прямого попадания. Их изоляцию максимально усиливают, сопротивление заземления опор предельно снижают, а для дополнительного ограничения перенапряжений используют полупроводниковые устройства, подобные тем, что защищают входные цепи компьютеров или высококачественных телевизоров. Правда, их сходство — только в принципе действия, рабочее же напряжение для линейных ограничителей исчисляется миллионами вольт — оцените масштабы затрат на защиту от молнии!

Часто спрашивают, реально ли спроектировать абсолютно молниестойкую линию? Ответ однозначный — да. Но тут неизбежны два новых вопроса: кому это надо и сколько будет стоить? Ведь если нельзя повредить надежно защищенную ЛЭП, то можно, например, сформировать ложную команду на отключение линии или просто разрушить низковольтные цепи автоматики, которые в современном исполнении построены на микропроцессорной технике. Рабочее напряжение микросхем с каждым годом снижается. Сегодня оно исчисляется единицами вольт. Вот где простор для молнии! И нет нужды в прямом ударе, ибо она способна действовать дистанционно и сразу на больших площадях. Главным ее оружием становится электромагнитное поле. Выше говорилось о токе молнии, хотя для оценки электродвижущей силы магнитной индукции важен и ток, и скорость его роста. У молнии последняя может превышать 2 . 1011 А/с. В любом контуре площадью 1 м2 на расстоянии 100 м от канала молнии такой ток наведет напряжение примерно вдвое выше, чем в розетках жилого дома. Не нужно большой фантазии, чтобы представить судьбу микросхем, рассчитанных на напряжение порядка одного вольта.

В мировой практике известно множество тяжелых аварий из-за разрушения цепей управления грозовым разрядом. В этот перечень попадают повреждения бортовой аппаратуры авиалайнеров и космических кораблей, ложные отключения сразу целых «пакетов» высоковольтных ЛЭП, выход из строя аппаратуры антенных систем мобильной связи. К сожалению, заметное место здесь занимают и «бьющие» по карману обычных граждан повреждения бытовой техники, все больше заполняющей наши дома.

ПУТИ ЗАЩИТЫ

Мы привыкли рассчитывать на защиту молниеотводами. Помните оду великого естествоиспытателя XVIII в., академика Михаила Ломоносова на их изобретение? Наш знаменитый соотечественник восторгался победой, говорил, что небесный огонь перестал быть опасным. Конечно, это приспособление на крыше жилого дома не даст молнии поджечь деревянный настил или другие горючие строительные материалы. В отношении же электромагнитных воздействий он бессилен. Совершенно безразлично, течет ли ток молнии в ее канале или по металлическому стержню молниеотвода, все равно он возбуждает магнитное поле и наводит за счет магнитной индукции во внутренних электрических цепях опасное напряжение. Для эффективной борьбы с этим молниеотвод обязан перехватывать канал разряда на отдаленных подступах к защищаемому объекту, т.е. стать очень высоким, потому что наводимое напряжение обратно пропорционально расстоянию до проводника с током.

Сегодня накоплен большой опыт использования таких конструкций разной высоты. Однако статистика не слишком утешительная. Зону защиты стержневого молниеотвода обычно представляют в виде конуса, осью которого он является, но с вершиной, расположенной несколько ниже, чем его верхний конец. Обычно 30-метровый «стержень» обеспечивает 99%-ную надежность защиты здания, если возвышается над ним примерно на 6 м. Добиться этого — не проблема. Но с увеличением высоты молниеотвода расстояние от его вершины до «прикрываемого» объекта, минимально необходимое для удовлетворительной защиты, стремительно нарастает. Для 200-метровой конструкции той же степени надежности этот параметр уже превышает 60 м, а для 500-метровой — 200 м.

В подобной роли выступает и упомянутая Останкинская телебашня: она не в состоянии защитить самое себя, пропускает удары молнии на расстоянии 200 м ниже вершины. Радиус зоны защиты на уровне земли для высоких молниеотводов также резко увеличивается: у 30-метрового он сопоставим с его высотой, у той же телебашни — 1/5 ее высоты.

Иными словами, нельзя надеяться, что молниеотводы традиционной конструкции сумеют перехватить молнию на дальних подступах к объекту, особенно если последний занимает большую площадь на поверхности земли. Значит, нужно считаться с реальной вероятностью грозового разряда в территорию электрических станций и подстанций, аэродромов, складов жидкого и газообразного топлива, протяженных антенных полей. Растекаясь в земле, ток молнии частично попадает в многочисленные подземные коммуникации современных технических объектов. Как правило, там находятся электрические цепи систем автоматики, управления и обработки информации - тех самых микроэлектронных устройств, о которых говорилось выше. Кстати, расчет токов в земле сложен даже в самой простейшей постановке. Трудности усугубляются из-за сильных изменений сопротивления большинства грунтов в зависимости от силы растекающихся в них токов килоамперного уровня, как раз свойственных разрядам атмосферного электричества. К расчету цепей с такими нелинейными сопротивлениями неприменим закон Ома.

