Чем опасна молния для людей кратко
Гром и молния: что об этом нужно знать
В теплое время года довольно часто бывают грозы ‑ впечатляющие природные явления, тем не менее, вызывающие не только любопытство, но и страх. Во время грозы между облаками и Землей возникают электрические разряды, которые хорошо видно и слышно: молния наблюдается в виде ветвящихся светящихся линий, пронизывающих небо, а несколько позже мы слышим раскатистый звук грома. При этом, как правило, наблюдается ливневый дождь, сопровождающийся шквальным ветром и градом. Гроза является одним из наиболее опасных атмосферных явлений: только наводнения связаны с большим, чем у гроз количеством человеческих жертв. Интерес к изучению природного электричества возник еще в давние времена. Первым, кто исследовал электрическую природу молнии, был Бенджамин Франклин – американский политический деятель, но вместе с тем ученый и изобретатель. Именно он еще в 1752 году предложил первый проект молниеотвода. Давайте попробуем разобраться, какую опасность несет гроза, и что нужно знать и делать, чтобы себя обезопасить.
Одновременно на Земле действует около полутора тысяч гроз, средняя интенсивность разрядов оценивается как 100 молний в секунду или свыше 8 миллионов в день. По поверхности планеты грозы распределяются неравномерно. Над океаном гроз наблюдается приблизительно в десять раз меньше, чем над континентами. В тропической и экваториальной зоне (от 30° северной широты до 30° южной широты) сосредоточено около 78 % всех молниевых разрядов. Максимум грозовой активности приходится на Центральную Африку. В полярных районах Арктики и Антарктики и над полюсами гроз практически не бывает. Интенсивность гроз следует за солнцем: максимум гроз приходится на лето (в средних широтах) и дневные послеполуденные часы. Минимум зарегистрированных гроз приходится на время перед восходом солнца. На грозы влияют также географические особенности местности: сильные грозовые центры находятся в горных районах Гималаев и Кордильер.
Во время грозы между тучами и Землей возникает огромное напряжение, достигающее значения в 1000000000 В. При таком напряжении воздух ионизируется, превращаясь в плазму, и возникает гигантский электрический разряд с силой тока до 300000 А. Температура плазмы в молнии превышает 10000 °С. Молния проявляется яркой вспышкой света и ударной звуковой волной, которую несколько позднее слышно в качестве грома. Опасна молния еще и тем, что она может ударить совершенно неожиданно, и ее путь может быть непредсказуем. Однако расстояние до грозового фронта и скорость его приближения или удаления можно легко определить при помощи секундомера. Для этого необходимо засечь время между вспышкой света молнии и раскатом грома. Скорость звука в воздухе составляет примерно 340 м/с, поэтому, если вы услышали гром через 10 с после вспышки света, то до грозового фронта примерно 3,4 км. Измеряя таким образом время между вспышкой света и громом, а также время между разными ударами молнии, можно определить не только расстояние до них, но и скорость приближения или удаления грозового фронта:
где 
– скорость звука, 
– время между вспышкой света и громом первой молнии, 
– время между вспышкой света и громом второй молнии, 
– время между молниями. Если значение скорости получится положительным, то грозовой фронт приближается, а если отрицательным – удаляется. При этом необходимо учитывать, что направление ветра не всегда совпадает с направлением движения грозы.
Если все-таки вы попали в грозу, то следует соблюдать ряд простых правил, чтобы себя обезопасить:
Во-первых, во время грозы желательно избегать открытой местности. Молния с большей вероятностью бьет в самую высокую точку, одинокий человек в поле – это и есть та самая точка. Если Вы по какой-то причине остались в поле один на один с грозой, спрячьтесь в любом возможном углублении: канавке, ложбинке или самом низком месте поля, сядьте на корточки и пригните голову. При этом следует помнить, что песчаная и каменная почвы имеют меньшую электропроводность, а значит, они безопаснее, чем глинистая. Не следует прятаться под отдельно стоящими деревьями, так как они в первую очередь подвержены ударам молнии. А если вы находитесь в лесу, то лучше всего прятаться под низкорослыми деревьями с густой кроной.
