Молния
- это гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно происходит во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Молнии также были зафиксированы на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране. Ток в разряде молнии достигает 10-100 тысяч ампер, напряжение — 1 000 000 вольт (иногда достигает 50 000 000 вольт), тем не менее, погибает после удара молнией лишь 10,2 % людей.
Формирование молнии
Наиболее часто молния возникает в кучево-дождевых облаках, тогда они называются грозовыми; иногда молния образуется в слоисто-дождевых облаках, а также при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях. Обычно наблюдаются линейные молнии, которые относятся к так называемым безэлектродным разрядам, так как они начинаются (и заканчиваются) в скоплениях заряженных частиц. Это определяет их некоторые до сих пор не объяснённые свойства, отличающие молнии от разрядов между электродами. Так, молнии не бывают короче нескольких сотен метров; они возникают в электрических полях значительно более слабых, чем поля при межэлектродных разрядах; сбор зарядов, переносимых молнией, происходит за тысячные доли секунды с миллиардов мелких, хорошо изолированных друг от друга частиц, расположенных в объёме несколько кмі. Наиболее изучен процесс развития молнии в грозовых облаках, при этом молнии могут проходить в самих облаках — внутриоблачные молнии, а могут ударять в землю — наземные молнии. Для возникновения молнии необходимо, чтобы в относительно малом (но не меньше некоторого критического) объёме облака образовалось электрическое поле (см. атмосферное электричество) 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 облака превращается в тепловую, световую и звуковую.
Наземные молнии
Процесс развития наземной молнии состоит из нескольких стадий. На первой стадии, в зоне, где электрическое поле достигает критического значения, начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными зарядами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые под действием электрического поля приобретают значительные скорости по направлению к земле и, сталкиваясь с молекулами, составляющими воздух, ионизуют их. По более современным представлениям, разряд инициируют высокоэнергетические космические лучи, которые запускают процесс, получивший название пробоя на убегающих электронах[1]. Таким образом возникают электронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов — стримеры, представляющие собой хорошо проводящие каналы, которые, сливаясь, дают начало яркому термоионизованному каналу с высокой проводимостью — ступенчатому лидеру молнии.
Движение лидера к земной поверхности происходит ступенями в несколько десятков метров со скоростью ~ 50 000 километров в секунду, после чего его движение приостанавливается на несколько десятков микросекунд, а свечение сильно ослабевает; затем в последующей стадии лидер снова продвигается на несколько десятков метров. Яркое свечение охватывает при этом все пройденные ступени; затем следуют снова остановка и ослабление свечения. Эти процессы повторяются при движении лидера до поверхности земли со средней скоростью 200 000 метров в секунду.
По мере продвижения лидера к земле напряжённость поля на его конце усиливается и под его действием из выступающих на поверхности Земли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером. Эта особенность молнии используется для создания молниеотвода.
В заключительной стадии по ионизованному лидером каналу следует обратный (снизу вверх), или главный, разряд молнии, характеризующийся токами от десятков до сотен тысяч ампер, яркостью, заметно превышающей яркость лидера, и большой скоростью продвижения, вначале доходящей до ~ 100 000 километров в секунду, а в конце уменьшающейся до ~ 10 000 километров в секунду. Температура канала при главном разряде может превышать 25 000 °C. Длина канала молнии может быть от 1 до 10 км, диаметр — несколько сантиметров. После прохождения импульса тока ионизация канала и его свечение ослабевают. В финальной стадии ток молнии может длиться сотые и даже десятые доли секунды, достигая сотен и тысяч ампер. Такие молнии называют затяжными, они наиболее часто вызывают пожары. Но земля не является заряженой, поэтому принято считать что разряд молнии происходит от облака по направлению к земле(сверху вниз).
Главный разряд разряжает нередко только часть облака. Заряды, расположенные на больших высотах, могут дать начало новому (стреловидному) лидеру, движущемуся непрерывно со скоростью в тысячи километров в секунду. Яркость его свечения близка к яркости ступенчатого лидера. Когда стреловидный лидер доходит до поверхности земли, следует второй главный удар, подобный первому. Обычно молния включает несколько повторных разрядов, но их число может доходить и до нескольких десятков. Длительность многократной молнии может превышать 1 сек. Смещение канала многократной молнии ветром создаёт так называемую ленточную молнию — светящуюся полосу.
Внутриоблачные молнии
Внутриоблачные молнии включают в себя обычно только лидерные стадии; их длина колеблется от 1 до 150 км. Доля внутриоблачных молний растет по мере смещения к экватору, меняясь от 0,5 в умеренных широтах до 0,9 в экваториальной полосе. Прохождение молнии сопровождается изменениями электрических и магнитных полей и радиоизлучением, так называемыми атмосфериками.