К «нелинейности» грунта добавляется вероятность образования в нем протяженных искровых каналов. Ремонтные бригады кабельных линий связи хорошо знакомы с такой картиной. От высокого дерева на лесной опушке по земле тянется борозда, будто от сохи или старинного плуга, и обрывается точно над трассой подземного телефонного кабеля, который в этом месте поврежден - металлическая оболочка смята, изоляция жил разрушена. Так проявилось действие молнии. Она ударила в дерево, и ее ток, растекаясь по корням, создал в грунте сильное электрическое поле, сформировал в нем плазменный искровой канал. Фактически молния как бы продолжила свое развитие, только не по воздуху, а в земле. И так она может проходить десятки, а в особенно плохо проводящих ток грунтах (скальных или вечномерзлых породах) и сотни метров. Прорыв ее к объекту осуществляется не традиционным путем — сверху, а, минуя любые молниеотводы, снизу. Скользящие разряды вдоль поверхности грунта хорошо воспроизводятся в лаборатории. Все эти сложные и сильно нелинейные явления нуждаются в экспериментальном исследовании, моделировании.

Ток для рождения разряда может быть сформирован искусственным импульсным источником. Энергия около минуты накапливается в конденсаторной батарее, а потом за десяток микросекунд «выплескивается» в бассейн с грунтом. Подобные емкостные накопители есть во многих высоковольтных исследовательских центрах. Их габариты достигают десятков метров, масса — десятков тонн. Такие не доставишь на территорию электрической подстанции или другого промышленного объекта, чтобы в полном масштабе воспроизвести условия растекания токов молнии. Это удается разве что случайно, когда объект соседствует с высоковольтным стендом — например, в открытой установке Сибирского научно-исследовательского института энергетики импульсный генератор высоких напряжений размещен рядом с ЛЭП в 110 кВ. Но это, конечно, исключение.

ИМИТАТОР УДАРА МОЛНИИ

На деле же речь должна идти не об уникальном эксперименте, а о рядовой ситуации. В полномасштабной имитации тока молнии крайне нуждаются специалисты, поскольку только так можно получить достоверную картину распределения токов по подземным коммуникациям, измерить последствия воздействия электромагнитного поля на устройства микропроцессорной техники, определить характер распространения скользящих искровых каналов. Соответствующие испытания должны стать массовыми и производиться до ввода в эксплуатацию каждого принципиально нового ответственного технического объекта, как это давно делается в авиации, космонавтике. Сегодня нет иной альтернативы, кроме создания мощного, но малогабаритного и мобильного источника импульсных токов с параметрами тока молнии. Его макетный образец уже существует и успешно испытан на подстанции «Донино» (110 кВ) в сентябре 2005 г. Все оборудование разместилось в заводском прицепе от серийной «Волги».

Мобильный испытательный комплекс построен на основе генератора, который преобразует механическую энергию взрыва в электрическую. Этот процесс в основном хорошо известен: он имеет место в любой электрической машине, где механическая сила движет ротор, противодействуя силе его взаимодействия с магнитным полем статора. Принципиальное различие же состоит в исключительно высокой скорости выделения энергии при взрыве, быстро разгоняющего металлический поршень (лайнер) внутри катушки. Он за микросекунды вытесняет магнитное поле, обеспечивая возбуждение высокого напряжения в импульсном трансформаторе. После дополнительного усиления импульсным трансформатором напряжение формирует ток в испытуемом объекте. Идея этого устройства принадлежит нашему выдающемуся соотечественнику, «отцу» водородной бомбы академику А.Д. Сахарову.

Взрыв в специальной высокопрочной камере разрушает лишь катушку длиной 0,5 м и лайнер внутри нее. Остальные элементы генератора используют многократно. Схему можно настроить так, чтобы скорость роста и длительность формируемого импульса соответствовали аналогичным параметрам тока молнии. Причем его удается «вогнать» в объект большой длины, например, в провод между опорами ЛЭП, в контур заземления современной подстанции или в фюзеляж авиалайнера.

При испытаниях макетного образца генератора в камеру заложили всего 250 г взрывчатки. Этого достаточно для формирования импульса тока амплитудой до 20 000 А. Правда, для первого раза на столь радикальное воздействие не пошли — ток ограничили искусственно. При запуске установки раздался лишь легкий хлопок погашенного камерой взрыва. А проверенные затем записи цифровых осциллографов показали: импульс тока с заданными параметрами успешно был введен в молниеотвод подстанции. Датчики отметили скачок напряжения в различных точках контура заземления.

Ныне штатный комплекс в процессе подготовки. Он будет настроен на полномасштабную имитацию токов молнии и при этом разместится в кузове серийного грузовика. Взрывная камера генератора рассчитана на работу с 2 кг взрывчатки. Есть все основания считать, что комплекс окажется универсальным. С его помощью можно будет испытывать на устойчивость к воздействию тока и электромагнитного поля молнии не только электроэнергетические, но и другие крупногабаритные объекты новой техники: АЭС, телекоммуникационные устройства, ракетные комплексы и т.д.