В-третьих, если гроза застала Вас в машине, то она достаточно хорошо защищает от молнии, так как даже при ударе молнии разряд идет по поверхности металла. Поэтому закройте окна, отключите радиоприёмник и GPS-навигатор. Не следует дотрагиваться до любых металлических деталей автомобиля. Очень опасно во время грозы разговаривать по мобильному телефону. Лучше всего во время грозы его тоже выключить. Были случаи, когда входящий звонок становился причиной попадания молнии. Велосипед и мотоцикл в отличие от машины от грозы вас не спасут. Необходимо слезть, уложить транспорт на землю и отойти на расстояние примерно 30 м от него.
В природе существуют разные виды молний: линейные (наземные, внутриоблачные, молнии в верхней атмосфере) и шаровые молнии – светящиеся плавающие в воздухе образования, уникально редкое природное явление. Если природа линейной молнии ясна и ее поведение более предсказуемо, то природа шаровой молнии до сих пор хранит в себе множество тайн. Несмотря на то, что вероятность поражения человека шаровой молнией мала, тем не менее, она представляет серьезную опасность, так как не существует надежных методов и правил защиты от нее.
Поведение шаровой молнии непредсказуемо. Она может неожиданно появляться где угодно, в том числе в закрытых помещениях. Отмечены случаи появления шаровой молнии из телефонной трубки, электрической бритвы, выключателя, розетки, репродуктора. Достаточно часто она проникает в здания через трубы, открытые окна и двери. Известны случаи, когда шаровая молния проникала в помещение через узкие щели и даже замочную скважину. Размеры шаровой молнии могут быть различными: от нескольких сантиметров до нескольких метров. В большинстве случаев шаровая молния легко парит или катится над землей, иногда подскакивая, но может и зависнуть над поверхностью земли. Как утверждают очевидцы, шаровая молния реагирует на ветер, сквозняк, восходящие и нисходящие потоки воздуха. Но это не всегда так: известны случаи, кода шаровая молния никак не реагировала на потоки воздуха.
Шаровая молния может внезапно появиться и так же внезапно исчезнуть, не нанеся вреда человеку или помещению. Например, может залететь в окно и вылететь из помещения через открытую дверь или дымовую трубу, пролетев мимо Вас. При этом следует знать, что всякий контакт с человеком приводит к тяжелым травмам, ожогам, а в большинстве случаев к смертельному исходу. Поэтому, если вы увидели шаровую молнию, безопаснее всего удалиться от нее на максимально возможное расстояние.
Кроме того шаровая молния часто взрывается. Возникающая при этом ударная воздушная волна может травмировать человека или привести к разрушениям. Например, известны случаи взрывов молний в печках, дымоходах, что привело к серьезным разрушениям. Температура внутри шаровой молнии достигает 5000 °С, поэтому она может стать причиной пожара. Статистика поведения шаровой молнии говорит о том, что в 80% случаев взрывы не были опасны, однако тяжелые последствия все-таки возникали в 10% взрывов.
По предложенному методу мы предлагаем вам рассчитать расстояние до грозового разряда и его скорость, если первый гром был слышен через 20 секунд после наблюдения первой молнии, а второй через 15 секунд после наблюдения второй молнии. Время между молниями составляет 1 минуту.
Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г. Москвы
Пять самых опасных воздействий молнии
Для определения степени опасности воздействия молнии на человека, строения и оборудование мы в этой статье взяли два критерия. Первый — насколько реально людям спастись от последствий. Скажем, если молния ударила в человека в чистом поле, то он часто теряет способность оказать себе помощь. Если же молния ударила в здание, где находятся учреждение, и там начался пожар, то, при правильно организованных пожарных выходах у людей велики шансы спастись и даже не пострадать. Второй критерий — возможное количество жертв при попадании молнии.
Данный вид объектов чрезвычайно опасен тем, что к взрыву или сильному пожару может привести не только прямое попадание молнии, но и индуцированное электростатическое напряжение, вызывающее искру. Для пожара или взрыва молнии не обязательно ударять непосредственно в здание. Достаточно лишь создаться «предгрозовой атмосфере» в районе, где находится объект.
