ВСЛУХ

Редкое изображение показало, как работают громоотводы

Смотреть
Редкое изображение показало, как работают громоотводы
Используя высокоскоростную камеру, бразильские исследователи получили редкое изображение ударов молнии. Снимки не только подчёркивает важность систем защиты, но и дают представление о физике грозовых разрядов.


Камера запечатлела, как несколько громоотводов пытаются «подключиться» к нисходящему разряду. Две нисходящие ветви — часть того же удара молнии, который в конечном итоге поразил здание справа.

Благодаря высокоскоростной камере и некоторой удаче, оказавшись в нужном месте в нужный миг, физик Марсело Саба и кандидат наук Диего Рамон из Национального института космических исследований (INPE) в Бразилии смогли получить редкое изображение ударов молнии, на котором в мельчайших деталях показаны встречи небесных разрядов с близлежащими зданиями. Изображение настолько уникально, что его даже разместили на обложке научного журнала Geophysical Research Letters (GRL).

Снимок сделали летним вечером в Сан-Жозе-дус-Кампусе в штате Сан-Паулу, когда отрицательно заряженная молния приближалась к земле со скоростью 370 км в секунду. Когда разряд был в нескольких десятках метров от земли, громоотводы и высокие объекты на крышах имели положительные восходящие разряды, конкурируя за соединение с несущимся вниз ударом тока. Окончательное изображение перед встречей разрядов было получено за 25 тысячных секунды до того, как молния ударила в одно из зданий

— Марсело Саба, физик.

Учёный использовал камеру, которая делает 40 тыс. кадров в секунду. Когда видео воспроизводится в замедленном режиме, то показывает, как ведут себя разряды молнии, а также то, насколько опасными они могут быть, если система защиты установлена неправильно. Хотя поблизости было более 30 громоотводов, удар пришёлся не на них, а в дымовую трубу на крыше одной из высоток. Физики сделали вывод, что ошибка в установке оставила участок города незащищённым. Воздействие разряда мощностью 30 тыс. ампер нанесло огромный ущерб.

В среднем 20% всех ударов молнии связаны с обменом электрическими разрядами между облаками и землёй. Остальные 80% находятся внутри облаков. Почти все удары, которые касаются почвы, являются разрядами от облака к земле. Удары вверх также происходят, но редко и начинаются наверху гор, небоскрёбов, башен и антенн. Удары молнии также могут быть классифицированы как отрицательные или положительные в зависимости от заряда, передаваемого земле.

Саба рассказал, что длина ударов молнии может достигать 100 км, а сила передачи тока достигает 30 тыс. ампер, что эквивалентно току во включенных одновременно 30 тыс. 100-ваттных лампочек. В некоторых случаях ток может достигать 300 тыс. ампер. Температура типичного удара молнии составляет 30 тыс. °C, что в пять раз превышает температуру поверхности Солнца.

При образовании ударов молнии всё начинается с электризации облаков, объяснил учёный. Механизм плохо изучен, но в основном он включает трение между частицами льда, каплями воды и градом, высвобождая заряды и создавая полярность между различными областями облаков, с различиями в электрическом потенциале от 100 миллионов вольт до 1 млрд В.

Причём грозовые облака — это огромные структуры. Нижняя часть находится на высоте 2–3 км от земли, а верхняя может достигать 20 км в высоту, а диаметр — от 10 км до 20 км.

Удары молнии разветвляются, поскольку электрические заряды ищут путь наименьшего сопротивления, а не кратчайший путь, который был бы прямой линией. Путь наименьшего сопротивления, обычно зигзагообразный, определяется различными электрическими характеристиками атмосферы, которая неоднородна. Удар молнии, состоящий из нескольких разрядов, может длиться до 2 секунд. Однако каждый разряд длится всего доли миллисекунды.

Громоотводы не притягивают и не отражают удары, добавил физик. Они также не «разряжают» облака, как считалось раньше. Они просто обеспечивают молнии лёгкий и безопасный путь к земле.

Поскольку не всегда можно положиться на защиту громоотвода, а большинство атмосферных разрядов происходит летом в тропиках, стоит прислушаться к совету Марсело Сабы. Он пояснил, что грозы в тех широтах чаще бывают во второй половине дня, чем утром. Поэтому следует быть осторожными во время мероприятий на свежем воздухе летними вечерами. Услышав гром, лучше найти укрытие, но ни в коем случае не под деревом или столбом и никогда под шаткой кровлей. Если безопасное место для укрытия не найти, лучше остаться в автомобиле и ждать, пока не утихнет гроза. Если поблизости нет машины или другого укрытия — присесть на корточки, сведя ноги вместе. Нельзя стоять прямо или лежать навытяжку. В помещении нужно избегать бытовой техники и стационарных телефонов.

Однако можно выжить после удара молнии в человека, и тому есть много примеров. Шансы возрастают, если пострадавший получает помощь быстро. Остановка сердца в таких случаях — единственная причина смерти. Так что поражённому молнией поможет реанимация.

Саба с коллегами систематически изучают молнии с помощью высокоскоростных камер с 2003 года, и с тех пор создали крупнейшую в мире коллекцию снимков. В общей сложности он и его ученики получили 17 грантов и стипендий от Исследовательского фонда Сан-Паулу (FAPESP).

Автор:

Использованы фотографии: youtu.be/3HZzfDBNOEQ

Мы в Мы в Яндекс Дзен
Топ странных, но крутых вопросов современной физикиКак мы нечаянно можем изменить прошлое: ретрокаузальность и тайны времени

GPS, давай, до свидания?

GPS, давай, до свидания?

В Англии протестировали первую в истории систему квантовой навигации. Вроде бы успешно....
  • 3 762
Близнецы-то «не родные»!

Близнецы-то «не родные»!

Спутники Фобос и Деймос могут быть половинками кометы, захваченной Марсом миллионы лет назад....
  • 80