За много веков
мы научились многому, но огонь напоминает нам, что мы всего
лишь одна из сил на планете Земля.
Особняком от упомянутых стихийных бедствий стоит такое
природное явление, как гроза, достаточно часто приводящее к по-
жарам, а иногда и к жертвам.
В атмосфере, окружающей Землю, всегда имеются большие за-
пасы электрической энергии. Эта энергия рассеяна повсюду.
Мельчайшие частицы, капельки, ледяные кристаллики, захваты-
вая ионы из окружающего воздуха, приобретают микроскопиче-
ский электрический заряд. У одних частиц он положительный, у
других отрицательный.
В нижней части облака чаще всего скапливаются отрицательно
заряженные частицы, а в верхней — положительные. Такое разде-
ление зарядов приводит к тому, что поверхность земли под грозо-
вым облаком тоже становится заряженной положительно. Эти на-
электризованные области занимают позиции друг против друга.
Грозовой разряд (молния) представляет разряд атмосферного
электричества между разноименно заряженными облаками, или об-
лаком (тучей) и землей, или тем и другим одновременно. Напряжен-
ность электрического поля тучи у поверхности земли перед гро-
зовым разрядом составляет от 6 до 300 кВ/м; потенциал тучи — от
0,1 до 1 млрд В; время единичного разряда тучи — от 25 до 1000
мкс. Токи, протекающие в момент разряда тучи, достигают 500 кА,
вследствие чего в канале прохождения молнии воздух резко нагре-
вается и расширяется, образуя взрывную волну, сопровождаю-
щуюся звуковым эффектом (громом). Молния избирает путь най-
312
меньшего электрического сопротивления, используя для этого
различные металлические и другие предметы с высокой проводи-
мостью.
В зависимости от условий формирования зарядов и их пере-
распределения, молнии бывают разных типов: ленточные, плоские,
сеточные и шаровые. Из всех типов молний менее всего изучена
шаровая молния, которая представляет собой ярко светящееся тело
шарообразной формы диаметром 5—20 см. Цвет огненного шара са-
мый разнообразный: белый, голубоватый, красноватый, золоти-
стый с фиолетовой, реже с красной каймой. Это явление наблюда-
ется в течение более продолжительного времени, чем у других мол-
ний, — от секунды до нескольких минут.
Зарождается шаровая молния чаще всего в конце грозы. Поя-
вившись внезапно, она также тихо может угаснуть и бесшумно ис-
чезнуть. Но иногда огненный шар внезапно взрывается с сильным
грохотом, причиняя разрушения и убивая людей и животных. Все
говорит о том, что внутри светящегося шара господствует высокая
температура и таится сконцентрированная энергия; поэтому ка-
жется весьма удивительным, что, проходя мимо дерева, соломы,
бумаги, он не только их не воспламеняет, но даже не обжигает. Но
если происходит взрыв шаровой молнии, ярким костром загорает-
ся совершенно сырое дерево или мокрая, поливаемая дождем кры-
ша строений. Не выдерживают высокой температуры и металличе-
ские предметы.
Прямой удар других типов молний может приводить к механи-
ческим разрушениям зданий, сооружений, скал, деревьев, вызы-
вает пожары и взрывы, является прямой или косвенной причиной
гибели людей. Механические разрушения вызываются мгновен-
ным превращением воды и водосодержащих веществ в пар высо-
кого давления на путях протекания тока молнии в названных объ-
ектах. Прямой удар молнии называют первичным воздействием атмо-
сферного электричества (АтЭ).
Для защиты от первичных проявлений молнии устраивают мол-
ниеотводы, которые воспринимают грозовой разряд и безопасно
отводят ток молнии в землю, создавая защитную зону. Наиболее
широкое распространение нашли стержневые и тросовые молние-
отводы.
Молниеотвод состоит из несущей части (опоры), молниепри-
емника, токовода и заземлителя защиты от прямых ударов мол-
нии. Молниеприемники являются наиболее высокой частью мол-
21-5023 .. .. 313
ниеотвода и служат для приема молнии и передачи ее токоотводам,
соединенным с заземлителями. Заземлители вместе с токоотвода-
ми, соединяющими их с молниеприемниками, должны не только
отводить ток молнии в землю, но и обеспечивать его равномерное
распределение в земле. Для этого необходимо, чтобы переходное
сопротивление молниеотвода было наименьшим из всех переход-
ных сопротивлений, находящихся поблизости. Если же оно ока-
жется больше сопротивления естественных заземлителей, то гро-
зовой разряд может пройти не в молниеотвод, а в ближайший объ-
ект с меньшим переходным сопротивлением. В инструкции СН
305—77 указаны меры по организации молниезащиты с примера-
ми таких конструкций и номиналами сопротивлений.
