Как найти место удара молнии

Как определить место удара молнии в землю. Куда бьет молния? Гроза как природное явление

Всем хотелось знать, правда ли, что после удара молнии гражданин Китая грохнулся на землю, быстро вскочил, отряхнулся и хотел было двинуться дальше, но вторая молния сбила его с ног еще раз и опять без смертельного исхода. Похожих историй немало. В популярных книжках и журналах вам расскажут о массовом поражении футболистов на стадионе, пассажиров на автобусной остановке, едва ли не целого стада коров на пастбище. Истории жуткие. Десяток человек в больнице. Но в больнице же, — не на кладбище. Может быть опасность молнии сильно преувеличена, если человек в состоянии выдержать ее прямое воздействие? Только кто сказал, что воздействие прямое? Чаще всего это не так.

Разряд молнии сопровождается сильным электрическим током. Даже у средней по силе молнии он близок к 30 000 А, а у мощнейшей едва ли не на порядок больше. В конечном итоге этот ток растекается в грунте по всему объему Земли. Любой молниеприемник обязательно заземляют. Для этого у молниеотвода монтируют заземлитель. Его образует один или несколько подземных заземляющих электродов, вертикальных или горизонтальных. С металлических электродов ток попадает в землю, где, как в любом проводнике, действует закон Ома. Произведение тока на сопротивление дает напряжение, в данном случае напряжение на заземлителе:

Выражение вроде бы привычное, но все-таки не совсем, потому что речь идет о напряжении в земле, которое принято считать нулевым. Ведь для того и заземляют, чтобы не попасть под напряжение. А тут получается с ног на голову, причем не в переносном смысле, а в самом что ни на есть прямом. Напряжение действует на человека через ноги, нормально и твердо стоящие на земле. Такое требует объяснения. И начинать надо с самого простого. Насколько хорошим проводником считается грунт? Ответ кажется очевидным, — безусловно хорошим, если электрики и специалисты по технике безопасности всегда говорят о заземлении. В науке и технике привыкли к конкретным оценкам. Слова много-мало, хорошо-плохо сути дела не поясняют. Качество проводников оценивается их удельным сопротивлением. У хорошего грунта оно близко к 100 Ом*м — в миллиард раз больше, чем у черной стали! Сопоставление более чем убедительное. Выручает очень большой объем, по которому растекается в грунте ток молнии.

Не хочу, чтобы читатель поймал меня на качественном описании и потому сразу перейду к количественным оценкам. Для этого вместо привычного напряжения полезно воспользоваться еще одним параметром из школьной физики. Речь пойдет о напряженности электрического поля.

Так называют величину падения напряжения в какой-то среде на единице длины, например, падение напряжения в грунте на длине 1 м. Кстати, длина 1 м — это примерная длина шага взрослого человека. Помните, напряженность измеряют в вольтах на метр. Если электрическое поле в грунте E гр равно 1 В/м, между ногами человека на длине l = 1 м будет действовать напряжение

Время оценить электрическое поле тока молнии в грунте. Представим, что она ударила в стержневой молниеотвод, заземлитель которого выполнен в виде полусферы диаметром d= 0,5 м (кастрюля или казан для плова средних размеров) и закопан в грунт, как это показано на рис. 1. Ток молнии I М будет симметрично стекать с поверхности металлической полусферы, где его плотность составит

Для средней по силе молнии с током 30 000 А в нашем случае получается j M ≈ 7,6×10 4 А/м 2 . Дальше полная аналогия с законом Ома. Чтобы получить напряженность в грунте E гр, надо умножить плотность тока на удельное сопротивление грунта ρ.

Если даже ориентироваться на высоко проводящий грунт (ρ ≈ 100 Ом*м), получается весьма впечатляющая величина 7 600 000 В/м. Напряжение на длине шага 1 м составит здесь почти восемь миллионов вольт. Трудно предположить, чтобы телевизионному китайцу удалось перенести такое без вреда для здоровья. Скорее всего, второй молнии не потребовалось бы.

Величина, которая здесь получена, называется специалистами шаговым напряжением

(говорят еще — напряжение шага). Важно понимать, как она меняется в окрестности места удара молнии. Если грунт везде одинаковый, все определяется плотностью тока молнии. По мере удаления от полусферического заземлителя поверхность, через которую протекает ток в силу симметрии так и останется полусферической. а ее радиус r будет непрерывно нарастать. Вместе с ним увеличится площадь полусферической поверхности, «заполненной» током, и соответственно снизится его плотность.