Взрывная волна распространяется так быстро, что эвакуировать людей не представляется возможным. Например, 1 кг тротила взрывается за 0,00001 с. В эпицентре взрыва температура достигает +3000 C. А дополнительным опасным фактором является выделение вредных веществ при горении.
Следует иметь в виду, что взрывоопасными при определённых условиях могут быть вещества, вполне безобидные в быту. Например, мука. Пакет муки не взорвётся. Но в условиях мелькомбината в воздухе летает взвесь муки, которая уже способна взорваться от искры. То же можно сказать, например, и о заводах производящих удобрения, элеваторах, пивных комбинатах. Вот почему к молниезащите заводов и складов следует отнестись со всей серьёзностью, обращая внимание на то, что там хранится и используется в производственном цикле.
При ударе молнии ток действует кратковременно. К тому же, он проходит в основном по поверхности тела. В результате сердце не всегда останавливается, а судороги не приводят к фатальным последствиям. Особенно, если человеку сразу после удара молнии была своевременно оказана первая помощь.
Природа возникновения шагового напряжения
При грозе не рекомендуется не только находиться на открытом пространстве, но и стоять вблизи деревьев, водоёмов и других мест, куда с большой вероятностью могут попасть молнии. Опасность заключается в так называемом шаговом напряжении, относящимся к вторичным воздействиям молнии. При ударе молнии электричество «растекается» по земле. Если неподалеку находится человек, то между его двумя ногами возникает разность потенциалов. Току молнии легче протекать через ноги человека, чем по поверхности земли.
Шаговое напряжение опасно на расстоянии порядка нескольких десятков метров от места удара молнии. При этом значение шагового напряжения может достигать единиц киловольт. Наиболее страшная ситуация — когда человек, либо спасаясь от удара молнии на открытом пространстве, либо из-за ухудшения самочувствия, вызванного стрессом, лег на землю. Тогда расстояние между крайними точками его тела будет максимальным, и, соответственно, разность потенциалов будет в несколько раз больше по сравнению с ситуацией, когда он стоял в том же месте. Наконец опасное шаговое напряжение может возникнуть рядом с неправильно обустроенным молниеотводом.
При попадании молнии в дерево спрятавшийся под ним человек попадает под действие шагового напряжения
Какой-либо статистики по поражению людей шаговым напряжением при ударе молнии в открытом доступе нет. Но, можно предположить, что таких случаев не меньше, чем при прямом ударе молнии. Здесь сказывается психологический фактор. Выйти на открытое пространство в грозу мало кто решится, этому просто будут противиться заложенные в нас инстинкты. Другое дело — спрятаться от грозы, а, заодно и дождя, например, под деревом. Или под импровизированным навесом из металлических труб, возведенным зачастую без учёта необходимости защиты от действия молнии.
3. Попадание молнии в жилое, торговое, офисное или производственное (кроме зданий, указанных в п. 1) здание с последующим пожаром
В том случае, если в офисном, торговом или производственном здании применены отделочные материалы, соответствующие нормам пожарной безопасности, есть действующие запасные выходы, а персонал прошёл инструктаж, ущерб ограничится только повреждением или утратой имущества в пожаре. Но в реальности нужно обратить внимание на два момента.
Во-первых, не всегда используются отделочные материалы должных типов и не всегда полностью обеспечены пути для эвакуации, которыми можно воспользоваться сразу же. Иногда проблемы возникают из-за несоответствия норм у разных ведомств. Хрестоматийный пример — магазины ювелирных изделий. По нормам одного ведомства, должны быть надёжные решетки на окнах. По нормативам другого — решетки в случае опасности должны сразу сниматься. Современные технологии, конечно, позволяют сочетать эти требования, но итоговое решение оказывается не по карману большинству владельцев магазинов.
Во-вторых, покинув горящее здание, люди оказываются на улице, где в них может попасть молния. Поэтому нужно предусмотреть молниезащиту прилегающей территории.
Особенно много проблем возникает в жилых домах, так как нет эффективных рычагов воздействия, которые бы позволили принудить их жильцов соблюдать правила пожарной безопасности.