К вторичному воздействию АтЭ относят: электростатическую и
электромагнитную индукции; занос высоких потенциалов в зда-
ния и сооружения.
Рассмотрим опасные факторы вторичного воздействия АтЭ.
Образовавшийся электростатический заряд облака наводит (инду-
цирует) заряд противоположного знака на предметах, изолирован-
ных от земли (оборудование внутри и вне зданий, металлические
крыши зданий, провода ЛЭП, радиосети и др.). Эти заряды сохра-
няются и после удара молнии. Они релаксируют обычно путем
электрического разряда на ближайшие заземленные предметы,
что может вызвать электротравматизм людей, воспламенение го-
рючих смесей и взрывы. В этом заключается опасность электро-
статической индукции.
Защита от электростатической индукции заключается в отводе
индуцируемых статических зарядов в землю путем присоединения
металлического оборудования, расположенного внутри и вне зда-
ний, к специальному заземлителю или к защитному заземлению
электроустановок; сопротивление заземлителя растеканию тока
промышленной частоты должно быть не более 10 Ом.
Явление электромагнитной индукции заключается в следую-
щем. В канале молнии протекает очень мощный и быстро изме-
няющийся во времени ток. Он создает мощное переменное во вре-
мени магнитное поле. Такое поле индуцирует в металлических
контурах электродвижущую силу разной величины. В местах сбли-
жения контуров между ними могут происходить электрические
разряды, способные воспламенить горючие смеси и вызвать элек-
тротравматизм.
314 • ...¦¦¦
Для защиты от электромагнитной индукции между трубопрово-
дами и другими протяженными металлокоммуникациями в местах
их сближения на расстояние 10 см и менее через каждые 20 м уста-
навливают (приваривают) металлические перемычки, по которым
наведенные токи перетекают из одного контура в другой без обра-
зования электрических разрядов между ними.
Занос высоких потенциалов в здание происходит в результате
прямого удара молнии в металлокоммуникации, расположенные
на уровне земли или над ней вне зданий, но входящие внутрь зда-
ний. Здесь под металлокоммуникациями понимают рельсовые
пути, водопроводы, газопроводы, провода ЛЭП и т. п. Занесение
высоких потенциалов внутрь здания сопровождается электриче-
скими разрядами на заземленное оборудование, что может при-
вести к воспламенению горючих смесей и электротравматизму
людей.
Защита от заноса высоких потенциалов внутрь зданий обеспе-
чивается отводом потенциалов в землю вне зданий путем присое-
динения металлокоммуникации на входе в здания к заземлителям
защиты от электростатической индукции или к защитным зазем-
лениям электроустановок.
Безусловно, молниезащита — мера необходимая, но можно ли
предотвратить возникновение молнии? В принципе можно, в ча-
стности в последние годы были сделаны попытки засева грозовых
облаков кристаллами таких веществ, как йодистое серебро, йоди-
стый свинец и твердая углекислота. Можно полагать, что каждое
из этих веществ должно способствовать затуханию и даже полному
прекращению грозового процесса за счет резкого усиления кон-
денсации водяного пара. Опыты в этом направлении только нача-
ты, и имеющийся экспериментальный материал пока недостато-
чен для окончательных выводов.
Следует отметить, что молния не всегда вредна. Наравне с бед-
ствиями, которые она причиняет, молния совершает и огромную
Полезную работу, о которой, возможно, знают лишь немногие.
Молния служит в качестве природной и очень мощной «фабрики»
азотных удобрений. Каждая ее вспышка производит 1,5—2 т окиси
азота. За год на поверхность земли вместе с дождями выпадают
сотни миллионов тонн связанного азота. Он стимулирует и под-
Держивает жизнь растений, потому что хорошо и быстро усваива-
ется ими. Уже спустя несколько часов после подкормки азот обна-
руживается в составе белков листьев растений.