В какие места чаще всего попадают молнии и как от них спастись
Молнии, которые возникают во время грозы — это одно из самых смертельно опасных природных явлений в мире. При попадании молнии в человека, через тело проходит разряд с напряжением от десятков миллионов до миллиарда вольт. Статистика ударов молний в людей в каждом источнике разная — в одних говорят о 6 000 смертельных случаях в год, а в других приводится информация о 24 000 смертях. С самого детства нам рассказывают о том, что молнии обычно попадают в высокие места, поэтому во время грозы ни в коем случае нельзя прятаться под высокими деревьями. Это чистая правда, но в какие еще места может попасть мощный разряд и в какой точке мира самый высокий риск погибнуть от электрического удара? Ученые уже знают ответы на эти вопросы — нам остается лишь с ними ознакомиться.
У молний есть любимые места для попадания, о которых мы сейчас и поговорим
Важно: на нашем сайте есть несколько интересных статей про молнии. В одной из них мы подробно рассказали, из-за чего они возникают, вот она. Также есть материал о максимальной длине молний, который доступен по этой ссылке.
Где чаще всего возникают грозы
Ученым уже давно известно, что грозовые облака образуются в местах столкновения масс воздуха с резко отличающимися давлением, температурой и влажностью. Такие условия чаще всего возникают в тропических континентах, вблизи линии экватора — в Южной Америке, Африке, Юго-Восточной Азии и так далее. На этих территориях земля нагревается сильнее всего и воздух, поднимаясь в холодное небо, не успевает остыть. В итоге он резко сталкивается с массами холодного воздуха и возникает молния.
Грозы в Африке являются обычным явлением
Из этого следует, что чаще всего грозы возникают вблизи экватора. Но это природное явление не является редкостью и в других странах — Россия не исключение. Обычно грозы приходят жарким летом и причина этому уже была объяснена выше. Согретый летним солнцем воздух поднимается вверх, не успевает остыть и провоцирует молнию. В некоторых местах молнии являются аномалией. В качестве примера можно привести место впадения реки Кататумбо в озеро Маракайбо (Венесуэла) — каждый год там насчитывается до 200 грозовых дней и там самая высокая вероятность погибнуть от удара молнии. Такая частота объясняется тем, что в этой точке мира зафиксирована большая концентрация метана в воздухе, который увеличивает дисбаланс в тропосфере.
Интересный факт: на данный момент на российском Севере наблюдается таяние ледников, которое сопровождается выбросом большого количества метана. Возможно, скоро аномальное количество гроз начнет фиксироваться в Якутии и близлежащих территориях.
Куда чаще всего бьют молнии
Ученые называют молнии крайне ленивым природным явлением. Дело в том, что они всегда ищут самый короткий путь к Земле, поэтому и бьют в высокие объекты. Чаще всего мощные разряды попадают по небоскребам — по статистике, в нью-йоркский 102-этажный небоскреб Эмпайр-стейт-билдинг каждый год попадает более 20 молний. В России самым высоким зданием является Останкинская башня высотой 540 метров — в нее молнии попадают до 40 раз в год.
Чаще всего молнии бьют по небоскребам
Как правило, при попадании молний в небоскреб, находящиеся внутри люди выживают. Но высокий разряд почти всегда приводит к нарушению изоляции электропроводки, поломке электрического оборудования и возгорания — вот это уже может привести к гибели людей. В 2020 году мощная молния ударила в один из небоскребов Китая, в результате чего возникла яркая огненная вспышка, которая озарила светом все окружающее пространство. На видео ниже вы можете увидеть огромный вертикальный столб желто-оранжевых искр.
Удар молнии по небоскребу в Китае
Вероятность удара молнии всегда зависит от окружающего пространства. Если вокруг нет высоких деревьев, она может ударить прямо в человека. Допустим, если человек во время грозы оказался посередине поля, мощный разряд с самой большой долей вероятности ударит по нему. Часто молнии попадают в животных — чаще всего от них погибают высокие жирафы, о чем мы рассказывали в этом материале.
Жирафы часто становятся жертвами молний
Особенно осторожными нужно быть рыбакам, которые плавают на лодках. Дело в том, что когда в радиусе нескольких километров имеется только водная гладь, человек в лодке становится самым высоким объектом — это самая легкая мишень для молнии.
Как спастись от удара молнии
Для начала уясним, чего ни в коем случае нельзя делать во время грозы. Самое главное — не прятаться под высокими и тем более отдельно стоящими деревьями. Во время грозы такие объекты становятся самой доступной целью. Даже если в человека не попадает разряд, он может получить смертельные ранения от разорвавшегося на части дерева или же быть придавленным. Если гроза застала в дикой природе, лучше всего сесть на корточки в какой-нибудь низине и обхватить руками колени.