Напряженность электрического поля тоже начнет быстро снижаться

На расстоянии r = 10 м от начальных миллионов в нашем примере останется чуть меньше 5 000 В/м. Это тоже чувствительно, но, как правило, не смертельно, потому что время действия высокого напряжения, как и длительность тока молнии, едва ли больше 0,1 миллисекунды. Высоковольтная подножка может легко сбить с ног, но сил, чтобы подняться, у человека скорее всего хватит.

Если читателю не надоели цифры и он добрался до этой строчки, дальше ему будет легко понять откуда взялась старая рекомендация не прятаться от грозы под большими деревьями. Из-за значительной высоты удар молнии в них наиболее вероятен. При ударе ток потечет по корневой системе дерева как по заземлителю. Вплотную с корнями электрическое поле особенно велико. Ясно, что стоять здесь не рекомендуется, сидеть и особенно лежать тоже, потому что длина человека вдвое больше длины его шага.

Если еще раз вернуться к цифрам, то надо признать, что они нисколько не завышены. Ток молнии даже в 100 000 А особой редкостью не назовешь, да и удельное сопротивление грунта может быть в десятки раз больше использованного в оценках. По этой причине опасное для жизни шаговое напряжение может удерживаться на достаточно большом расстоянии от точки удара молнии. Наконец, во внимание надо принять форму заземляющего электрода. Все оценки выше были сделаны для полусферического заземлителя. Его электрическое поле, как видно из приведенных формул, убывает очень быстро, — обратно пропорционально квадрату расстояния. Чаще же заземлители монтируют из протяженных шин или стержней, мало похожих на полусферу. Их электрическое поле убывает намного медленнее. В результате радиус опасного знакомства с молнией очень заметно увеличивается, иногда, до многих десятков метров. Так объясняют массовые поражения людей на пляже или на футбольном поле.

Перед вами результаты расчета шагового напряжения для типового заземляющего устройства, что рекомендован отечественным нормативом по молниезащите. Он состоит из горизонтальной шины длиной 10 м и трех вертикальных стержней по 5 м — два по краям шины и один у середины. Удельное сопротивление грунта 1000 Ом*м (неувлажненный песок), ток молнии 100 кА. Это мощная молния — у 98% грозовых разрядов ток меньше. Цифры на графике впечатляющие — сотни киловольт непосредственно у заземлителя, свыше 70 кВ на расстоянии 15 м и не меньше 10 кВ на расстоянии 40 м.

Когда в Москве восстанавливали храм Христа Спасителя, проектировщики учли, что при его значительной высоте надо ожидать практически ежегодного удара молнии. Не исключено, что этот удар произойдет в праздничный день, при большом стечении народа на паперти. Чтобы гарантировать безопасность прихожан, пришлось обеспечивать растекание тока молнии по очень разветвленной системе подземных шин, минимизировав тем самым шаговые напряжения.

Сильное электрическое поле в грунте несет еще одну неприятность. Когда напряженность поля поднимается до 1 МВ/м, в земле начинается ионизация. В определенных условиях это приводит к росту плазменного канала, который скользит вдоль поверхности грунта, слегка зарываясь в него. Каналы (а их может быть несколько, как на этой фотографии, полученной в лаборатории) могут продвигаться от места ввода тока молнии

на десятки метров. Фактически их надо рассматривать как продолжение молнии, только не в воздухе, а вдоль поверхности земли. Надо сказать, что они не становятся от этого менее опасными, потому что ток в канале составляет десятки процентов от тока молнии, а температура заведомо выше 6000 0 . Надеюсь, читателю не потребуется большого воображения, чтобы представить себе последствия контакта такого канала с зоной протечек топлива на нефтеналивной эстакаде или с подземным кабелем, например, телефонным либо управляющим микроэлектронной системой.

В засушливый 2010 г центральное телевидение передавало репортаж из полностью сгоревшей в грозу деревни в Омской области. Московская корреспондентка поинтересовалась у деревенских бабушек: “Почему не гасили?”. Те ответили хором; “Страшно было — стрелы огненные по земле ползали”. Взгляните еще раз на снимок. Правда, похоже? Опасались бабушки не напрасно. Электрическое поле у искровых каналов мало чем отличается от поля у металлических шин. Сближение с ними легко может закончиться гибелью.

Представленного достаточно, чтобы убедиться в изобретательности молнии. Вы устроили надежную защиту сверху при помощи молниеотводов, а она прорывается к вам обходным маневром, прокладывая себе путь вдоль поверхности земли. Вот почему практически все популярные статьи заканчиваются обращением не забывать о профессионалах. С грозными явлениями природы шутить рискованно и относится к ним легкомысленно недопустимо.