Вероятность поражения молнией наземного объекта растет по мере увеличения его высоты и с увеличением электропроводности почвы на поверхности или на некоторой глубине (на этих факторах основано действие громоотвода). Если в облаке существует электрическое поле, достаточное для поддержания разряда, но недостаточное для его возникновения, роль инициатора молнии может выполнить длинный металлический трос или самолёт — особенно, если он сильно электрически заряжен. Таким образом иногда «провоцируются» молнии в слоисто-дождевых и мощных кучевых облаках.
Шаровая молния
Очень редкое природное явление, единой физической теории возникновения и протекания которого к настоящему времени не представлено. Существуют около 200 теорий, объясняющих явление, но ни одна из них не получила абсолютного признания в академической среде. В лабораторных условиях похожие, но кратковременные явления удалось получить несколькими разными способами. Но о природе естественной шаровой молнии вопрос остаётся открытым. По состоянию на конец XX века не было создано ни одного опытного стенда, на котором в масштабе природное явление искусственно воспроизводилось бы тождественным описаниям очевидцев шаровой молнии.
Шаровая молния обычно появляется в грозовую, штормовую погоду; зачастую, но не обязательно, наряду с обычными молниями. Но имеется множество свидетельств её наблюдения в солнечную погоду. Чаще всего она как бы «выходит» из проводника или порождается обычными молниями, иногда спускается с облаков, в редких случаях — неожиданно появляется в воздухе или, как сообщают очевидцы, может выйти из какого-либо предмета (дерево, столб).
Часто шаровая молния движется над землей, будто копируя рельеф местности. Объяснение следующее: с одной стороны, светящаяся сфера, обладая более высокой температурой по отношению к окружающей среде, стремится выплыть наверх под действием архимедовой силы; с другой стороны, под действием электростатических сил шар притягивается к влажной проводящей поверхности почвы. На какой-то высоте обе силы уравновешивают друг друга и шар словно катится по невидимым рельсам.
Иногда, правда, шаровая молния делает и резкие скачки. Их причиной может послужить либо сильный порыв ветра, либо изменение в направлении движения электронной лавины. Нашлось объяснение и еще одному факту: шаровая молния стремится попасть внутрь построек. Любое строение, особенно каменное, поднимает в данном месте уровень грунтовых вод, а значит, возрастает электропроводность почвы, что и привлекает плазменный шар. И наконец, почему шаровая молния по-разному заканчивает свое существование, иногда бесшумно, а чаще взрывом? Здесь тоже виноват электронный дрейф. Если к шаровому «сосуду» подводится слишком много энергии, он в конце концов лопается от перегрева или, попав в область повышенной электропроводности разряжается, подобно обычной линейной молнии. Если же электронный дрейф по каким-либо причинам затухает, шаровая молния тихо угасает, рассеивая свой заряд в окружающем пространстве.
Если Вы когда-нибудь встретите ШМ, если близко дверь, то постарайтесь побыстрее оставить свою гостью одну. Не нужно делать лишних героических поступков, ШМ достаточна опасна хотя бы потому, что никто не знает о ее настоящих возможностях и намерениях, а проверять это на себе - не очень хорошая идея. В том, не очень хорошем случае, если выхода нет, и Вы вынуждены наблюдать сие явление на расстоянии вытянутой руки, то не волнуйтесь, не дергайтесь, просто замрите. Ничего страшного произойти не должно. И еще: когда вы приняли все меры, которые только могли, постарайтесь внимательно и спокойно наблюдать за происходящим. Если будете в состоянии это сделать.
Как защитится от молнии
Ежегодно 3 тысячи человек в мире погибают от удара молнии (примерно 8 человек в день). Ежегодно в Беларуси от молнии гибнут и получают травмы несколько человек. Нужно быть начеку даже зимой — в 2008 году минские синоптики впервые зарегистрировали грозу в феврале.