При ударе молнии, дерево может разлететься на части
Находясь в городе, лучше всего забежать в какой-нибудь магазин или хотя бы подъезд. Ждать окончания грозы на транспортной остановке — плохая идея, потому что они не имеют защиты от молний. Как и на природе, в городе нужно держаться подальше от деревьев и других высоких объектов.
Интересные и малоизвестные факты о молниях. Читайте в этом материале.
Нужно ли отключать технику во время грозы
Мнения о том, нужно ли во время грозы отключать смартфон, разнятся. Одни люди считают, что на всякий случай телефон нужно отключить — он создает небольшое магнитное поле, которое может притянуть электрический разряд. Другие же считают, что магнитное поле смартфонов настолько слабое, что не может стать причиной несчастного случая. Мой коллега Андрей Жуков уже рассказывал о том, почему выключать смартфон во время грозы не обязательно — читайте тут.
Во время грозы лучше выключить всю электронику
А вот отключать электронную технику от розетки нужно. Дело в том, что если молния попадет в линий электропередачи, в сети может возникнуть высокое напряжение и техника попросту сгорит. Это может случиться даже в случае, если устройство не работало, а просто было подключено к сети. Так что, на всякий случай, электронику во время грозы лучше выключить — это не займет много времени, но может спасти много нервов.
А сейчас самое время заглянуть на наш Дзен-канал. Там есть статья про Роя Салливана, который выжил после семи попаданий молний. Вот ссылка.
Если вам есть чем-то дополнить статью, пишите в комментариях. Также не забудьте подписаться на наш Telegram-канал.
Как укрыться от молнии
Гроза — это распространенное природное явление для теплого времени года. Гроза обязательно сопровождается сильным дождем, громкими раскатами грома и яркими молниями. Самую большую опасность представляет именно молния, ведь ее мощный электрический разряд способен уничтожить человека.
Гроза не начинается неожиданно. О ее приближении можно узнать по громким раскатам грома, темным тучам и молниям, сверкающим вдалеке. В среднем, заметив приближение грозы, у человека будет примерно час на поиск безопасного укрытия.
Где и как укрыться от молнии
Удар молнии может вызвать паралич, потерю сознания и даже остановку сердца. Избежать негативных последствий от встречи с этим природным явлением поможет правильно выбранное укрытие.
Поскольку молния часто застает человека на природе, рассмотрим самые безопасные варианты укрытий в лесу, на открытой местности и рядом с водоемами.
В лесу
В лесу укрыться от грозы проще всего. Достаточно просто найти группу близко стоящих деревьев небольшой высоты с густыми кронами (рисунок 1).
Находясь в лесу, не стоит укрываться от молнии:
- под деревьями, расположенными на лесных опушках;
- рядом с водоемами;
- под кронами очень высоких и отдельно стоящих деревьев;
- рядом с костром, ведь столб горячего воздуха служит отличным проводником электричества.
Если группы деревьев не нашлось, и спрятаться пришлось под невысоким деревом, нельзя прислоняться к его стволу. Если молния ударит в него, дерево разлетится на щепки, и человек может получить травму.
Рисунок 1. В лесу лучше прятаться не под одиноко стоящими, а под густо растущими деревьями
Самое безопасное укрытие — низина с большим количеством деревьев. Поскольку гроза приближается постепенно, найти подходящее укрытие заранее не составит труда.
На открытой местности
На открытой местности укрыться от грозы очень сложно, ведь электрический разряд попадает в самую высокую точку, которой и будет идущий или стоящий человек (рисунок 2).
Чтобы не получить мощный электрический разряд, необходимо найти сухую низину, яму или овраг. Важно, чтобы местность была сухой и, даже если во время грозы яма начнет заполняться водой, лучше покинуть такое укрытие.
Рисунок 2. На открытой местности от молнии лучше прятаться в низинах
Не стоит прятаться рядом с металлическими заборами, линиями электропередач или в одиноко стоящих постройках. Также не рекомендуется активно двигаться.
У воды
Вода — отличный проводник электричества, поэтому находиться на воде или рядом с ней во время грозы категорически запрещено.
Заметив приближение грозы, нужно прекратить купание или катание на лодке, и в целом лучше отойти от водоема на несколько десятков метров. Прятаться тоже лучше вдалеке от воды.
