Наслідки влучання блискавки

Блискавка - це гігантський електричний іскровий розряд в атмосфері, який зазвичай відбувається під час грози. Проявляється такий розряд яскравим спалахом світла і супроводжуючим її громом. Окрім нашої планети, блискавки також були зафіксовані на Венері, Юпітері, Сатурні і Урані. Струм в розряді блискавки може досягти 10-20 тисяч ампер, тому мало кому з людей вдається вижити після удару блискавки.

Історія

Електрична природа блискавки була розкрита в дослідженнях американського фізика Б. Франкліна, за ідеєю якого були проведені дослідження по витяганню електрики з грозової хмари. Широко відомі дослідження Франкліна по з'ясуванню електричної природи блискавки. У 1750 році ним була опублікована робота, в якій був описаний експеримент з використанням повітряного змія, запущеного в грозу. Досвід Франкліна пізніше описався в роботі Джозефа Прістлі.

Фізичниі властивості блискавки

Середня довжина блискавки складає 2,5 км, деякі розряди тягнуться в атмосфері на відстань до 20 км. А струм в розряді блискавки досягає 10-20 тисяч ампер.

Формування блискавки

Блискавка влучає в Ейфелеву вежу, фотографія 1902р.

Найчастіше блискавка виникає в купчасто-дощових хмарах, тоді вони мають назву грозові хмари; іноді блискавка утворюється в шарувато-дощових хмарах, а також при вулканічних виверженнях, торнадо або пилових бурях.

Зазвичай спостерігаються лінійні блискавки, які відносяться до так званих безелектродних розрядів, оскільки вони не тільки починаються, але й завершуються в скупченнях заряджених часток. Це визначає їх деякі досі не пояснені властивості, що відрізняють блискавки від розрядів між електродами.

Таким чином, блискавки не бувають коротше за декілька сотень метрів. Вони виникають в електричних полях значно слабкіших, ніж поля при міжелектродних розрядах. Збір зарядів, які переносяться блискавкою, відбувається за тисячні частки секунди з мільярдів дрібних, добре ізольованих одна від однієї часток, розташованих в об'ємі декілька кубічних кілометрів. Найбільш вивчений процес розвитку блискавки в грозових хмарах, при якому блискавки можуть проходити в самих хмарах – це внутрішньохмарні блискавки, а ударяти в землю можуть наземні блискавки. Для виникнення блискавки необхідно, щоб у відносно малому, але не менше за деяке критичне, об'ємі хмари утворилося електричне поле з напруженістю, яка буде достатньою для початку електричного розряду приблизно 1 МВ/м.

В значній частині хмари існувало б поле з середньою напруженістю, яка булу б достатньою для підтримки розряду приблизно 0,1-0,2 МВ/м, що почався. У блискавці електрична енергія хмари перетворюється на світлову та теплову.

Наземні блискавки

Блискавка вночі в Денвері.

Блискавки в Бостоні.

Процес розвитку наземної блискавки складається з декількох етапів. На початковому етапі, в зоні, де електричне поле досягає критичного значення, розпочинається ударна іонізація, що створюється спочатку вільними зарядами, завжди наявними в невеликій кількості в повітрі, а під дією електричного поля придбавають значні швидкості у напрямку до землі і, стикаючись з молекулами, що становлять повітря, іонізують їх.

За сучасним уявленням розряд ініціюють високоенергетичні космічні промені, які запускають процес, що дістав назву пробою на втікаючих електронах. Таким чином виникає електронна лавина, що переходить в нитки електричних розрядів – стримери. Вони представляють собою добре провідні каналами, які після того як зливаються, дають початок яскравому термоіонізованому каналу з високою провідністю. Це і є ступінчастий лідер блискавки.

Рух цього лідера до земної поверхні відбувається поетапно в декілька десятків метрів із швидкістю приблизно 50 000 кілометрів на секунду, після чого його рух припиняється на декілька десятків мікросекунд, а свічення досить сильно слабшає. Після чого в наступному етапі лідер знову просувається на декілька десятків метрів. Яскраве свічення охоплює при цьому усі пройдені етапи. Після чого знову слідують зупинка і послаблення свічення. Ці процеси повторюються при русі лідера блискавки до поверхні землі із середньою швидкістю 200 000 метрів в секунду.

Блискавки в м. Єсентуки

У міру просування лідера до землі напруженість поля на його кінці посилюється, а під його дією з виступаючих на поверхні Землі предметів викидається стример у відповідь, який після того з'єднується з лідером блискавки. Ця особливість блискавки використовується для створення громовідводу.

