Молния – гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно происходит во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом.

Для возникновения молнии необходимо, чтобы в относительно малом объёме облака образовалось электрическое поле с напряжённостью достаточной для начала электрического разряда (~1 мВ/м), а в значительной части облака существовало бы поле со средней напряжённостью, достаточной для поддержания начавшегося разряда (0, 1÷ 0, 2 мВ/м). В молнии электрическая энергия превращается в тепловую и световую.

Воздух – отличный электрический изолятор. Чтобы пробить разрядом его слои толщиной в несколько сотен метров, необходимо электрическое поле колоссальной напряжённости – порядка 150 кВ/м. Грозовое облако более 30 кВ/м не генерирует. Тем не менее молнии бьют – интенсивно и часто. Средняя длина молнии составляет порядка 2, 5 км, но некоторые электрические разряды простираются в атмосфере до 20 км.

Грозовой разряд излучает радиоволны широкого значения. Это позволяет вести наблюдение за грозой на больших расстояниях. Скорость движения огненной стрелы равна почти 150 км/с. Динамическое давление ударной волны непосредственно перед головным концом волны достигает 100 кг/ , ток в разряде молнии достигает величины порядка 100 000 А, а температура лежит в пределах 28 000 ÷ 35 000 °C. Это в 5 ÷ 6 раз больше температуры Солнца. Ударная волна от раздвигаемого разрядом воздуха только через 50 ÷ 100 метров станет звуковой ПРИЧЁМ УДАР МОЖЕТ БЫТЬ СМЕРТЕЛЬНЫМ!

Воздействие молнии на человека

Разряды атмосферного и статического электричества представляют серьёзную угрозу для человека и животного, являются причиной возникновения пожаров и взрывов.

В организме человека, при поражении его молнией, отличаются такие же патологические изменения как при поражении электрическим током.

При поражении человека молнией первая медицинская помощь должна быть неотложной. В тяжёлых случаях (остановка дыхания, сердцебиения) необходима реанимация, её должен оказать, не ожидая медицинских работников, любой свидетель несчастья. Реанимация эффектна только в первые минуты после поражения человека молнией. Через 10 ÷ 15 мин. она, как правило, уже неэффективна. Экстренная госпитализация пострадавшего необходима во всех случаях.

После удара молнии процент выживших, как ни странно, довольно высок: из 100 человек, подвергшихся воздействию молнии, не погибает около 53 человек, а ежегодно на Земле от молнии погибает порядка 24 000 человек. При попадании молнии в человека он теряет сознание, падает, могут отмечаться судороги, часто останавливается дыхание и сердцебиение. На теле обычно можно обнаружить «метки тока», места входа и выхода электричества. В случае смертельного исхода причиной прекращения основных жизненных функций является внезапная остановка дыхания и сердцебиения, от прямого действия молнии на дыхательные и сосудодвигательные центры мозга. На коже часто остаются так называемые знаки молнии, древовидные светло-розовые или красные полосы, исчезающие при надавливании пальца (сохраняются в течении 1 ÷ 2 суток после смерти человека). Они – результат расширения капилляров в зонах контакта молнии с телом.

От удара молнии люди иногда взлетают и их окутывает облако. Объясняется это тем, что электрический ток вызывает резкое сокращение мышц. Происходит это столь быстро и мощно, что человеку кажется, будто его подбросило. На самом деле он просто подпрыгивает. Иногда, на 2 ÷ 3 метра, а облако – это пар. Он образуется, когда молния «проскальзывает» по поверхности тела человека и от сильного нагрева почти мгновенно вскипает пот.

Поведение человека во время грозы с молнией

Молнии настолько не предсказуемы, что уберечься от них на 100% в принципе не возможно, но снизить риск погибнуть – это реально. МЧС советует человеку, попавшему в грозу с молнией соблюдать следующие меры предосторожности:

-Не прячтесь под деревом – молнии всё-таки чаще бьют в более высокие объекты. Чаще всего молнии притягивают высокие, одиноко стоящие деревья. Поэтому, во время грозы укрываться человеку под такими деревьями не рекомендуется. Около 8-10 метров – таково расстояние на котором уже можно не беспокоится о коварном соседстве. Из 100 разрядов молния ударяет в дуб – 54 раза, в тополь – 24 раза, в ель – 10 раз, в сосну – 6 раз. В берёзу и клён молния не ударяет совсем – конечно, если эти деревья стоят в густом смешанном лесу, а не на открытой местности. При этом необходимо помнить, что удаляясь от дерева предохраняем себя от поражения шаговым напряжением, ибо дерево в данном случае является громоотводом.

-Не надёжным укрытием являются стога сена. Если стог сена находиться на открытой и ровной поверхности, то человек может легко оказаться под ударом молнии. Молния – большой любитель разрушать печные трубы, поэтому во время грозы необходимо находиться подальше от печей.

-В чистом поле примите позу эмбриона: присядьте, сгорбившись, на корточки. Ноги вместе или встаньте на одну ногу, вспомнив об опасности шагового напряжения.