Хотелось бы закончить статью на мажорной ноте, тем более, что для этого есть основания. Ввод штатного испытательного комплекса позволит объективно оценивать эффективность самых современных защитных средств. Тем не менее, какая-то неудовлетворенность все равно остается. Фактически человек снова идет на поводу у молнии и вынужден мириться с ее своеволием, теряя при этом немало денег. Применение средств молниезащиты приводит к увеличению габаритов и веса объекта, растут затраты дефицитных материалов. Вполне реальны парадоксальные ситуации, когда размеры защитных средств превышают таковые защищаемого конструктивного элемента. В инженерном фольклоре хранится ответ известного авиаконструктора на предложение спроектировать абсолютно надежный самолет: такую работу можно выполнить, если заказчик смирится с единственным недостатком проекта — самолет никогда не оторвется от земли. В молниезащите сегодня происходит нечто подобное. Вместо наступления специалисты держат круговую оборону. Чтобы вырваться из порочного круга, нужно понять механизм формирования траектории молнии и найти средства управления этим процессом за счет слабых внешних воздействий. Задача сложная, но далеко не безнадежная. Сегодня ясно, что молния, движущаяся от облака к земле, никогда не ударяет в наземный объект: от его вершины навстречу приближающейся молнии прорастает искровой канал, так называемый встречный лидер. В зависимости от высоты объекта он вытягивается на десятки метров, иногда на несколько сотен и встречает молнию. Конечно, это «свидание» происходит не всегда — молния может промахнуться.

Но вполне очевидно: чем раньше возникнет встречный лидер, тем дальше он продвинется к молнии и, значит, больше шансов на их встречу. Следовательно, нужно научиться «тормозить» искровые каналы от защищаемых объектов и, напротив, стимулировать от молниеотвода. Основание для оптимизма внушают те весьма слабые внешние электрические поля, в которых формируется молния. В грозовой обстановке поле у земли около 100-200 В/см — примерно такое же, как на поверхности электрического шнура утюга или электробритвы. Раз молния довольствуется такой малостью, значит столь же слабыми могут быть управляющие ею воздействия. Важно только понять, в какой момент и в каком виде они должны быть поданы. Впереди трудная, но интересная исследовательская работа.

Академик Владимир ФОРТОВ, Объединенный институт физики высоких температур РАН, доктор технических наук Эдуард БАЗЕЛЯН, Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского.

Молния - это искровой разряд статического электричества, аккумулированного в грозовых облаках. В отличие от разрядов, образующихся на производстве и в быту, электрические заряды, накапливаемые в облаках, несоизмеримо больше. Поэтому энергия искрового разряда - молния и возникающих при этом токов очень велика и представляет большую опасность для человека, животных, строений. Молния сопровождается звуковым импульсом - громом. Сочетание молнии и грома называют грозой.

Гроза - это исключительно красивое природное явление. Как правило, после грозы улучшается погода, воздух становится прозрачен, свеж и чист, насыщен ионами, образующимися при разрядах молнии.

Несмотря на это нужно помнить, что гроза в определенных условиях может представлять большую опасность для человека. Каждый человек должен знать природу грозового явления, правила поведения во время грозы и методы защиты от молнии.

Гроза - сложный атмосферный процесс и ее возникновение обусловлено образованием кучево-дождевых облаков. Сильная облачность является следствием значительной неустойчивости атмосферы. Для грозы характерны сильный ветер, часто интенсивный дождь (снег), иногда с градом. Перед грозой (за час, два) атмосферное давление начинает быстро падать, вплоть до внезапного усиления ветра, а затем начинает повышаться.

Грозы можно разделить на местные, фронтальные, ночные, в горах.

Наиболее часто человек сталкивается с местными, или тепловыми грозами. Водяной пар в восходящем потоке теплого воздуха на высоте конденсируется, при этом выделяется много тепла, и восходящие потоки воздуха нагреваются. По сравнению с окружающим восходящий воздух теплее, он увеличивается в объеме, пока не превратится в грозовое облако. В больших по размеру грозовых облаках присутствуют кристаллики льда и капельки воды. В результате их дробления и трения между собой и о воздух образуются положительные и отрицательные заряды, под действием которых возникает сильное электростатическое по"ле (напряженность электростатического поля может достигать 100 000 В/м).

И разница потенциалов между отдельными частями облака, облаками или облаком и землей достигает громадных величин.

При достижении критической электрической напряженности в воздухе возникает лавинообразная ионизация воздуха - искровой разряд молнии.

Фронтальная гроза возникает, когда массы холодного воздуха проникают в район, где преобладает теплая погода. Холодный воздух вытесняет теплый, при этом последний поднимается на высоту 5-7 км. Теплые слои воздуха вторгаются внутрь вихрей различной направленности, образуется шквал, сильное трение между слоями воздуха, что способствует накоплению электрических зарядов. Длина фронтальной грозы может достигать 100 км. В отличие от местных гроз после фронтальных обычно холодает.

Ночная гроза связана с охлаждением земли ночью и образованием вихревых токов восходящего воздуха.

Гроза в горах объясняется разницей в солнечной радиации, которой подвергаются южные и северные склоны гор. Ночные и горные грозы несильные и кратковременные.