Как вести себя во время грозы: общие правила безопасности
Ежегодно от удара молнии погибает несколько десятков человек, поэтому спасатели настоятельно рекомендуют ознакомиться с правилами безопасного поведения во время грозы (рисунок 3).
Определив расстояние, нужно использовать оставшееся время с пользой, чтобы правильно подготовиться к грозе:
- Тело нужно вытереть насухо, а мокрую одежду заменить сухой, так как влажная ткань служит отличным проводником электричества.
- Если был разбит лагерь на возвышении, его желательно перенести в низину. Там риск поражения молнией будет сведен к минимуму.
- Если позволяет время, укрытие лучше обустроить на песчаной или каменистой, а не на глинистой почве.
Есть и четкий список запретов. Нельзя:
- прятаться под отдельно стоящими высокими деревьями;
- прислоняться спиной к древесным стволам или отвесным скалам;
- разбивать лагерь или обустраивать укрытие на лесной опушке или на краю поляны;
- делать длительные стоянки рядом с водоемами;
- прятаться под скальными навесами;
- бегать или просто быстро передвигаться по открытой местности;
- оставаться в мокрой одежде;
- передвигаться по открытой местности плотной группой;
- сидеть возле костра;
- находиться рядом с металлическими предметами, в том числе и с туристическим снаряжением.
Что такое шаровая молния и как от нее укрыться
Самая опасная разновидность молнии — шаровая. Она пока не до конца изучена учеными, но некоторые общие правила безопасности при встрече с этим опасным природным явлением все же существуют.
Если на открытой местности вы заметили шар, постарайтесь не делать резких движений или прогнать его. Достаточно просто медленно удалиться в противоположном направлении.
Обычно шаровая молния представляет собой светящийся шар желтого цвета, но могут встречаться и другие оттенки. В любом случае, заметив в своем доме подозрительный предмет, не нужно пытаться быстро убежать от нее или разбить саму молнию каким-то предметом. Даже если эта затея завершится удачно, и молния исчезнет, ее разрушение будет сопровождаться громким взрывом, а нередко — и пожаром.
Рисунок 4. Шаровая молния — одно из самых опасных природных явлений
Самый правильный вариант — медленно выйти из помещения и закрыть за собой дверь. Если молния рядом, от нее можно спрятаться под столом. К счастью, существуют такие молнии от 30 секунд до нескольких минут, после чего самостоятельно разрушаются или просто постепенно угасают.
Первая помощь пострадавшим от удара молнии
Если несчастный случай все же произошел, нужно точно знать, как оказать пострадавшему первую помощь (рисунок 5).
В первую очередь нужно вызвать скорую помощь. Удар молнии часто вызывает остановку сердца, и человеку может потребоваться реанимация.
Рисунок 5. Если человека ударила молния, его нужно оттащить от места происшествия и вызвать скорую
Если нужно оказать пострадавшему помощь незамедлительно, лучше аккуратно оттащить его от места несчастного случая, так как молния довольно часто ударяет в одно и то же место дважды. Снимать обгоревшую одежду не рекомендуется, чтобы не повредить пораженные ткани. До приезда скорой пострадавшего укладывают горизонтально так, чтобы его голова находилась чуть ниже туловища.
Еще больше информации о безопасном укрытии от молнии вы сможете найти в видео.
Как защититься от молнии
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 по закону Ома 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.
Скоро грозы: как защитить дом от молнии и какая крыша безопаснее
Прямое попадание молнии в загородный дом — случай редкий, такое происходит раз в несколько лет. Тем не менее, стоит обезопасить себя и в обязательном порядке продумать систему молниезащиты еще в самом начале строительства.
Когда молнии разрывают ночное небо вспышками света и грохотом грома, многие часто задаются вопросом: «Нужен ли нам громоотвод (молниеотвод) в доме?" Люди, живущие в районах, подверженных грозам, колеблются реже. Поэтому мы решили разобраться с грозами и молниями и предоставить полезную информацию. Кстати, справедливы оба термина — и молниеотвод, и громоотвод.
Можно ли обойтись без молниеотвода?
Ни в коем случае! По нескольким причинам.
- Вероятность попадания молнии в дом хоть и мала, но все же существует. Особенно если строение возвышается над всеми остальными, находится на вершине холма или на берегу водоема.
- Прямой удар молнии — не единственная опасность во время грозы. Для электрической цепи дома и подключенной к ней техники опасны и попадания молнии в радиусе 200-500 метров: они вызывают сильнейшие электромагнитные возмущения. Способны повредить технике и грозовые перенапряжения, появляющиеся из-за быстрых изменений электромагнитного поля во время грозы.