-Не стойте под зонтиком, не держите удочку в руках или клюшку для гольфа. Не прикасайтесь к металлическим предметам. Если они у Вас есть, то выкиньте их из карманов.

-Грозу можно переждать в машине или автобусе – их металлическая оболочка создаёт защитный экран, называемой учёными Клеткой Фарадея. Внутрь её молния не проникает, а «стекает» в землю. При этом необходимо опустить радиоантенну.

-Находясь в доме необходимо закрыть окна и форточки. При этом необходимо отключить от электричества сети все электронные приборы и газ. Не разводите огонь в печи или камине – грозовому разряду проще пробить горячий воздух. Необходимо отключить мобильный телефон.

-Ни в коем случае нельзя светить в грозовые облака лазерной указкой. Есть научные данные, что лазерный луч притягивает молнию.

-Необходимо удалиться подальше от озёр и рек: в грозу они становятся опасными.

-Не подходите к сантехнике – металлические трубы могут проводить электричество; ни в коем случае нельзя прикасаться к водосточным трубам с крыши домов и желательно находиться на расстоянии от дорожных знаков, которые усиливаются на металлических трубах вдоль автомобильных трасс.

-Находясь в толпе людей постарайтесь держать дистанцию от другого человека. Лучше отойти от него порядка 10 м.

-В домах сельской местности не менее опасна электропроводка. Даже если человек не прикасается к выключателям электрической лампочки, радиоприёмнику, молния, ударив в электросеть, поразит человека даже на расстоянии 2-3 метров от проводов.

-Жаря шашлыки – не подходите к мангалу: металлическая конструкция может быть опасна.

-Ни в коем случае: не прикасайтесь к водостокам и обходите дорожные знаки, которые монтируются на металлических трубах, закопанных в землю.

Воздействие молнии на суда

Молнии представляют большую угрозу для наводных судов в виду того, что последние приподняты над поверхностью моря и имеют много острых элементов (мачты, всевозможные антенны радиотехнических средств и т.д.) являющихся концентратами напряжённости электрического поля.

Каждый год свыше 7 000 молний попадают в самолёты и несколько десятков тысяч – в суда. Обычно молнии попадают в судовые мачты, краны, а так как эти сооружения сделаны из токопроводящих металлов, молнии легко уходят в воду, на которую судно надёжно «заземлено» всем корпусом.

Для различных приборов (приёмопередающих и радиолокационных, станции радиопеленгаторов и других электрорадионавигационных станций) предусмотрена специальная защита, которая уводит молнию на корпус судна и в воду, минуя внутренние блоки приборов.

Морским судам молния страшна не сама по себе, а тем, что играет роль своеобразного детонатора, вызывающего взрывы и пожары.

Если судно загружено металлоконструкциями или чем-либо подобным, надёжно загерметизировано, а приборы заземлены, то оно может принять на себя любое число молний и при этом не пострадать.

Судовые защитные устройства в принципе не отличаются от береговых. Каждая мачта не судне снабжается молниеотводом. Объект считается защищённым от прямых ударов молнии, если зона защиты, образуемая молниеотводом, охватывает все его конструктивные элементы. Зоной защиты называют пространство, образуемое вокруг каждого молниеотвода, вероятность попадания молнии в которое практически равно нулю.

Однако не смотря на всё это, во время грозы необходимо принять все меры предосторожности для защиты экипажа, радиотехнических средств от грозовых разрядов. Дело в том, что при прямом попадании молнии в радиоантенну в ней индуцируется ЭДС опасного уровня, представляя угрозу для экипажа и иного оборудования. Поэтому во время грозы начальник радиостанции обязан прекратить работу радиоузла и заземлить радиоантенны.

Намного опаснее положения танкеров, газовозов, где приняты строжайшие меры по запрещению курения (кроме специализированных помещениях), разведению открытого огня, проведению сварочных работ, газорезочных и других подобных работ. Попадание молнии в эти суда легко может вызвать взрыв и пожар.

Особую опасность может представлять ЭДС возникающая в незамкнутых и не заземлённых контуров судов, перевозящих нефтепродукты и другие опасные грузы. Возможное наличие может стать причиной взрывов и пожаров на судне.

Воздействие и молнезащита наземных объектов

Здания и сооружения нефтебаз, складов ГСМ и АЗС и другие объекты должны быть надёжно защищены от прямых ударов молний, её вторичных проявлений и соответствовать требованиям «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений».

Грозовые разряды могут поражать наземные объекты, прямыми ударами молнии, разрушая их (первичное воздействие), а также влиять на них в виде электрической индукции (вторичное воздействие) без прямого контакта с каналом молнии. Электромагнитная индукция сопровождается возникновением в пространстве изменяющегося во времени магнитного поля, это магнитное поле индуцирует в замкнутых контурах, образованных металлическими конструкциями (электропроводка, трубопроводы и т.д.) электрические токи, вызывающие их нагревание.