Грозовая активность в различных районах нашей планеты различна. Мировые очаги гроз: остров Ява - 220 грозовых дней в году, Экваториальная Африка - 150, Южная Мексика - 142, Панама - 132, Центральная Бразилия - 106. Россия: Мурманск - 5, Архангельск - 10, Санкт-Петербург - 15, Москва - 20. Как правило, чем южнее (для северного полушария Земли) и севернее (для южного полушария Земли), тем выше грозовая активность. Грозы в Арктике и Антарктике очень редки. На Земле в год происходит 16 миллионов гроз. На каждый м поверхности Земли приходится 2-3 удара молнии в год. В землю чаще всего ударяют молнии из отрицательно заряженных облаков.

По виду молнии различаются на линейные, жемчужные и шаровые.

Жемчужные и шаровые молнии довольно редкое явление.

Распространенная линейная молния, с которой многократно встречается любой человек, имеет вид разветвляющейся линии. Величина силы тока в канале линейной молнии составляет в среднем 60 - 170 кА, зарегистрирована молния с током 290 кА. Средняя молния имеет энергию 250 кВт в час (900 Мдж).

Разряд развивается за несколько тысячных долей секунды; при столь высоких токах воздух в зоне канала молнии практически мгновенно разогревается до температуры 30000 - 33000°С. В результате резко повышается давление, воздух расширяется и возникает ударная волна, сопровождающаяся звуковым импульсом - громом.

Жемчужная молния - очень редкое и красивое явление. Появляется сразу после линейной молнии и исчезает постепенно. Чаще всего разряд жемчужной молнии следует по пути линейной. Молния имеет вид 12 м друг от друга и напоминающих жемчуг, нанизанный на нитку. Жемчужная молния может сопровождаться значительными звуковыми эффектами.

Шаровая молния также довольно редка. На тысячи обычных линейных молний приходится 2 -3 шаровых. Шаровая молния, как правило, появляется чаще к концу грозы, реже - после грозы. Может иметь форму шара, эллипсоида, груши, диска и даже цепи шаров. Цвет молнии - красный, желтый, оранжево-красный.

Иногда молния ослепительно белая с очень резкими очертаниями. Цвет определяется содержанием различных веществ в воздухе. Форма и цвет молнии могут меняться во время разряда. Измерить параметры шаровой молнии и смоделировать ее в лабораторных условиях не удалось. По всей видимости, многие наблюдаемые неопознанные летающие объекты (НЛО) по своей природе аналогичны или близки шаровой молнии.

Опасные факторы воздействия молнии

Линейная, молния

В связи с тем, что молния характеризуется большими величинами токов, напряжений и температур разряда, воздействие ее на человека, как правило, приводит к их смерти.

От удара молнии в мире в среднем ежегодно погибает около 3000 человек, причем известны случаи одновременного поражения нескольких человек.

Разряд молнии проходит по пути наименьшего электрического сопротивления:

Если расположить рядом две мачты - металлическую и более высокую деревянную, то молния, скорее всего, ударит в металлическую мачту, хотя она ниже, потому что электропроводность металла выше;

Молния также значительно чаще ударяет в глинистые и влажные участки, чем в сухие и песчаные, поскольку первые обладают большей электропроводностью;

В лесу молния действует тоже избирательно, попадая, прежде всего, в такие лиственные деревья как дуб, тополь, верба, ясень, так как в них содержится много крахмала. Хвойные деревья - ель, пихта, лиственница и такие лиственные деревья как липа, грецкий орех, бук содержат много масел, поэтому оказывают большое электрическое сопротивление, и в них молния ударяет реже.

Из 100 деревьев молнией поражается 27% тополей, 20% груш, 12% лип, 8% елей и только 0,5% кедровых.

кроме поражения людей и животных линейная молния довольно часто является причиной возникновения лесных пожаров, а также жилых и производственных зданий, особенно в сельской местности. В связи с этим необходимо принимать специальные защиты от поражения линейной молнией.

Шаровая молния

Если природа линейной молнии ясна, а, следовательно, и ее поведение предсказуемо, то природа шаровой молнии до сих пор не понятна. Опасность поражения человека шаровой молнией прежде всего связанна именно с отсутствием методов и правил защиты человека от нее.

В 1753 году русский физик Георг Вильгельм Рихман, коллега М.В. Ломоносова, был убит шаровой молнией во время грозы при исследовании искровых разрядов в атмосфере. Известны многие случаи гибели людей при встрече с шаровой молнией.

Драматический случай произошел с группой из пяти советских альпинистов 17 августа 1978 года на Кавказе на высоте около 4000 м, где они остановились в ясную, холодную ночь на ночлег. В палатку к альпинистам залетел светло-желтый шар величиной с теннисный мяч. Шар парил над спальными мешками, в которых находились альпинисты, и методично, по какому-то собственному плану, проник в спальные мешки. Каждый такой «визит» вызывал отчаянный нечеловеческий крик, люди чувствовали сильнейшую боль, как будто их жгли автогеном, и теряли сознание. Они не могли двигать ни руками, ни ногами. После того как шар «посетил» спальные мешки каждого альпиниста по несколько раз, он исчез. Все альпинисты получили множество тяжелых ран. Это были не ожоги, а именно рваные раны: мышцы были вырваны целыми кусками, до самых костей. Одного из альпинистов - Олега Коровина - шар убил. При этом шаровая молния не коснулась ни одного предмета в палатке, а только покалечила людей. Поведение шаровой молнии непредсказуемо. Она неожиданно появляется где угодно, в том числе в закрытых помещениях. Замечены случаи появления шаровой молнии из телефонной трубки, электрической бритвы, выключателя, розетки, репродуктора. Она достаточно часто проникает в здания через трубы, открытые окна и двери.