На завершальному етапі по іонізованому лідером каналі слідує головний або зворотний (рух зверху вниз) розряд блискавки, який характеризується струмами від десятків до сотень тисяч ампер. Окрім цього він характеризується яскравістю, що помітно перевищує яскравість лідера блискавки, і великою швидкістю пересування, що спочатку доходить до приблизно 100 000 кілометрів на секунду, а в кінці зменшується до приблизно до 10 000 кілометрів на секунду. Температура каналу при головному розряді може перевищувати 25 000 градусів по Цельсію. Довжина каналу блискавки може становити від 1 до 10 км, при цьому в діаметрі він може досягти декількох сантиметрів. Після проходження імпульсу струму іонізація каналу і його свічення слабшають. У фінальному етапі струм блискавки може тривати соті і навіть десяті частки секунди, досягаючи сотень і тисяч ампер. Такі блискавки називають затяжними, вони найчастіше викликають пожежі.

Головний розряд дуже часто розряджає тільки частина хмари. Заряди, які розташовані на великих висотах, можуть дати початок новому стріловидному лідерові блискавки, рухомому безперервно з швидкістю в тисячі кілометрів на секунду. Яскравість його свічення близька до яскравості ступінчастого лідера блискавки. Коли стріловидний лідер доходить до поверхні землі, слідує другий головний удар, подібний до першого. Зазвичай блискавка включає декілька повторних розрядів, але їх кількість може становити і декілька десятків. Тривалість багатократної блискавки може перевищувати 1 секунди. Зміщення каналу багатократної блискавки вітром створює так звану стрічкову блискавку , яка представляє собою смугу, що світиться.

Внутрішньохмарні блискавки

Внутрішньохмарні блискавки над Тулузою, Франція. 2006 рік

Внутрішньохмарні блискавки включають зазвичай тільки лідерні стадії. Довжина таких блискавок коливається від 1 до 150 км. Доля внутрішньохмарних блискавок росте у міру зміщення до екватора, міняючись від 0,5 в помірних широтах до 0,9 в екваторіальній смузі. Проходження блискавки супроводжується змінами електричних і магнітних полів і радіовипромінюванням, так званою атмосфериками.

Політ з Калькутти в Мумбаї

Ймовірність поразки блискавкою наземного об'єкту росте у міру збільшення його висоти, а також зі збільшенням електропровідності ґрунту на поверхні або на деякій глибині. На таких чинниках і заснована дія громовідводу. Якщо в хмарі існує електричне поле, яке буде достатнє для підтримки розряду, але недостатнє для його виникнення, роль ініціатора блискавки може виконати довгий металевий трос або літак - особливо, якщо він сильно електрично заряджений. Таким чином іноді блискавки «провокуються» в шарувато-дощових та потужних купчастих хмарах.

Блискавки у верхній атмосфері

У 1989 році був виявлений особливий вид блискавок - ельфи, це блискавки у верхній атмосфері. Трохи пізніше, а саме 1995-ого року був відкритий інший вид блискавок у верхній атмосфері – так звані блискавки джети.

Ельфи

Ельфи (переклад з англійської Elves) – це величезні спалахи-конуси, що світяться недовго, діаметром близько 400 км. Вони з'являються безпосередньо з верхньої частини грозової хмари. Висота ельфів може досягати 100 км тривалість спалахів - до 5 мс (в середньому 3 мс).

Джети

Джети – це труби-конуси синього кольору. Висота джетів може досягати 40-70 км (нижня межа іоносфери). Живуть джети відносно довше за ельфів.

Взаємодія блискавки з поверхнею землі і розташованими на ній об'єктами

«У кожну секунду близько 50 блискавок ударяються в поверхню землі, і в середньому кожен її квадратний кілометр блискавка вражає шість разів за рік».

Найпотужніші блискавки викликають народження фульгуритів.

Люди та блискавка

Блискавки – це серйозна загроза для життя людей. Враження людини або тварини блискавкою часто відбувається на відкритих просторах оскільки електричний струм йде по найкоротшому шляху «грозове хмара-земля». Нерідко блискавка потрапляє в трансформаторне устаткування на залізниці і дерева, при цьому викликається їх займання. Враження звичайною лінійною блискавкою усередині будівлі неможлива, однак існує думка, що так звана кулевидна блискавка може проникати через відкриті вікна і навіть щілини. Звичайний грозовий розряд небезпечний для радіо і телевізійних антен, які розташовані на дахах висотних будівель. Небезпеку вона встановлює також і для мережевого устаткування.