Э. М. Базелян
, д.т.н., профессор
Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва

Фульгуриты
(англ. Fulgurite)‎ — полые трубки в песках, состоящие из переплавленного кремнезёма, и оплавленные поверхности на обнажениях пород, образовавшиеся под действием разряда молнии. Внутренняя поверхность гладкая и оплавленная, а наружная образована приставшими к оплавленной массе песчинками и посторонними включениями. Диаметр трубчатого фульгурита не более нескольких сантиметров, длина может доходить до нескольких метров, отмечались отдельные находки фульгуритов длиной 5-6 метров.

При разряде молнии выделяется 10 9 -10 10 джоулей энергии. Молния может разогреть канал, по которому она движется, до 30.000°С, в пять раз выше температуры на поверхности Солнца. Температура внутри молнии гораздо больше температуры плавления песка (1600-2000°C), но расплавится песок или нет, зависит от длительности молнии, которая может составлять от десятков микросекунд до десятых долей секунды. Амплитуда импульса тока молнии обычно равна нескольким десяткам килоампер, но иногда может превышать и 100 кА. Самые мощные молнии и вызывают рождение фульгуритов — полых цилиндров из оплавленного песка.

Появление стеклянной трубочки в песке при разряде молнии связано с тем, что между песчинками всегда находятся воздух и влага. Электрический ток молнии за доли секунд раскаляет воздух и водяные пары до огромных температур, вызывая взрывообразный рост давления воздуха между песчинками и его расширение. Расширяющийся воздух образует цилиндрическую полость внутри расплавленного песка, а последующее быстрое охлаждение фиксирует фульгурит — стеклянную трубочку в песке.

Часто аккуратно выкопанный из песка фульгурит по форме напоминает корень дерева или ветвь с многочисленными отростками. Такие ветвистые фульгуриты образуются, когда разряд молнии попадает во влажный песок, который, как известно, имеет бo’льшую электропроводность, чем сухой. В этих случаях ток молнии, входя в почву, сразу начинает растекаться в стороны, образуя структуру, похожую на корень дерева, а рождающийся при этом фульгурит лишь повторяет эту форму. Фульгурит очень хрупок, и попытки очистить от прилипшего песка часто приводят к его разрушению. Особенно это относится к ветвистым фульгуритам, образовавшимся во влажном песке.

Фульгуриты называют иногда также и оплавленности твёрдых горных пород, мрамора, лав и др. (петрофульгуриты
), образованные ударом молнии; такие оплавленности иногда в большом количестве встречаются на скалистых вершинах некоторых гор. Так, например, андезит, образующий вершину Малого Арарата, пронизан многочисленными фульгуритами в виде зелёных стекловатых ходов, почему он и получил от Абиха название фульгуритового андезита.

Самые длинные из раскопанных фульгуритов уходили под землю на глубину более пяти метров. Фульгуритами также называют оплавленности твердых горных пород, образованные ударом молнии; они иногда в большом количестве встречаются на скалистых вершинах гор. Фульгуриты, состоящие из переплавленного кремнезема, обыкновенно представляют собой конусообразные трубочки толщиной с карандаш или с палец. Их внутренняя поверхность гладкая и оплавленная, а наружная образована приставшими к оплавленной массе песчинками. Цвет фульгуритов зависит от примесей минералов в песчаной почве. Большинство из них имеют рыжевато-коричневый, серый или черный цвет, однако встречаются зеленоватые, белые или даже полупрозрачные фульгуриты.

«Прошла сильная гроза, и небо над нами уже прояснилось. Я пошел через поле, которое отделяет наш дом от дома моей свояченицы. Я прошел ярдов десять по тропинке, как вдруг меня позвала моя дочь Маргарет. Я остановился секунд на десять и едва лишь двинулся дальше, как вдруг небо прорезала яркая голубая линия, с грохотом двенадцатидюймового орудия ударив в тропинку в двадцати шагах передо мной и подняв огромный столб пара. Я пошел дальше, чтобы посмотреть, какой след оставила молния. В том месте, где ударила молния, было пятно обожженного клевера дюймов в пять диаметром, с дырой посередине в полдюйма…. Я возвратился в лабораторию, расплавил восемь фунтов олова и залил в отверстие… То, что я выкопал, когда олово затвердело, было похоже на огромный, слегка изогнутый собачий арапник, тяжелый, как и полагается, в рукоятке и постепенно сходящийся к концу. Он был немного длиннее трех футов» (цитируется по В. Сибрук. Роберт Вуд. — М.: Наука, 1985, с. 285).