Размеры шаровой молнии бывают от нескольких сантиметров до нескольких метров. Обычно она легко парит или катится над землей, иногда подскакивает. Она реагирует на ветер, сквозняк, восходящие и нисходящие потоки воздуха. Однако отмечен случай, когда шаровая молния не реагировала на поток воздуха.

Шаровая молния может появиться, не нанеся вреда человеку или помещению, залететь в окно и исчезнуть из помещения через открытую дверь или дымовую трубу, пролетев мимо человека. Всякий контакт с ней приводит к тяжелым травмам, ожогам, а в большинстве случаев к смертельному исходу. Шаровая молния может взорваться. Возникающая при этом воздушная волна способна травмировать человека или привести к разрушениям в здании.

Известны случаи взрывов молний в печках, дымоходах, что приводило к разрушению последних. Собранные свидетельства о поведении шаровой молнии говорят, что в большинстве случаев взрывы не были опасны, тяжелые последствия возникали в 10 случаях из 100. Считается, что шаровая молния имеет температуру около 5000°С и может вызвать пожар.

Правила поведения во время грозы

Вспышку молнии мы видим практически мгновенно, та как свет распространяется со скоростью 300 000 км/с. Скорость распространения звука в воздухе равна примерно 344 м/с, то есть примерно за 3 секунды звук проходит 1 километр. Молния опасна тогда, когда за вспышкой тут же следует раскат грома, значит, грозовое облако находится над Вами, и опасность удара молнии наиболее вероятна.

Ваши действия перед грозой и во время нее должны быть следующими:

Выходить из дома, закрыть окна, двери и дымоходы, позаботиться, чтобы не было сквозняка, который может привлечь шаровую молнию. Во время грозы не топить печку, так как дым, выходящий из трубы имеет^ высокую электропроводность, и вероятность удара молнии в возвышающуюся над крышей трубу возрастает;

Радио и телевизоры отключать от сети, не пользоваться электроприборами и телефоном (особенно это важно для сельской местности);

Во время прогулки спрятаться в ближайшее здание. Особенно опасна гроза в поле. При поиске укрытия отдайте предпочтение металлической конструкции больших размеров или конструкции с металлической рамой, жилому дому или " другой постройке, защищенной молниеотводом;

Если нет возможности укрыться в здании, не надо прятаться в небольших сараях, под одинокими деревьями;

Не оставаться на возвышенностях и открытых незащищенных местах, вблизи металлических или сетчатых оград, крупных металлических объектов, влажных стен, заземления молниеотвода;

При отсутствии укрытия лечь на землю, при этом предпочтение следует отдать сухому песчаному грунту, удаленному от водоема;

Если гроза застала Вас в лесу, необходимо укрыться на участке с низкорослыми.деревьями. Нельзя укрываться под высокими деревьями, особенно соснами, дубами, тополями. Лучше находиться на расстоянии 30 м от отдельно высокого дерева. Обратите внимание - нет ли рядом деревьев, ранее пораженных грозой, расщепленных. Лучше держаться подальше от этого места. Обилие пораженных молнией деревьев свидетельствует, что грунт на данном участке имеет высокую электропроводность, и удар молнии в этот участок местности весьма вероятен;

Во время грозы нельзя находиться на воде и у воды - купаться, ловить рыбу. Необходимо подальше отойти от берега;

В горах отойдите от горных гребней, острых возвышающихся скал и вершин. При приближении в горах грозы нужно спуститься как можно ниже. Металлические предметы - альпинистские крючья, ледорубы, кастрюли - собрать в рюкзак и спустить на веревке на 20-30 м ниже по склону;

Во время грозы не занимайтесь спортом на открытом воздухе, не бегайте, так как считается, что пот и быстрое движение «притягивает» молнию;

Если вы застигнуты грозой на велосипеде или мотоцикле, прекратите движение, оставьте их и переждите грозу на расстоянии примерно 30 м от них;

Если гроза застала Вас в автомобиле, не нужно его покидать. Необходимо закрыть окна и опустить автомобильную антенну. Двигаться во время грозы на автомобиле не рекомендуется, поскольку гроза как правило сопровождается ливнем, ухудшающем видимость на дороге, а вспышка молнии может ослепить и вызвать испуг и, как следствие, аварии;

При встрече с шаровой молнией не проявляйте по отношению к ней никакой активности, по возможности сохраняйте спокойствие и не двигайтесь. Не нужно приближаться к ней, касаться ее чем-либо, т.к. может произойти взрыв. Не следует убегать от шаровой молнии, потому что это может повлечь ее за собой возникшим потоком воздуха.

Молниезащита

Эффективным средством защиты от молнии является молниеотводы.