Разряды молний также представляют опасность для электрического и электронного оборудования. При прямом попадании молнии в провода линии возникает перенапряжение, вызывающее разрушение изоляции электрооборудования, а большие токи обуславливают термические повреждения проводников. Для защиты от грозовых перенапряжений электрические подстанции и распределительные сети оборудуются грозовыми разрядниками. Для электронных устройств представляет опасность также электромагнитный импульс, создаваемый молнией.

При этом необходимо помнить, что во время грозы приближаться к молниеотводам ближе чем на 4 метра ЗАПРЕЩАЕТСЯ, о чем должны быть вывешены предупредительные надписи на молниеотводах.

Для предохранения наземных объектов от разрушения и пожаров, вызываемых молнией, выполняется комплекс защитных мероприятий, называемых «Молниезащитой». Основной элемент молниезащиты – применение системы молниеотводов, которые стержневые, тросовые (антенные) и сетчатые. Составные части молниеотвода: молниеприёмник, собственно молниеотвод и заземлитель. Все эти части – МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ!

Для предохранения наземного объекта от разрушения, возможного при ударе молнии, служит молниеотвод. Молниеотводы, в зависимости от вида молниеприёмника, подразделяют на стержневые, тросовые (антенные) и сетчатые.

Наиболее простой и распространённой системой громозащиты является стержневая представляющая собой металлическое хорошо заземлённые мачты. На верхнем конце мачты укреплён металлический стержень – молниеприёмник, связанный с проводом – токоотводом, конец токоотвода заземляется. Молниеприёмник возвышается над концом мачты h на 1÷ 1, 5 м, его диаметр d 25÷ 50 мм. Площадь сечения S проводов токоотвода должна составлять не менее 100 для стали и 50 – для меди. Защитная зона стержневого молниеотвода определяется объектом конуса высотой H и радиусом основания R. Обычно H=R, где H – высота молниеотвода.

При тросовой защите используют одни или несколько горизонтально натянутых проводов над охраняемым объектом. Эти провода, служащие молниеприёмниками, удерживают опоры, которые могут устанавливаться непосредственно на защищаемом объекте, или мачты, стоящие на определённом расстоянии (не менее 5 – 6 м) от стен защищаемого сооружения.

Сетчатая система громозащиты охраняет от ударов молнии особо опасные объекты. Молниеотводы представляют собой металлическую сетку, натягиваемую на защищаемые объектом на высоте не менее 4 м от перекрытия. Чем меньше ячейки сетки, тем надёжнее её действие. Недостаток сетчатой системы – её дороговизна и сложность.

Опасно вторичное действие молнии, заключающееся в индуктировании на металлических защищаемого сооружения в момент удара молнии ЭДС значительной величины. Если части сооружения электрически, не соединены между собой, то в местах сближения отдельных частей незамкнутых контуров могут возникнуть разряды либо сильное нагревание отдельных частей контура. Мерой защиты является тщательное заземление всех металлических контуров сооружения.

При эксплуатации устройств молниезащиты должно осуществляться систематическое наблюдение за их состоянием, в график планово-предупредительных работ должны включаться работы по текущему обслуживанию, текущему и капитальному ремонту этих устройств.

Ежегодно перед наступлением грозового сезона необходимо осмотреть состояние необходимых элементов молниезащиты (молниеприёмников, токоотводов), обращая особое внимание на места соединения токоведущих элементов. Недопустимо в грозовой сезон оставлять молниеприёмники без надёжного соединения с токоотводами и заземлителями.

После каждой грозы или сильного ветра все устройства молниезащиты должны быть внимательно осмотрены и повреждения устранены.

При техническом обслуживании устройств молниезащиты необходимо обращать внимание на состояние токоведущих элементов и при уменьшении их сечения (вследствии коррозии, надломов, оплавлений) больше чем на 30% заземлять их полностью, либо заменять отдельные дефектные места.

Шаровая молния. Защита от шаровой молнии

Менее часто возникает ШАРОВАЯ МОЛНИЯ, которая представляет собой светящееся шарообразное или грушевидное тело диаметром 10÷ 20 см или больше, образующееся обычно вслед за ударом линейной молнии. Существует она он нескольких секунд до нескольких минут.

Перемещаясь с движущимся воздухом шаровая молния часто попадает в дома через открытые окна, печные ходы.

Обычно шаровая молния появляется при грозе вместе с обычными молниями. Механизм её возникновения не установлен. Но учёные предложим около 50 гипотез. Подсчёты специалистов показали, что ≈ 9% случаев появления шаровой молнии оборачивались трагическими происшествиями из которых ≈ 14% приводили к гибели людей.

Защита от шаровой молнии

· Необходимо помнить, что траектория полёта шаровой молнии практически непредсказуема. Шар ведёт себя неожиданно, как капля поды на сковородке;

· Не нужно делать никаких движений, тем более резких и ни в коем случае не убегать – в этом случае шар может полететь за вами;

· Следует находится подальше от электроприборов и электрической проводки, не касаться металлических предметов;

· Через несколько десятков секунд молния исчезнет само собой – иногда бесшумно, иногда со взрывом;

· Она может оставить после себя дырку в двери, а может – лишь запах озона;

· После исчезновения шаровой молнии не нужно терять бдительности, так как после её визитов бывают пожары.