4. Нарушение работы объектов инфраструктуры
Удары молнии могут приводить к нарушениям в работе систем связи и энергоснабжения. Этот негативный эффект известен уже более 100 лет. А вот что привнесла современная цифровизация.
Сейчас управляющие компьютеры используются повсеместно. Если не принять специальные меры, то на них воздействуют не только прямые разряды молнии, но и индуцированное статическое электричество. Например, уже известны случаи, когда из-за действия молнии за сотни метров от места происшествия останавливались лифты или прекращалось водоснабжение, хотя электропитание исправно подавалось.
Особенно опасно воздействие молнии на современные транспортные средства, которые имеют цифровое управление, зачастую даже не продублированное механическими средствами. Например, известны случаи остановки высокоскоростных поездов в результате удара молнии только потому, что завис управляющий компьютер. Естественно, прогресс не остановить, но при разработке систем управления приходится иметь в виду необходимость молниезащиты, даже когда речь идёт не о самолёте, а о поезде. Но пока ещё в кабине транспортного средства есть люди, управляющие им и способные взять на себя управление в случае отказа автоматики. А что будет, когда наступит эра беспилотных транспортных средств? Это означает, что уже в ближайшем будущем придется серьёзно продвинуть вперёд науку о молниезащите.
5. Психологическое воздействие на людей и животных
Удар молнии вблизи человека, даже если это явление природы не привело к физическому воздействию на его тело — большой стресс. В будущем он может привести к развитию фобий. Собственно, такая проблема была всегда. Но в наши дни она усугубляется большими информационными потоками, способными закрепить фобии в сознании человека. Современный кинематограф для повышении прибыльности активно эксплуатирует страхи зрителей, а компьютерные технологии позволяют очень красочно показать действие молнии на экране. Интернет, особенно социальные сети, является практически идеальной средой для распространения всевозможных «страшилок».
Молний боятся также домашние животные, особенно собаки. Большой проблемой является убегание в грозу собак от хозяев. В том случае, если собака была специально натренирована защищать хозяина, попадание её в незнакомую среду в сочетании со стрессом может привести к её агрессии против окружающих.
Выводы
Для защиты от перечисленных воздействий молнии и грозы, как правило, приходится иметь дело с ведомственными инструкциями, либо с большим количеством разрозненных норм. Скажем, молниезащита для хранилищ взрывоопасных веществ регулируется ведомственными инструкциями и стандартами организации. Обязательных норм по молниезащите частных домов на селе в нашей стране просто нет. А что касается молниезащиты мест скопления людей на открытом воздухе, например, в парках, то здесь приходится каждый раз искать новые подходы.
Природа появление молнии и ее опасность
Молния и следующие за ней раскаты грома — это одно из самых эффектных явлений природы, оно привлекало человека во все времена. Они знакомы каждому с детства, но не все понимают, почему появляется молния. Дать точного ответа не могут ученые, несмотря на научно-технический прогресс явление остается слабо изученным. Ученые знают механизм образования разных видов молнии, но в нем есть множество научно необъяснимых моментов.
Молнией называют мощный электрический искровой заряд, который формируется в атмосфере планеты. На Земле это обычно происходит во время грозы. Молнии бывают не только на Земле, но и на других планетах — Венере, Уране, Юпитере и Сатурне. У нас это яркие вспышки разного цвета, за которыми следуют раскаты грома. Чаще всего они образуются в кучево-дождевых облаках, но могут образоваться и в слоисто-дождевых, если те будут достаточно большие по объему.
В этой статье мы расскажем о молниях: какими они бывают, как появляются, чем опасны. Ты узнаешь, какие технологии человечество изобрело для защиты от молний.
Грозовые тучи невозможно перепутать с другими, они всегда темные и насыщенные по цвету. Темный оттенок — это результат большой толщины: такие облака начинаются в километре над землей и доходят до высоты 6-7 километров. Так как на такой высоте низкая температура, вода становится кристаллами льда. Более теплый воздух поднимается вверх и тянет за собой эти кристаллики, более крупные льдинки опускаются, и они сталкиваются между собой.