Находясь на улице, в парковой зоне или в лесу, не следует прятаться под высокорослыми деревьями, лучше удалиться от них на 30—40 метров. Вероятность попадания молнии в конкретное дерево прямо пропорциональна его высоте. Подмечено: наиболее часто молнии поражают дуб, тополь, сосну и ель, реже — березу, липу и практически не подвергается ударам молнии орешник. Опасность возрастает, если поблизости уже есть деревья, ранее пораженные молнией. Надежное убежище — густой кустарник в лесном массиве. В городе постарайтесь как можно скорее укрыться в магазине или жилом доме. Они имеют надежную молниезащиту в отличие от остановок общественного транспорта. Если таких вариантов нет, нужно переждать грозу, присев на корточки под невысокими насаждениями. Сотовый телефон при нахождении на улице лучше отключить. Автомобиль является безопасным убежищем, и во время грозы лучше его не покидать. Нужно закрыть окна и опустить автомобильную антенну, прекратить движение и переждать непогоду на обочине или на автостоянке, расположившись подальше от высоких деревьев. Велосипед и мотоцикл, наоборот, являются в это время потенциально опасными. Их нужно оставить подальше, уложив на землю и удалившись от них на время грозы на расстояние не меньше 30 метров. Еще более опасно находиться в тракторе в открытом поле. Любителям купаться и рыбачить рекомендуется с приближением грозы не только немедленно прекратить эти занятия, но и отойти подальше от водоема. Не нужно искать укрытие в пойменных кустах. Если вокруг чистое поле, нужно как можно скорее (но не бегом, если гроза уже началась) добраться до ближайшего леса (но не отдельных деревьев на открытой местности) или до деревни. При этом стараться обходить стороной, метрах в двухстах, одинокие деревья и прочие высокие предметы. При встрече с шаровой молнией следует сохранять спокойствие и прекратить малейшие движения. Не нужно приближаться к ней, касаться ее чем-либо, так как может произойти взрыв. Не следует убегать от шаровой молнии, потому что возникающий поток воздуха потянет ее за вами. Даже установка молниеотвода не гарантирует полной защиты здания от неприятностей. От прямых попаданий молнии молниеотвод защищает, но от так называемых вторичных проявлений — нет. Дело в том, что при попадании молнии в землю или какой-то объект в радиусе до 1500 метров от здания существует вероятность перемещения к нему электрических разрядов по различным коммуникациям, способным проводить ток: системы электроснабжения, связи, газопровод. Это вызывает резкое возрастание напряжения в электрических сетях, приводящее к различным аварийным ситуациям — от выгорания микросхем в бытовых приборах до полного выхода из строя электрооборудования. Рекомендуется на время грозы отключать в доме все бытовые электроприборы и не пользоваться обычным телефоном, не стоять у окон и дверей, не касаться водопроводных кранов. Так вы убережете от непредвиденных проблем и свою технику, и свое здоровье. Проследите, чтобы в помещении не было сквозняка, который может привлечь шаровую молнию. Печку или камин лучше не топить в это время, так как выходящий из трубы дым обладает высокой электропроводностью, и вероятность удара молнии в трубу возрастает. Признаком того, что вы находитесь в электрическом поле, могут послужить вставшие дыбом волосы, которые начнут издавать легкое потрескивание. Но это только сухие волосы. Если поблизости нет убежища, для уменьшения опасности во время грозы лучше сесть на корточки в наиболее низком месте и переждать ненастье. Если гроза успешно миновала, можно продолжить занятие своим делом. Если же молния вас задела, но вы еще в состоянии думать, следует как можно скорее обратиться к врачу. Медики полагают, что человек, выживший после удара молнии, даже не получив сильных ожогов головы и тела, впоследствии может получить осложнения в виде отклонений в сердечно-сосудистой и невралгической деятельности от нормы. Впрочем, может и обойтись. Человеку, которого гроза застала на открытом месте, будь то на рыбалке, охоте или загородной прогулке надо попытаться найти заземленное убежище. Таким убежищем может послужить лес. Не рекомендуется прятаться возле одиноких деревьев, поскольку возможно короткое замыкание между деревом и человеком (сопротивление человека около 500 Ом – меньше, чем у дерева). Нельзя во время грозы плавать в воде, поскольку вода является хорошим проводником электричества.
Если гроза застала вас врасплох, необходимо помнить следующее:
* необходимо в ОБЯЗАТЕЛЬНОМ порядке отключить мобильные устройства;
* молния никогда не ударяет в кустарник;
* избегайте отдельно стоящих деревьев;
* работая в поле, отставьте металлические орудия труда;
* не стойте под раскрытым зонтиком;
* не прикасайтесь к электрическим предметам и выньте их из карманов;
* в поле или на равнине найдите ложбину, но не ложитесь в ней, а присядьте пониже наклонив голову и обняв руками колени.
* если есть возможность, переждите грозу в автомобиле;
* держитесь подальше от высоких металлических конструкций;
* не купайтесь, не переходите вброд реку, отойдите подальше от водоема.
И напоследок интересные факты :
Молнии в 6 раз чаще попадают в мужчин, чем в женщин.
Только в США от молний ежегодно страдает около 1000 человек, 200 из которых гибнет. Человеческое тело является хорошим проводником, его мускулы и кровеносные сосуды в значительной степени состоят из воды, а его нервы способны переносить электрические сигналы. Интересно, что 86% жертв – мужчины. То ли у них физиология особенная, избыток тестостерона, то ли они бывают на свежем воздухе чаще женщин, проводящих большую часть жизни дома. Но все же человек имеет значительные шансы на выживание во время удара молнии. Конечно, температура во время разряда очень высока, но длится он обычно недолго и не всегда приводит к серьезным ожогам. Основной ток молнии часто проходит по поверхности тела, поэтому большинство пораженных молнией людей остаются живы.
Известен случай паркового смотрителя из США Роя Сэлливана, в которого на протяжении жизни семь раз (в период с 1942 по 1977 год) била молния, притом весьма не слабо, с потерей пальцев, ожогом груди, спины и конечностей, два раза на его голове загорались волосы. Однако погиб он не от грозы, а покончил с собой от неразделенной любви. Хотя и не доказано, что причиной избыточных чувств не могли стать и молнии.
По материалам интернетпорталов.