Приоритет изобретения молниеотвода принадлежит американцу Бенджамину Франклину (1749 г.). Несколько позднее в 1758 г., независимо от него, молниеотвод изобрел М.В. Ломоносов.

Молниезашита путем установки молниеотводов основана на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические сооружения.

Молниеотвод состоит из трех основных частей: молниеприемника, воспринимающего удар молнии; токовода, соединяющего молниеприемник с заземлителем, через который ток молнии стекает в землю. По типу монниеприемников наиболее распространены стержневые и тросовые. Молниеотводы разделяются на одиночные, двойные и многократные.

Окрест молниеотвода образуется зона защиты, то есть пространство, в пределах которого обеспечивается защита строения или какого-либо другого объекта от прямого удара молнии. Степень защиты в указанных зонах составляет более 95%. Это означает, что из 100 ударов молнии в защищенный объект возможно менее 5 случаев попадания, остальные удары будут восприняты молниеприемником.

Зона защиты ограничивается образующими двух конусов, один из которых имеет высоту Ь, равную высоте молниеотвода, и радиус основания К. = 0,75 Ь, а другой - высоту 0.8 п и радиус основания 1,5 Ь (при радиусе основания второго конуса К = п эффективность защиты обеспечивается на 99%).

Молниеприемники стержневых молниеотводов изготавливают из стали любого профиля, как правило, круглого, сечением не менее 100 мм2 и длиной не менее 200 мм. Для защиты от коррозии ох окрашивают. Молниеприемники тросовых молниеотводов изготавливают из металлических тросов диаметром около 7 мм.

Тоководы должны выдерживать нагрев при протекании очень больших токов разряда молнии в течение короткого промежутка времени, поэтому их делают из металлов с небольшим сопротивлением. Сечение тоководов_на воздухе не должно быть менее 48 мм2, а в земле - 160 мм2.

Заземлители являются важнейшим элементом молниезащиты. Их назначение - обеспечивать достаточно малое сопротивление растеканию тока молнии в грунте. В качестве заземлителя можно использовать зарытые в землю на глубину 2 - 2,5 м металлические трубы, плиты, мотки проволоки и сетки, куски металлической арматуры.

Молниеотводы желательно устанавливать на возвышенностях, чтобы сократить путь молнии и увеличить размеры зоны защиты. Дымовые трубы, фронтоны, выступы на крыше, телевизионные антенны нужно заземлить с помощью тоководов. Металлические водосточные трубы и лестницы, ведущие на крышу, желательно соединить с тоководом или заземлить отдельно.

При выполнении молниезащиты нужно обязательно соблюдать следующие требования:

Сечение молниеприемника и тоководов должны быть достаточными (не менее 48 мм);

Тоководы не должны иметь резких изгибов и жесткого закрепления, ток как при разогреве протекающим током они расширяются и деформируются. Если тоководы проходят по крыше или стене из горючих материалов (рубероида, дерева) они располагаются на расстоянии около 15 мм от поверхности крыши или стены.

Заземление молниеотвода должно быть не более 20 см и располагаться не ближе 3 м от подземных коммуникаций, идущих в здание, например, водопроводных труб. Заземление желательно располагать в местах, малодоступных или редко посещаемых людьми и домашними животными, чтобы уменьшить вероятность поражения шаговым напряжением. При недостаточной проводимости грунта (сухой песчаный грунт) его можно подсолить, при этом его проводимость увеличится более чем в 10 раз.

О том, как вести себя во время грозы, рассказывают специалисты Тюменской областной службы экстренного реагирования.

Самым опасным районом во время грозы является сельская местность: 90% всех несчастных случаев, связанных с ударом молнии, происходят именно здесь. Часто жертвами молнии становятся отдельно стоящие предметы. Отсюда первое правило - никогда не прячьтесь от молнии под одиноко стоящим деревом, под высокими металлическими конструкциями. Помните, молния никогда не попадает в кустарник, лучше спрячьтесь под ним. Если вы находитесь в сельской местности, закройте окна, двери, дымоходы и вентиляционные отверстия. Не растапливайте печь, поскольку высокотемпературные газы, выходящие из печной трубы, имеют низкое сопротивление. Не разговаривайте по телефону: молния иногда попадает в натянутые между столбами провода.

Во время ударов молнии не подходите близко к электропроводке, молниеотводу, водостокам с крыш, антенне, не стойте рядом с окном, по возможности выключите телевизор, радио и другие электробытовые приборы.

Вода и берега водоемов - также зона риска. Если купаетесь, срочно возвращайтесь на берег, если рыбачите в лодке - сматывайте удочки: «небесное электричество» бьет не в воду, а в возвышающиеся над ее поверхностью предметы. Не находитесь в водоеме или на его берегу. Отойдите от берега, спуститесь с возвышенного места в низину. Если вы на яхте или паруснике, плывите к ближайшему берегу. Во время грозы рекомендуется находиться как можно дальше от воды. Удар молнии в воду поражает все в радиусе 100 метров.

Не разбивайте палатку на открытом берегу водоема, чтобы не стать мишенью молнии. А самое безопасное место - сухие равнины, ложбины между холмами.