- Отсутствие молниеотвода может стать причиной отказа в выплате страхового возмещения в случае пожара.
Устройство молниезащиты: есть ли инструкции?
К сожалению, почему-то до сих пор не существует официальных нормативов, оговаривающих рекомендации и требования к устройству молниезащиты частных домов. В каждом конкретном случае проектировщикам и домовладельцам остается полагаться на здравый смысл и опыт электриков. Единственный практический совет, которому нужно следовать неукоснительно: подумайте о молниезащите как можно раньше, еще на этапе проектирования дома и закладки фундамента. В индивидуальных жилых домах молниезащита окончательно устанавливается на стадии разводки электричества по дому.
Как устроен молниеотвод
Система молниезащиты состоит из нескольких частей: молниеприемника, токоотводов, заземления и специального оборудования, которое соединено с электрощитком и предохраняет сеть от скачков напряжения. Электрики называют первые три элемента внешней молниезащитой, а устройство в щитке — внутренней.
Молниеприемники самой простой конструкции — металлические штыри, высота которых зависит от высоты и площади здания. Так, для дома высотой 8 м и площадью 80-100 м 2 понадобится штырь длиной около 1,4 м. Для мансарды-мезонина потребуется отдельный токоприемник, который устанавливается на коньке ее кровли.
Токоотводы присоединяются к молниеприемникам — по два на каждый штырь. К заземлению они должны идти кратчайшим путем. Именно поэтому специалисты настоятельно рекомендуют позаботиться о молниезащите еще на стадии проектирования: при прокладке токоотводов в уже построенном доме на пути могут встретиться окна, к тому же будет затруднительно сделать надежную изоляцию токоотводов и спрятать их во внутренние элементы дома.
Если нельзя проложить токоотводы по кратчайшей траектории, их число увеличивают, а молниеприемники соединяют между собой. Таким образом ток от приемников распределяется по разным направлениям.
Заземлением обычно служит фундамент, где еще на этапе закладки должны быть предусмотрены детали для прикрепления токоприемников. Если таких деталей нет, в фундамент вбивают отдельные штыри и соединяют между собой. Чтобы заземление не подвергалось коррозии, лучше использовать элементы из оцинкованного металла.
Для дома, стоящего на высоком песчаном холме, нужен дополнительный контур заземления: сухой песок — плохой заземлитель.
Помните: металлические оболочки всех подземных коммуникаций коттеджа обязательно должны быть связаны с контуром заземления!
Альтернативные устройства молниезащиты
Модицифицированная и более надежная система молниезащиты по сравнению со штырями — тросовая. На коньках крыши устанавливают два небольших штыря, между которыми проходит неизолированный провод. Вся конструкция служит токоприемником.
На городских зданиях используется еще один вариант — молниезащитная сеть. Это металлическая сетка с крупными ячейками, проложенная по всей площади крыши. Провода обычно бывают убраны в бетонную стяжку крыши. Эта технология подходит и для небольших частных домов, но с поправкой: провода рекомендуется прокладывать поверх материала кровли, иначе после удара молнии крышу придется ремонтировать.
Важно: молниезащитная сеть используется только на неметаллической кровле! За пределами сети не должно быть никаких металлических частей, в том числе сливов.
Какая крыша безопаснее
Металлическая кровля при правильном заземлении может работать как большой молниеприемник. Главное, чтобы под ней не было горючих утеплителей: в месте попадания молнии металл может очень сильно разогреться и даже расплавиться. Кстати, по этой причине лучше все-таки пользоваться другими вариантами молниезащиты: ремонт поврежденной крыши может обойтись недешево.
Считается, что черепичные крыши безопаснее металлических. На самом деле вероятность попадания молнии не зависит от материала кровли. Сама по себе керамика — хороший изолятор, но любой металлический предмет (гвоздь, труба) под слоем черепицы сводит это преимущество на нет, потому что прямой удар молнии легко раскрошит даже самую толстую черепицу.
При строительстве коттеджных поселков может использоваться внешняя система молниезащиты активного типа, которая охватывает сразу несколько зданий. Она основана на принципе ионизации воздуха у молниеприемника и монтируется на специальных мачтах. Молниеприемник активного типа устанавливается на расстоянии 1 м от самый высокой точки сооружения в поселке, зона покрытия активной системы составляет около 80 м 2 .
По данным «Росгосстраха», в 2020 году компания возместила дачникам и владельцам загородного жилья за утраченное или поврежденное жилье и имущество около 2 млрд руб. Большинство выплат связано с повреждениями, вызванными различными стихийными бедствиями и пожаром.