Блискавка - гігантський електричний іскровий розряд в атмосфері, зазвичай відбувається під час грози, виявляється яскравим спалахом світла і супроводжуючим її громом. Блискавки також були зафіксовані на Венері, Юпітері, Сатурні і Урані. Струм в розряді блискавки досягає 10-20 тисяч ампер, тому мало кому з людей вдається вижити після поразки їх блискавкою.
Фізичні властивості блискавки
Середня довжина блискавки 2,5 км, деякі розряди тягнуться в атмосфері на відстань до 20 км. Струм в розряді блискавки досягає 10-20 тисяч ампер.
формування блискавки
Блискавка вдаряє в Ейфелеву вежу, фотографія 1902р.
Найбільш часто блискавка виникає в купчасто-дощових хмарах, тоді вони називаються грозовими; іноді блискавка утворюється в шарувато-дощових хмарах, а також при вулканічних виверженнях, торнадо і пилових бурях.
Зазвичай спостерігаються лінійні блискавки, які відносяться до так званим безелектродним розрядами, так як вони починаються (і закінчуються) в скупченнях заряджених частинок. Це визначає їх деякі до цих пір не пояснені властивості, що відрізняють блискавки від розрядів між електродами. Так, блискавки не бувають коротше декількох 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 один від одного частинок, розташованих в об'ємі декілька км. Найбільш вивчений процес розвитку блискавки в грозових хмарах, при цьому блискавки можуть проходити в самих хмарах - внутріоблачние блискавки, а можуть ударяти в землю - наземні блискавки. Для виникнення блискавки необхідно, щоб у відносно малому (але не менше деякого критичного) об'ємі хмари утворилося електричне поле (див. Атмосферну електрику) з напруженістю, достатньою для початку електричного розряду (
1 МВ / м), а в значній частині хмари існувало б поле з середньою напруженістю, достатньою для підтримки розпочатого розряду (
0,1-0,2 МВ / м). В блискавки електрична енергія хмари перетворюється в теплову і світлову.
наземні блискавки
Блискавка вночі в Денвері.
Блискавки в Бостоні.
Процес розвитку наземної блискавки складається з декількох стадій. На першій стадії, в зоні, де електричне поле досягає критичного значення, починається ударна іонізація, що створюється спочатку вільними зарядами, завжди наявними в невеликій кількості в повітрі, які під дією електричного поля набувають значні швидкості у напрямку до землі і, стикаючись з молекулами, складовими повітря, іонізують їх. За більш сучасними уявленнями, розряд ініціюють високоенергетичні космічні промені, які запускають процес, який отримав назву пробою на тікають електронах. Таким чином виникає електронна лавина, що переходять в нитки електричних розрядів - стримери, що представляють собою добре провідні канали, які, зливаючись, дають початок яскравому термоіонізованному каналу з високою провідністю - ступінчастому лідерові блискавки.
Рух лідера до земної поверхні відбувається ступенями в кілька десятків метрів зі швидкістю
50 000 кілометрів на секунду, після чого його рух припиняється на кілька десятків мікросекунд, а світіння сильно слабшає; потім в наступній стадії лідер знову просувається на кілька десятків метрів. Яскраве свічення охоплює при цьому всі пройдені ступені; потім слідують знову зупинка і ослаблення світіння. Ці процеси повторюються під час руху лідера до поверхні землі з середньою швидкістю 200 000 метрів в секунду.
Блискавки в м Єсентуки
У міру просування лідера до землі напруженість поля на його кінці посилюється і під його дією з виступаючих на поверхні Землі предметів викидається у відповідь стример, що з'єднується з лідером. Ця особливість блискавки використовується для створення громовідводу.
У заключній стадії по іонізованому лідером каналу відбувається зворотний (зверху вниз), або головний, розряд блискавки, що характеризується струмами від десятків до сотень тисяч ампер, яскравістю, що помітно перевищує яскравість лідера, і великою швидкістю просування, що спочатку доходить до
100 000 кілометрів на секунду, а в кінці зменшується до
10 000 кілометрів на секунду. Температура каналу при головному розряді може перевищувати 25 000 C. Довжина каналу блискавки може бути від 1 до 10 км, діаметр - кілька сантиметрів. Після проходження імпульсу струму іонізація каналу і його свічення слабшають. У фінальній стадії 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 розряджає нерідко тільки частина хмари. Заряди, розташовані на великих висотах, можуть дати початок новому (стріловидному) лідеру, який рухається безперервно зі швидкістю в тисячі кілометрів на секунду. Яскравість його свічення близька до яскравості ступеневої лідера. Коли стріловидний лідер доходить до поверхні землі, слід другий головний удар, подібний до першого. Зазвичай блискавка включає декілька повторних розрядів, але їх число може доходити і до декількох десятків. Тривалість багаторазової блискавки може перевищувати 1 сек. Зсув каналу багаторазової блискавки вітром створює так звану стрічкову блискавку - смугу, що світиться.