Сотрудники Автономного университета Мехико раскрыли новые подробности истории появления пустыни Сахара. По их данным, 15 тысяч лет назад Сахара (по крайней мере, та ее часть, что находится на юго-западе Египта) находилась в области умеренного климата и могла радовать глаз не песчаными дюнами, а разнообразием растительности. Для своего исследования команда химиков под руководством доктора Рафаэля Наварро-Гонсалеса нашла «замороженную» молнию, или фульгурит.

Фульгуриты (на фото) – это спёкшийся от удара молнии песок. Температура плавления песка – около 1700°С, мощи электрического заряда хватает, чтобы расплавить его. Поэтому в толще формируются полые ветвистые стеклянные трубки. Их внутренняя поверхность гладкая, зато наружная – шероховатая, т. к. образована приставшими к оплавленной массе песчинками. Кроме того, такие вмороженные в песок молнии фиксируют и множество других природных вкраплений, характерных для того или иного этапа геологической истории.

Обнаруженный Наварро-Гонсалесом фульгурит отличался от обычных следов молнии. Египетский фульгурит содержал в себе маленькие пузырьки.
С помощью лазера ученые вскрыли пузырьки и обнаружили в них газовую смесь из оксидов углерода, угарного газа и оксидов азота. Как отметил химик, эти вещества могли образоваться в результате окисления органических веществ при нагреве.

Анализ соотношения изотопов углерода в соединениях показал Наворро-Гонсалесу и его коллегам, что в момент удара молнии в зоне поражения должна была находиться трава, кустарники и прочая растительность, характерная для полузасушливой местности. Стоит отметить, что сейчас в данной области пустыни Сахара подобные растения ни в коем случае не могут расти. И ученые решили вычислить время, чтобы понять, когда на месте Сахары росла трава.

Для установления даты возникновения электрического разряда член команды исследователей геохронолог Шеннон Мэгэн из геологического исследовательского центра в Денвере (США) использовал метод термолюминисценции – нагрел фульгурит до 500°C и оценил энергию «разогретых» естественной радиацией электронов, которая при термообработке выделилась в виде света. Его количество прямо указывает на момент последнего нагревания. В данном случае оно произошло в момент удара молнии, который произошёл 15 тысяч лет назад.
Анализ фульгурита еще раз подтвердил теорию, согласно которой Сахара не так давно была вполне пригодной для жизни областью с умеренным климатом.
По словам Стива Формана, геохронолога из Университета Иллинойса в Чикаго, ученые из Мехико продемонстрировали новый подход к изучению экологической ситуации того периода и обратили внимание других исследователей на ранее не изученные возможности фульгуритов.

Что касается комментариев представителей российской науки, то, как отметил в разговоре с корреспондентом «Газеты.Ru» кфмн, сотрудник НИИ физики Земли РАН Сергей Тихоцкий, с точки зрения физики команда Наварро-Гонсалеса действовала грамотно: «Все, что было проделано учеными, входит в классическую модель определения состава и возраста вещества», – сказал он. Соответственно, никаких фальсификаций и мистификаций в ходе этого анализа изотопов отметить нельзя – скорее, это вполне традиционный способ исследования.
Сотрудники Института физики атмосферы РАН также подтвердили «Газете.Ru» правомерность теории международной команды ученых. По словам старшего научного сотрудника лаборатории теории климата Сергея Демченко, 15 тысяч лет назад на территории Юго-Западного Египта вполне могла существовать растительность.

Более того, даже в период голоцена (примерно 6 тысяч лет назад) эта область могла находиться в пределах умеренного климатического пояса.
Как уточнил коллега Демченко, кфмн Алексей Елисеев, растительность в различных областях пустыни Сахара присутствовала в разное время, а, например, на Аравийском полуострове растительность сохранялась вплоть до эпохи Александра Македонского.

Что же касается цифры 15 тыс. лет, то здесь ученые отметили, что примерно к этому времени относится завершение последнего ледникового периода. Что косвенно подтверждает теорию Наварро-Гонсалеса, так что в целом открытие мексиканских ученых можно отнести к разряду верифицируемых.
Подробности исследования команды доктора Наварро-Гонсалеса можно найти в журнале Американского геологического общества (Geological Society of America).