Несколько наблюдений:

- ветер не даст вам представления о том, куда движется гроза, грозы, вопреки всякой логике, часто идут против ветра;

- расстояние от грозы до места вашей дислокации можно определить по времени между вспышкой молнии и раскатом грома (1 секунда - расстояние 300-400 метров, 2 секунды - 600-800 метров, 3 секунды - 1000 м);

- перед началом грозы обычно наблюдается либо отсутствие ветра, либо ветер меняет направление.

Определив, что гроза движется по направлению к вам, посмотрите, насколько ваше положение безопасно:

Мокрая одежда и тело повышают опасность поражения молнией;

Ваш лагерь, расположенный на выпуклых формах рельефа, имеет больше шансов стать объектом поражения, нежели лагерь, расположенный в низине;

Ищите укрытия в лесу среди невысоких деревьев, в горах - в 3-8 метрах от высокого «пальца», на открытой местности - в сухой ямке, канаве;

Песчаная и каменистая почва безопаснее глинистой;

Признаки повышенной опасности: шевеление волос, жужжание металлических предметов, разряды на острых концах снаряжения.

Запрещено:

Укрываться возле одиноких деревьев;

Прислоняться к скалам и отвесным стенам;

Останавливаться на опушке леса;

Останавливаться возле водоемов;

Прятаться под скальным навесом;

Бегать и суетиться;

Передвигаться плотной группой;

Находиться в мокрой одежде;

Находиться возле костра;

Хранить металлические предметы в палатке;

Использовать электроприборы в доме.

Если во время грозы на стенах вашей комнаты наблюдаются оранжевые отсветы, и вам кажется, будто за окном развели костер, не верьте этому «кажется». Немедленно захлопните форточку (если еще не поздно) - к вам в гости просится шаровая молния. Шаровая молния - это шар диаметром от 10 до 35 сантиметров (хотя встречаются и километровые экземпляры). Зачастую имеет желтый цвет (не исключаются и другие цвета: если даже нечто перед вами имеет расцветку мухомора, никто не гарантирует, что это - не шаровая молния), температура его от 100 до 1000 градусов, а вес 5-7 граммов (даже у километрового).

Шаровая молния просто обожает проникать в дома. Предметы и препятствия на пути ее нисколько не пугают, ученым пока не известно, являются ли стекла надежной защитой от шаровой молнии. Она умеет проникать в различные щели (розетки, домофоны и т.д.), но вот вылетать из них она, скорее всего, не будет. Срок жизни этого явления науке также не известен (может от 30 секунд до нескольких дней). Смерть шаровой молнии сопровождается взрывом, распадением на несколько частей или постепенным угасанием.

Тактика поведения при столкновении с шаровой молнией:

Если в помещении шаровая молния, не хватайтесь за железные предметы (на всякий случай);

Не пробуйте убежать от нее;

Не пытайтесь выгнать ее веником, книгой и т.д.;

Стойте, не двигаясь, сохраняйте спокойствие (ничего страшного не должно при этом произойти);

Если рядом дверь, а шаровая молния на приличном расстоянии от вас, укройтесь за дверью.

Куда спрятаться от молнии.

1. Как вести себя на открытом воздухе?

Сторонитесь деревьев, заборов и металлических ограждений. Если Вы находитесь в лесу, то укройтесь на низкорослом участке леса. Не укрывайтесь вблизи высоких деревьев, особенно сосен, дубов и тополей. И не ложитесь на землю, подставляя электрическому току все свое тело. Сядьте на корточки, обхватив голени руками. Все предметы, в которых есть металлические детали (в том числе украшения), должны находиться на расстоянии не менее пяти метров. Если вы купаетесь, нужно немедленно выйти из воды.

Между тем обезопасить свое жилище и себя от столь непредсказуемого природного явления вполне реально - достаточно приобрести специальную инженерную систему и грамотно ее установить. И тогда никакие грозы будут не страшны.

Одна из возможных причин невнимания наших соотечественников к данному вопросу заключается в том, что строительные нормы и правила не считают обязательной зданий высотой менее 30м. Кроме того, многие люди привыкли надеяться на авось, убеждая себя, что вероятность попадания электрического разряда в их загородный дом практически равна нулю. Тем не менее, молния способна нанести очень серьезный урон, даже если она ударит в нескольких десятках метров от жилища. Помимо серьезной опасности для здоровья хозяев это пожар в жилых и технических помещениях, выход из строя дорогостоящих компьютеров, систем видеонаблюдения, инженерных коммуникаций и пр.

Поэтому наиболее продвинутые дачники и владельцы коттеджей предпочитают не рисковать и устанавливают защитную систему - внешнюю (чтобы уберечь здание от удара молнии) или внутреннюю (дабы обезопасить помещения дома от вторичных последствий электрического разряда). Внешняя защита, в свою очередь, делится на классическую и активную. Каждая разновидность имеет свои особенности.

Классическая система защиты от молнии

Другие названия классической внешней системы молниезащиты, открытой еще в XVIII веке американским государственным деятелем Бенджамином Франклином, - пассивная и механическая. Она состоит из трех связанных между собой элементов: молниеприемника, токоотвода и заземлителя.