В організмі потерпілих відзначаються такі ж патологічні зміни, як при ураженні електрострумом. Жертва спочатку втрачає свідомість, падає, можуть відзначатися судоми, часто зупиняється дихання, після чого і серцебиття. На тілі зазвичай можна виявити «сліди струму», місця входу і виходу електрики. У разі смертельного результату причиною припинення основних життєвих функцій організму є раптова зупинка дихання і серцебиття від прямої дії блискавки на дихальний і судиноруховий центри довгастого мозку. На шкірі часто залишаються так звані знаки блискавки, деревовидні ясно-рожеві або червоні смуги, зникаючі при натисканні пальцями. Подібні ознаки зберігаються протягом кількох діб після смерті. Вони являються результатом розширення капілярів в зоні контакту блискавки з тілом.

При ураженні блискавкою перша медична допомога має бути невідкладною. У таких важких випадках як зупинка дихання і серцебиття необхідна реанімація. Вона повинна бути проведена будь-яким свідком нещастя, не чекаючи прибуття медичних працівників. Реанімація ефективною буде тільки в перші хвилини після враженням блискавкою, почата через 10-15 хвилин вона, як правило, вже не дасть ніякого ефекту. Екстрена ж госпіталізація потрібна в усіх випадках.

Постраждалі від блискавки

1. У міфології і літературі :
• Асклепій, Ескулап - син Аполлона - бог лікарів і лікарського мистецтва, не лише зціляв, але і пожвавлював мертвих. Щоб відновити порушений світовий лад Зевс уразив його своєю блискавкою.
• Фаетон - син бога Сонця Геліоса - одного дня взявся управляти сонячною колісницею свого батька, але не стримав вогнедишних коней і трохи не погубив в страшному полум'ї Землю. Розгніваний Зевс пронизав Фаетона блискавками.
2. Історичні особи:
• Російський академік Г. В. Рихман - в 1753 році загинув від удару блискавки.
• Народний депутат України, екс-губернатор Рівненської області В. Червоний 4 липня 2009 року загинув від удару блискавки.

Кілька цікавих фактів

• Рой Салливан залишився живим після семи ударів блискавкою.
• Американський майор Саммерфорд помер після тривалої хвороби, яка з’явилась в результаті удару третьою блискавки. Четверта блискавка повністю зруйнувала його пам'ятник на кладовищі.
• У індійців Анд удар блискавкою вважається необхідним для досягнення вищих рівнів шаманської ініціації.

Дерева і блискавка

Тополь, пораженный молнией во время летней грозы. Макеевка, Украина, фотография 2008 г.

Ствол пораженного молнией тополя

Високі дерева – дуже часто становляться мішенню для блискавок. На реліктових деревах-довгожителях легко можна знайти множинні шрами від блискавок. Вважається, що поодиноке дерево, що стоїть, частіше вражається блискавкою, хоча в деяких лісових районах шрами від блискавок можна побачити майже на кожному дереві. Сухі дерева від удару блискавки спалахують. Частіше удари блискавки бувають спрямовані в дуб, найрідше - в бук, що, скоріш за все, залежить від різної кількості жирних масел в них, які представляють великий опір електриці.

Блискавка проходить в стволі дерева по шляху найменшого електричного опору, з виділенням великої кількості тепла, перетворюючи воду на пару, яка розколює ствол дерева або частіше відриває від нього ділянки кори, показуючи шлях блискавки. У наступні сезони дерева зазвичай відновлюють пошкоджені тканини і можуть закривати рану цілком, при цьому залишається тільки вертикальний шрам. Якщо збиток є занадто серйозним, шкідники и вітер зрештою вбивають дерево. Дерева є природними громовідводами, і, як відомо, забезпечують захист від удару блискавки для довколишніх будівель. Посаджені біля будівлі, високі дерева уловлюють блискавки, а висока біомаса кореневої системи допомагає заземляти розряд блискавки.

З цієї причини не можна ховатися від дощу та грози під деревами, особливо під високими або поодинокими деревами, які знаходяться на відкритій місцевості.

З дерев, уражених блискавкою, виготовляють музичні інструменти, після чого приписуют їм унікальні властивості.

Блискавка і електроустаткування

Розряди блискавок представляють велику небезпеку як для електричного, так і електронного устаткування. При прямому попаданні блискавки в дроти в лінії виникає перенапруження, що викликає руйнування ізоляції електроустаткування, а великі струми обумовлюють термічні ушкодження провідників. Для захисту від грозових перенапружень розподільчі мережі та електричні підстанції обладнали грозовими розрядниками. Для електронних пристроїв представляє небезпеку також і електромагнітний імпульс, який створюється блискавкою.