Внутрішньохмарні блискавки
Внутрішньохмарні блискавки включають в себе зазвичай тільки лідерні стадії; їх довжина коливається від 1 до 150 км. Доля внутрішньохмарних блискавок зростає відповідно до зміни 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 званими атмосфериками.
Політ з Калькутти в Мумбаї
Імовірність ураження блискавкою наземного об'єкта зростає в міру збільшення його висоти і зі збільшенням електропровідності ґрунту на поверхні або на деякій глибині (на цих факторах заснована дія громовідводу). Якщо в хмарі існує електричне поле, 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 «провокуються» блискавки в шарувато-дощових і потужних купчастих хмарах.
Блискавки у верхній атмосфері
Ельфи (англ. Elves; Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations from Electromagnetic Pulse Sources) являють собою величезні, але слабосветящіхся спалаху-конуси діаметром близько 400 км, які з'являються безпосередньо з верхньої частини грозової хмари. Висота ельфів може досягати 100 км, тривалість спалахів - до 5 мс (в середньому 3 мс).
Джети є трубки-конуси синього кольору. Висота джетів може досягати 40-70 км (нижня межа іоносфери), живуть джети відносно довше ельфів [.
Взаємодія блискавки з поверхнею землі і розташованими на ній об'єктами
«У кожну секунду близько 50 блискавок вдаряються в поверхню землі, і в середньому кожен її квадратний кілометр блискавка вражає шість разів за рік».
Найпотужніші блискавки викликають народження фульгурітов.
Люди і блискавка
Блискавки - серйозна загроза для життя людей. Поразка людини або тварини блискавкою часто відбувається на відкритих просторах так як електричний струм йде по найкоротшому шляху «грозову хмару-земля». Часто блискавка потрапляє в дерева і трансформаторні установки на залізниці, викликаючи їх загоряння. Поразка звичайної лінійної блискавкою всередині будівлі неможливо, проте існує думка що так звана кульова блискавка може проникати через щілини і відкриті вікна. Звичайний грозовий розряд небезпечний для телевізійних і радіоантен, розташованих на дахах висотних будівель, а також для мережевого обладнання.
В організмі потерпілих відзначаються такі ж патологічні зміни, як при ураженні електрострумом. Жертва втрачає свідомість, падає, можуть відзначатися судоми, часто зупиняється дихання і серцебиття. На тілі зазвичай можна виявити «мітки струму», місця входу і виходу електрики. У разі смертельного результату причиною припинення основних життєвих функцій 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 світло-рожеві або червоні смуги, зникаючі при натисканні пальцями (зберігаються протягом 1 - 2 діб після смерті). Вони - результат розширення капілярів в зоні контакту блискавки з тілом.
При ураженні блискавкою перша медична допомога має бути невідкладною. У важких випадках (зупинка дихання та серцебиття) необхідна реанімація, її повинен надати, не чекаючи медичних працівників, будь-який свідок нещастя. Реанімація ефективна тільки в перші хвилини після ураження блискавкою, розпочата через 10 - 15 хвилин вона, як правило, вже не ефективна. Екстрена госпіталізація необхідна в усіх випадках.
жертви блискавок
Цікаві факти
Дерева і блискавка
Стовбур ураженого блискавкою тополі
Високі дерева - часта мішень для блискавок. На реліктових деревах-довгожителів легко можна знайти множинні шрами від блискавок. Вважається, що поодиноко стоїть дерево найчастіше уражається блискавкою, хоча в деяких лісових районах шрами від блискавок можна побачити майже на кожному дереві. Сухі дерева від удару блискавки спалахують. Найчастіше удари блискавки бувають спрямовані в дуб, найрідше - в бук, що, мабуть, залежить від різної кількості жирних олій в них, що представляють великий опір електрики.
Блискавка проходить в стовбурі дерева по шляху найменшого електричного опору, з виділенням великої кількості тепла, перетворюючи воду в пар, який 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, залишивши тільки вертикальний шрам. Якщо збиток є занадто серйозним, вітер і шкідники в кінцевому підсумку вбивають дерево. Дерева є природними громовідводами, і, як відомо, забезпечують захист від удару блискавки для довколишніх будинків. Посаджені біля будівлі, високі дерева уловлюють блискавки, а висока біомаса кореневої системи допомагає заземлювати розряд блискавки.