Как образуется молния?
Льдинки сталкиваются и происходит то же самое, что и при трении других предметов друг о друга — они электризуются. Крупные обретают отрицательный заряд, мелкие — положительный. Разные части тучи получают разный заряд, сверху — плюс, снизу — минус. Разница потенциалов создается не только между частями тучи, но и между ней и землей. Разница исчисляется сотнями тысяч вольт. Молния двигается быстро, но образуется она не молниеносно. Формирование — это три последовательные стадии.
Начальная
Разряд создается в той части, где больше ионов, частиц с зарядом. Ионы появляются, когда целая молекула теряет электроны или обрастает новыми. В данном случае эти частицы создаются из газов и воды, из них туча и состоит. По поводу того, что происходит дальше, у специалистов нет единого мнения.
Ряд ученых считают, что из-за разгона свободных электронов концентрация ионов становится выше. Электроны сталкиваются с молекулами нейтрального заряда, ионизируя их. Так создается заряд. Есть и другая гипотеза, согласно которой воздух ионизируется под воздействием космического излучения. В ионизированном состоянии газы проводят ток, поэтому по облаку может пройти электричество.
Средняя
Затем следует цепная реакция. По облаку проходит ток, и он нагревает воздух в его определенной части. От этого энергетически заряженных частиц становится все больше, и они создают еще больше ионов. По этой причине молния проходит очень быстро. У любой молнии есть самый мощный канал, от него отходят ответвления. Поэтому заряды похожи на зигзаг, с новой вспышкой заряд продвигается примерно на несколько десятков метров. Скорость этого мощного канала может доходить до 50 тысяч километров в секунду.
Самый мощный заряд доходит до другой части облака или до земли, но на этом все не заканчивается. Ионизированный канал пробивается электрическим разрядом, по этому каналу очень быстро проходят заряженные частицы, его ширина составляет несколько сантиметров, температура внутри достигает нескольких тысяч градусов. Эти идущие по каналу заряды — и есть молния, которую мы видим. Из-за высокой температуры мы видим молнию очень яркой, явление проходит молниеносно, но за эти мгновения успевает высвободиться очень много энергии.
Финальная
Скорость движения зарядов в канале падает, но при этом напряжение и сила тока по-прежнему высоки. На финальной стадии молния достигает какого-то объекта. Если рядом будут люди, то для них явление крайне опасно. Данная стадия длится десятые доли секунды, но она способна нанести огромный ущерб. Вопреки распространенной поговорке, молния часто бьет в одно место дважды или даже несколько раз, так как оно является завершающего точкой для самого короткого пути.
Какие бывают молнии?
Выделяют множество видов молний, главное отличие — тип формирования в зависимости от высоты. От этого параметра зависит, какой вид образуется:
Какие самые опасные?
В разных точках земли люди видят молнии более или менее часто. Где-то очень часто, к примеру, в Венесуэле есть одно необычное местечко, где молнии формируются и вспыхивают непрерывно в любой день и любое время года. Пик приходится на период с мая по ноябрь, за год на каждый квадратный километр приходится 250 молний.
Насколько молния будет опасной для человека, зависит от того, достигнет она земли или нет. Огни Святого Эльма и те заряды, которые бьют по облакам или над ними, безопасны.
Какого цвета бывают?
Сложно не заметить, что молнии бывают разными по цвету. Они могут быть желтыми, белыми, оранжеватыми, голубоватыми, красноватыми. Какой будет оттенок, зависит от состава атмосферы. Температура в канале молнии в пять раз выше, чем на Солнце, при таких условиях воздуху свойственно становиться голубым или фиолетовым. Поэтому заряды вблизи от нас при чистом воздухе мы видим синеватыми. На более далеком расстоянии мы видим их белыми, на еще более далеком — желтыми. Но здесь дело не в самой молнии, а в том, что голубые цвета рассеиваются. При большом количестве пыли в воздухе цвет становится оранжевым. При наличии капель воды становится красной.
Как часто возникают молнии?
