Линейные молнии, методы её исследования

  Из опыта научных наблюдений за молниями можно говорить о приблизительно квадратичной зависимости числа ударов N_M от высоты h сосредоточенных объектов (у них h много больше всех других размеров); для протяженных же, длины I, таких как воздушная линия электропередачи, N_M ~ h_i. Это наводит на мысль о существовании некоторого эквивалентного радиуса стягивания молний R_э ~ h. Все молнии, смещенные от объекта по горизонтали на расстояние г < R_э попадают в него, остальные проходят мимо. Такая примитивная схема ориентировки в целом приводит к правильному результату. Для оценок можно использовать R_э ~ 3h, а число ударов молнии на единицу невозмущенной поверхности земли в единицу времени n_м извлечь из данных метеонаблюдений. По ним строятся специальные карты интенсивности грозовой деятельности. В европейской тундре n_м < 1 удара на 1 км² за год, в равнинных областях Европы 2-5, в некоторых предгорных районах, например, на Кавказе — до 10. Башня высотой h = 100 м характеризуется R_э = 0,3 км и для нее

8. Поражение человека

Радиус стягивания молний в человека всего 5-6 м, площадь  стягивания — не более 10^-4 км². На деле жертв у молнии намного больше и прямой удар здесь не при чем. Человеческий опыт не рекомендует в грозу находиться в лесу, тем более, на открытой местности, у высоких деревьев. И это правильно. Дерево примерно в 10 раз выше человека и молния попадает в него в 100 раз чаще. Находясь под древесной кроной, человек имеет заметный шанс оказаться в зоне растекания тока молнии, что не безопасно. После удара молнии в вершину дерева ее ток I_M распространяется по неплохо проводящему стволу, а затем через корни растекается в земле. Корневая система дерева становится как бы естественным заземлителем. Благодаря току, в земле появляется электрическое поле , где р — удельное сопротивление грунта, j — плотность тока. Пусть ток растекается в грунте строго симметрично. Тогда эквипотенциали представляют собой полусферы с диаметральной плоскостью на поверхности земли. Плотность тока на расстоянии г от ствола дерева j(r) = ,

разность потенциалов  между близкими точками  равна ∆U= . Если, например, человек стоит на расстоянии r ≈ 1 м от центра ствола дерева боком к дереву, а расстояние между его ступнями ∆r ≈ 0,3 м, то для средней по силе молнии с током Iм = 30 кА, перепад напряжения на поверхности грунта с р = составляет . Это напряжение оказывается приложенным к подошвам обуви, а после их неизбежного очень быстрого пробоя — к телу человека. То, что человек пострадает, а скорее всего будет убит, сомнений не вызывает — слишком велико действующее на него напряжение. Заметим, что оно пропорционально ∆r. Это значит, что стоять, широко расставив ноги, много опаснее, чем по стойке смирно с плотно сжатыми ступнями, а лежать по радиусу от дерева еще опаснее, потому что в этом случае расстояние между крайними точками, контактирующими с грунтом, становится равным росту

человека. Лучше  всего, подобно аисту, замереть на одной  ноге, но такие советы легче давать, чем выполнить. Кстати сказать, крупных  животных молния поражает чаще, чем человека, в том числе и потому, что у них больше расстояние между ногами.

 Если у вас дача с молниеотводом и для нее сооружен специальный заземлитель, проследите, чтобы во время грозы поблизости от заземлителя и заземляющего спуска к нему не было людей. Ситуация здесь аналогична только что рассмотренной.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7. Правила поведения во время грозы. 

  Вспышку молнии мы видим практически мгновенно, т.к. свет распространяется со скоростью 300 000 км/с. скорость распространения звука в воздухе равна примерно 344 м/с, т.е. примерно за 3 секунды звук проходит 1 километр. таким образом, разделив время в секундах между вспышкой молнии и последовавшим за ней первым раскатом грома, определим расстояние в километрах до нахождения грозы.

 Если эти промежутки времени уменьшаются, то гроза приближается, и необходимо принять меры защиты от поражения молнией. Молния опасна тогда, когда за вспышкой тут же следует раскат грома, т.е. грозовое облако находится над вами, и опасность удара молнии наиболее вероятна. Ваши действия перед грозой и во время ее должны быть следующими: 

• не выходить из дома, закрыть окна, двери и  дымоходы, позаботиться, чтобы не было сквозняка, который может привлечь шаровую молнию.
• во время грозы не топить печку, т.к. дым, выходящий из трубы, имеет высокую электропроводность, и вероятность удара молнии в возвышающуюся над крышей трубу возрастает;
• во время грозы подальше держаться от электропроводки, антенн, окон, дверей и всего остального, связанного с внешней средой. не располагаться у стены, рядом с которой растет высокое дерево;
• радио и телевизоры отключить от сети, не пользоваться электроприборами и телефоном (особенно важно для сельской местности);
• во время прогулки спрятаться в ближайшем здании. 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 находиться 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 низкорослом участке. Нельзя укрываться под высокими деревьями, особенно соснами, дубами, тополями. Лучше находиться на расстоянии 30 м от отдельного высокого дерева. обратите внимание - нет ли рядом деревьев, ранее пораженных грозой, расщепленных. лучше держаться в таком случае 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 грозы в горах 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, т.к. считается, что пот и быстрое движение «притягивает» молнию;
• если вы застигнуты грозой на велосипеде или мотоцикле, прекратите движение и переждите грозу на расстоянии примерно 30 м от них;

8. Технология использования энергии молнии. 
 

Китайские ученые разработали технологию использования  энергии молнии в научных и  промышленных целях,

"Новая разработка  позволяет захватывать молнию  в воздухе и перенаправлять ее в коллекторы на земле для исследований и использования", - сообщил сотрудник института атмосферной физики Це Сюшу.

   Для захвата молнии будут использоваться оснащенные специальными громоотводами ракеты, которые будут запускать в центр грозового облака. Ракета YL-1 должна стартовать за несколько минут до удара молнии.

  "Проверки показали, что точность запусков составляет 70%", - сообщили разработчики аппарата.

 Энергия молнии, а также производимое ей электромагнитное излучение будут использоваться для генной модификации сельскохозяйственных пород и производства полупроводников.

  Кроме того, новая технология позволит значительно снизить экономический ущерб от гроз, поскольку разряды будут уходить в безопасные места. По статистике, в КНР от удара молнии ежегодно гибнет около тысячи человек. Экономический ущерб от гроз в Китае достигает 143 миллионов долларов в год.

  Исследователи также пытаются найти способ использования молний в энергетике. По данным ученых, один разряд молнии производит миллиарды киловатт электричества. По всему миру каждую секунду происходит 100 ударов молний - это огромный источник электроэнергии. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список литературы: 

1. Стекольников  И. К., Физика молнии и грозозащита, М. — Л., 1943;
2. Имянитов И. М., Чубарина Е. В., Шварц Я. М., Электричество облаков, Л., 1971;
3. Renema.py, Молния.URL: http://www.renema.ru/Info/molniya_priroda.shtml
4. История молнии. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Молния
5. Имянитов И.М., Чубарина Е.В., Шварц Я.М. Электричество облаков. Л., 1971
6. Наука и техника: Физика. URL: http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/MOLNIYA.html
7. Автономные светящиеся образования в открытом воздухе. URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=9199806
8. Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Физика молнии и молниезащиты. М.: Физматлит, 2001.