З цієї причини не можна ховатися від дощу під деревами під час грози, особливо під високими або поодинокими на відкритій місцевості. [
З дерев, уражених блискавкою, роблять музичні інструменти, приписуючи їм унікальні властивості.
Блискавка і електроустановки
Розряди блискавок представляють велику небезпеку для електричного і електронного обладнання. При прямому попаданні блискавки в дроти в лінії виникає перенапруження, що викликає руйнування ізоляції електрообладнання, а великі струми обумовлюють термічні пошкодження провідників. Для захисту від грозових перенапруг електричні підстанції і розподільні мережі обладнуються грозовими розрядниками. Для електронних пристроїв становить небезпеку також і електромагнітний імпульс, який створюється блискавкою.
Блискавка і авіація
Атмосферний електрику взагалі і блискавки зокрема представляють значну загрозу для авіації. Якщо блискавка влучить в літальний апарат викликає розтікання струму великої величини по його конструкційним елементам, що може викликати їх руйнування, пожежа в паливних баках, відмови обладнання, загибель людей. Для зниження ризику металеві елементи зовнішньої обшивки літальних апаратів ретельно електрично з'єднуються один з одним, а неметалеві елементи металлизируются. Таким чином, забезпечується низький електричний опір корпусу. Для стікання струму блискавки і іншого атмосферної електрики з корпусу, літальні апарати обладнуються разрядниками.
З причини того, що електрична ємність літака, що знаходиться в повітрі невелика, розряд «хмара-літак» має істотно меншою енергією в порівнянні з розрядом «хмара-земля». Найбільш небезпечна блискавка для низько літака або вертольота, так як в цьому випадку літальний апарат може зіграти роль провідника струму блискавки з хмари хвилі і тим не менш, випадки катастроф з цієї причини поодинокі. У той же час відомо дуже багато випадків ураження літаків блискавкою на злеті і посадці, а також на стоянці, які закінчилися катастрофами або знищенням літального апарату.
Блискавка і надводні кораблі
Блискавка також представляє дуже велику загрозу для надводних кораблів на увазі того, що останні підняті над поверхнею моря і мають багато гострих елементів (щогли, антени), що є концентраторами напруженості електричного поля. За часів дерев'яних вітрильників, що володіють високим питомим опором корпусу, удар блискавки практично завжди закінчувався для корабля трагічно: корабель згорав або руйнувався, від ураження електричним струмом гинули люди. Клепані сталеві суду також були уразливі для блискавки. Високий питомий опір заклепувальних швів викликало значний локальне тепловиділення, що призводило до виникнення електричної дуги, пожеж, руйнування заклепок і появи водотічності корпусу.
Зварений корпус сучасних судів має низький питомим опором і забезпечує безпечне розтікання струму блискавки. Виступаючі елементи надбудови сучасних судів надійно електрично з'єднуються з корпусом і також забезпечують безпечне розтікання струму блискавки.
Наслідки ударів блискавки
У Вінницькій області через удар блискавки 11 людей отруїлися протипожежним порошком
11 осіб госпіталізовано 24 травня через спрацювання системи порошкового пожежогасіння після попадання блискавки в трансформаторну підстанцію у Вінницькій області.
Про це йдеться в повідомленні прес-служби Міністерства з надзвичайних ситуацій і захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи.
Якщо блискавка влучить сталося о 16:00 в селі Іванів Калинівського району на території компанії "Гермінус" в цеху з виготовлення дерев'яних вікон і дверей.
Постраждалі отруїлися протипожежним порошком.
Вони доставлені в центральну районну лікарню.
Стан їхнього здоров'я середнього ступеня тяжкості.
На Житомирщині блискавка повністю спалила церкву Московського патріархату
У понеділок о 13.00 в с. Голубієвичі Народницького району Житомирської області розряд блискавки спричинив пожежу в дерев'яній недіючої церкви Овруцької єпархії Московського патріархату (1710 року побудови, не є пам'яткою архітектури).
Як повідомили в прес-службі МНС, о 17.20 відділенням Державної пожежної охорони пожежу ліквідовано. Жертв і постраждалих немає. Вогнем повністю знищено церкву.
На місці події працювала оперативна група Головного управління МНС в Житомирській області.
Горить Києво-Печерська Лавра - блискавка вдарила в один з корпусів!
Сьогодні в Києві близько 17.00 від удару блискавки загорівся 21-й адміністративний корпус Києво-Печерської Лаври.
Як повідомили в ГУ МНС в Києві, вогонь розповсюдився на площі приблизно 100 кв. метрів.
Пожежі присвоєно другий ранг складності.
На місце події виїхали пожежні підрозділи.
Удар блискавки в Києво-Печерську Лавру