Есть мнение, что зимой молний не бывает. На самом деле бывают, но крайне редко. Объяснение в том, что поверхность земли прогревается не так сильно. Нет условий для формирования восходящих воздушных потоков. Однако, в последнее время из-за глобального потепления, молнии появляются чаще.
Согласно новым данным, полученным при помощи космических спутников, частота ударов молнии на планете составляет 44 в секунду плюс-минус пять.
По молнии можно высчитать, как далеко находится гроза. Для этого нужно засечь время между вспышкой и раскатом грома. Отталкиваясь от скорости звука — 300 метров в секунду, мы понимаем, что пауза в три секунды означает, что грозовой фронт примерно в километре. Если засечь дважды, то можно понять, приближается гроза или удаляется. Если видно всполохи, но не слышно грома, значит, расстояние составляет более 20 километров.
Какая опасность?
Самые опасные последствия — это попадание в человека, деревья, дома, машины и другие объекты. Когда электричество бьет в песок или горную породу, может сформироваться фульгурит. Под воздействием тока материя плавится и быстро застывает. Если это песок, то будет создано стекло — полые трубочки произвольной формы. Обнаружить их очень сложно, попасть в такую зону опасно.
Если шаровая молния попадет в дерево или деревянный объект, например, кровлю здания, то произойдет возгорание. При попадании обычной в закрытый автомобиль ничего страшного не произойдет, ток сразу же уйдет в землю, он не сможет проникнуть в салон. Людей чаще всего поражает в голову или в грудную клетку. От этого на коже остаются следы зигзагообразной формы. У них есть название — фигуры Лихтенберга. Попадание опасно для жизни и здоровья, поэтому его нужно всячески избегать.
Если ли польза?
Электрический ток очищает воздух от загрязнений, каждому знакомо ощущение чистоты после грозы. Другое полезное действие — стимул к накоплению азота, это естественное удобрение для растений.
Есть отдельная научная дисциплина — громовая энергетика. Специализирующиеся на ней ученые ищут способы применения громовой энергии. Она классифицируется как возобновляемый источник, поэтому необходимы способы направления ее в электрические сети. В большинстве стран электроснабжение обходится очень дорого, причем не только материально. Добывающие станции наносят огромный вред природе. Если использовать грозовую активность, то неиссякаемым источником станет сама природа. В данный момент проблема в том, что появление грозы и ее продолжительность невозможно предсказать с высокой точностью.
Правила безопасности во время грозы
При нахождении на улице во время грозы необходимо:
В помещении тоже нельзя считать себя в безопасности. Следует выключить телефон и все электроприборы, перекрыть газ, закрыть окна.
Оборудование для защиты
В первую очередь в защите нуждаются самолеты. Корпус каждого из них покрыт специальной экранирующей металлической сеткой, она проводит электричество, но не позволяет ему попасть внутрь, навредить оборудованию и людям. Есть и дополнительная защита, она установлена на каждом приборе и является гарантией того, что он не выйдет из строя. При попадании пассажиры на борту могут услышать громкий звук, но иногда его не слышно. Перед тем, как сдать самолет в использование, его всячески испытывают, один из тестов — симуляция разных видов молнии.
На домах и оборудовании устанавливают грозозащиту. Она не может уберечь от удара, ее назначение — в сохранении оборудования от статического электричества и напряжения. Когда появляется разница в напряжении, срабатывает защитный диод, благодаря этому провода заземляются.
Люди научились противостоять молниям, но так и не могут объяснить во всех деталях природу их появления. Но наука сделала большой прорыв. Знание основывалось на наблюдениях. Еще в древности, когда люди относили молнию к божьей каре, они подметили, что бьет она преимущественно в высокие объекты. О связи с электричеством стало известно только в 17 веке. На тот момент наиболее достоверную гипотезу выдвинул Б.Франклин. Его научный труд датирован 1750 годом, в нем описывается эксперимент, в ходе которого в грозу запускали воздушного змея с металлическим стержнем. Именно так была доказана электрическая природа. В 20 веке ученые уже знали, почему появляется молния, а также открыли их необычные разновидности. Сейчас изучение проводится через спутники.