Молниеприемник (молниеотвод, громоотвод), принимающий на себя электрический удар, делают в виде троса, сетки, набрасываемой на здание, но чаще всего - в виде стального штыря диаметром примерно 12мм и длиной 0,2-1,5м. Его устанавливают на специальные изолирующие подпорки и крепят к самой высокой точке кровли.

К молниеприемнику приваривают токоотвод (спуск) - проводник из круглой или полосовой стали с антикоррозийным цинковым покрытием. Соединение должно быть прочным и надежным, способным выдерживать ток очень большой силы - примерно 200 кА. Затем токоотвод спускают с кровли, присоединяя к стене здания специальными металлическими скобами.

Второй его конец крепко сваривают с заземлителем - металлическим прутком, отрезком профиля, листом, трубой или целой системой уголков, прутков и швеллеров, которые зарыты в землю на глубину 2-3 м и гасят электрический разряд. Токоотвод лучше всего прокладывать по задней стене здания, а заземлитель - закапывать подальше от фундамента дома и надворных построек.

Главные достоинства классического варианта молниезащиты - надежность и демократичная цена, посильная для большинства владельцев загородной недвижимости. Недостатком является не слишком привлекательный внешний вид: стальная арматура плохо вписывается в архитектурный облик здания.

Внешняя активная система молниезащиты

Сравнительно новая для нашей страны система активной внешней молниезащиты уже получила признание специалистов и привлекла внимание потребителей. От классической она отличается большей широтой охвата, обусловленной иным принципом действия громоотвода. Этот элемент не бездействует, ожидая прямого попадания молнии, а постоянно работает - ионизирует воздушное пространство вокруг себя, формируя тем самым обширную область активной защиты. В результате грозовой электрический разряд, возникший в любом месте данной зоны, обязательно притянется к антенне-приемнику на крыше, пройдет по токоотводу и безопасно заземлится.

Плюсы: подобные системы способны защищать от молний здания значительной площади, характеризуются высокой надежностью, долговечностью, экологичностью. Кроме того, их молниеотводы компактны и не портят внешнего вида постройки. Но у активных устройств есть один существенный минус - высокая цена. Поэтому их установку могут позволить себе не все.

Системы внутренней молниезащиты коттеджа

Не менее важно позаботиться о монтаже системы внутренней молниезащиты коттеджа или дачи - это оборудование оберегает домашнее имущество от вторичных проявлений грозы: опасных воздействий электромагнитного поля и перепадов напряжения в электрической сети, способных серьезно повредить провода, инженерные коммуникации здания и современную технику (компьютеры, аудио- и видеопроигрыватели, телевизионные приемники, системы видеонаблюдения, отопления и кондиционирования).

В состав подобных систем входят ограничители перенапряжений, или грозовые разрядники, устанавливаемые в доме на специальном вводно-распределительном щите. Их основа - полупроводниковые резисторы, которые изменяют свое сопротивление в зависимости от приложенного к ним напряжения и при его скачке в момент попадания молнии полностью выгорают (после чего их просто заменяют на новые). Кроме одноразовых существуют и более дорогие многоразовые ограничители, самовосстанавливающиеся после разряда.

К элементам внутренней системы относят также устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Они предохраняют дорогостоящие домашние приборы от разрушительного действия наведенного напряжения, вызванного грозой.

Кроме того, внутренняя молниезащита позволяет выравнивать потенциалы отдельных потребителей электроэнергии. Для этого все токоприемники подсоединяют к одной заземляющей шине, иначе наведенное напряжение само будет стремиться проделать то же самое, но с необратимыми для бытовой техники последствиями.

Ваш выбор

Сегодня на отечественном рынке большой выбор самых разных молниезащитных систем. Как же понять, какая система оптимальна для конкретной дачи или коттеджа?

Во-первых, следует исходить из местоположения здания и окружающих природных условий. Если дом, например, стоит в лесу, в низине, куда молния попадает редко, вполне можно обойтись упрощенным вариантом защиты - допустим, установить громоотвод на самое высокое дерево, растущее рядом. Оно и примет на себя удар во время грозы, а токоотвод с заземлителем сведут на нет вероятность возникновения пожара. Если же строение находится на открытой возвышенной местности, то экономить на молниезащите нельзя - есть смысл установить и внутреннюю, и внешнюю (лучше активную) системы.

Во-вторых, надо обязательно проконсультироваться с профессионалами и выслушать все их рекомендации. Ведь установка молниезащитной системы - весьма трудоемкая и ответственная работа, требующая предварительных расчетов и проектирования. Если вы возьметесь за дело самостоятельно, без должных знаний, смонтированное оборудование не только не защитит дом во время грозы, но и станет потенциальным источником опасности. Подрядчиков для выполнения работ лучше всего выбирать по совету знакомых или ориентироваться на стаж компании, рекомендации ее клиентов (которые можно найти в Интернете) и технический уровень оборудования, предлагаемого организацией. Любая уважающая себя компания перед началом монтажа разрабатывает серьезный проект молниезащиты. Если же установка выполняется на глазок, без предварительных расчетов, от услуг подобной фирмы имеет смысл отказаться.