Блискавка і авіація

Атмосферна електрика взагалі і блискавки зокрема представляють значну загрозу для авіації. Попадання блискавки в літальний апарат викликає розповсюдження струму великої величини по його конструкційним елементам, що може викликати їх руйнування, відмову устаткування, пожежу в паливних баках, а також загибель людей. Для зниження ризику металеві елементи зовнішньої обшивки літальних апаратів ретельно електрично з'єднуються один з одним, а елементи, які виготовлені не з металу, металізуються. Таким чином, забезпечується низький електричний опір корпусу. Для стікання струму блискавки і іншої атмосферної електрики з корпусу, літальні апарати обладналися розрядниками.

З причини того, що електрична місткість літака, що знаходиться в повітрі, невелика розряд «хмара-літак» має істотно меншу енергію в порівнянні з розрядом «хмара-земля». Найбільш небезпечною для літака або гелікоптера є блискавка, яка летить низько, оскільки в такому випадку літальний апарат може зіграти роль струмопровідника блискавки з хмари. Випадки катастрофи з такої причини одиничні. В той же час відомі дуже багато випадків поразки літаків блискавкою на злеті і посадці, а також на стоянці, які закінчилися катастрофами або знищенням літального апарату.

Блискавка також представляє дуже велику загрозу для надводних кораблів з причини того, що останні підведені над поверхнею моря і мають багато гострих елементів (щогли, антени), що є концентраторами напруженості електричного поля. За часів дерев'яних вітрильників, які мають високий питомий опір корпусу, удар блискавки практично завжди закінчувався для корабля трагічно: корабель згорав або руйнувався, від ураження електричним струмом гинули люди. Клепані сталеві судна також були уразливі для блискавки. Високий питомий опір заклепувальних швів викликав значне локальне тепловиділення, яке призводило до виникнення електричної дуги, руйнування заклепок, пожеж, а також появи водотічності корпусу.

Зварний корпус сучасних судів має низький питомий опір і забезпечує безпечне розтікання струму блискавки. Виступаючі елементи надбудови сучасних судів надійно електрично з'єднуються з корпусом, а також забезпечують безпечне розтікання струму блискавки.

Наслідки ударів блискавки

У Вінницькій області через удар блискавки 11-ть чоловік отруїлися протипожежним порошком. 11-теро були госпіталізовані 24 травня по причині спрацьовування системи порошкової пожежогасінні після попадання блискавки в трансформаторну підстанцію у Вінницькій області.

Про це говориться в повідомленні прес-служби Міністерства з надзвичайних ситуацій і захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи.

Попадання блискавки сталося в 16:00 в селі Іванів Калинівського району на території компанії «Гермінус» в цеху, де виготовлюють дерев'яні двері та вікна.

Потерпілі отруїлися протипожежним порошком. Вони доставлені в центральну районну лікарню. Стан їх здоров'я середньої міри тяжкості.

Джерело інформації УНІАН

В Житомирській області блискавка повністю спалила церкву Московського патріархату.

В понеділок у 13хій годині в селі Голубієвичи Народницького району Житомирської області розряд блискавки викликав пожежу в дерев'яній недіючій церкві Овруцької єпархії Московського патріархату. Церква була побудована у 1710 році, але в нинішній час не є пам'ятником архітектури.

Як повідомили в прес-службі МНС, у 17-ій годині 20-ть хвилин відділенням Державної пожежної охорони пожежа була ліквідована. При цьому ніяких потерпілих або жертв не було. Однак вогонь повністю знищив церкву.

На місці події працювала оперативна група Головного управління МНС в Житомирській області.

Джерело інформації УНІАН

Горить Києво-Печерська Лавра - блискавка ударила в один з корпусів!

Сьогодні в Києві близько 17.00 від удару блискавки спалахнув 21-й адміністративний корпус Києво-Печерської Лаври.

Як повідомили в ГУ МЧС в Києві, вогонь поширився на площі приблизно 100 кв. метрів.

Пожежі присвоєний другий ранг складності.

На місце події виїхали пожежні підрозділи.

Потрапляння блискавки в Києво-Печерську Лавру	Потрапляння блискавки в Києво-Печерську Лавру
Потрапляння блискавки в Києво-Печерську Лавру	Потрапляння блискавки в Києво-Печерську Лавру
Потрапляння блискавки в Києво-Печерську Лавру