По-видимому, первое описание фульгуритов и их связи с ударами молнии было сделано в 1706 году пастором Д. Германом (David Hermann
). Впоследствии многие находили фульгуриты вблизи людей, пораженных разрядом молнии. Чарльз Дарвин во время кругосветного путешествия на корабле «Бигль» обнаружил на песчаном берегу вблизи Мальдонадо (Уругвай) несколько стеклянных трубочек, уходящих в песок вертикально вниз более чем на метр. Он описал их размеры и связал их образование с разрядами молний. Известный американский физик Роберт Вуд получил «автограф» молнии, которая чуть не убила его

Электрический ток способен убить человека в долю секунды, он поражает без предупрежденья. Молния ударяет в землю сто раз в секунду и свыше восьми миллионов раз в день. Эта сила природы в пять раз горячее, чем поверхность солнца. Электрический разряд бьёт с силой в 300`000 ампер и миллион вольт в долю секунды. В повседневной жизни мы думаем, что можем контролировать электричество, которое питает наши дома, наружное освещение, а теперь и автомобили. Но электричество в его первозданной форме не поддаётся контролю. А молния — это электричество в громадных масштабах. И всё же молния остаётся большой загадкой. Она может ударить неожиданно, и её путь может быть непредсказуемым.

Молния в небе не приносит вреда, но одна из десяти молний обрушивается на поверхность земли. Молния разделяется на множество ветвей, каждая из которых способна поразить человека находящегося в эпицентре. При ударе человека молнией, разряд тока может переходить от одного человека к другому, если они соприкасаются.

Существует правило тридцати и тридцати: если вы видите молнию, а менее чем через тридцать секунд услышали гром, то надо искать убежище, а затем требуется подождать тридцать минут с последнего раската грома, прежде чем выходить на улицу. Но молния не всегда подчиняется строгому порядку.

Существует такое атмосферное явление, как гром среди ясного неба. Часто молния, выходя из облака, проходит до шестнадцати километров, прежде чем ударить в землю. Другими словами, молния может появиться ниоткуда. Молнии нужен ветер и вода. Когда сильные ветра поднимают влажный воздух, возникают условия для появления разрушительных гроз.

Невозможно разложить на составляющие то, что укладывается в миллионную долю секунды. Одно из ложных убеждений состоит в том, что мы видим молнию, когда она устремляется в землю, на самом деле мы видим обратный путь молнии в небо. Молния — это не однонаправленный удар в землю, а это на самом деле кольцо, путь в две стороны. Вспышка молнии, которую мы видим, так называемый обратный удар, завершающая фаза цикла. И когда обратный удар молнии раскаляет воздух, появляется её визитная карточка — гром. Обратный путь молнии — это та часть молнии, которую мы видим как вспышку и слышим как гром. Обратный ток силой в тысячи ампер и миллионы вольт устремляются от земли к облаку.

О природе молнии

Существует несколько различных теорий, объясняющих происхождение молний.

Обычно нижняя часть облака несёт отрицательный заряд, а верхняя — положительный, что делает систему облако-земля подобной гигантскому конденсатору.

Опасно ли находиться в автомобиле во время молнии?

В одном из этих опы-тов искусственная смертельная молния в метр длиной была на-правлена на стальную крышу автомобиля, в котором находился человек. Молния прошла по обшивке, не нанеся вреда человеку. Как же так получилось? Поскольку заряды на заряженном пред-мете взаимно отталкиваются, они стремятся разойтись как можно дальше друг от друга.

В случае полого механического шара пи цилиндра заряды распределяются по внешней поверхности предмета Аналогично, если молния л дарит в металлическую крышу автомобиля, то отталкивающиеся электроны чрезвычайно быстро разойдутся по поверхности автомашины и уйдут через ее корпус в землю. Поэтому молния по поверхности металлической машины уходит в землю и не попадает внутрь автомобиля. По той же причине совершенной защитой от молнии является металличе-ская клеть. В результате ударов в автомашину искусственных молний напряжением 3 млн. вольт потенциал автомобиля и тела, находящегося в нём человека, повышается почти до 200 тыс. вольт. Человек при этом не испытывает ни малейшего признака удара электрического тока, поскольку между любыми точками его тела нет никакой разности потенциалов.

Значит, почти полностью защищает от молнии пребывание в хорошо заземленном здании с металлическим каркасом, а та-ковых много в современных городах.

Чем объяснить, что птицы совершенно спокойно и безнаказанно сидят на проводах?

Тело сидящей птицы представляет собой как бы ответвление цепи (параллельное соединение). Сопротивление этой ветви с птицей много больше, чем сопротивление провода между ногами птицы. Поэтому сила тока в теле птицы ничтожна. Если бы птица, сидя на проводе, коснулась бы крылом или хвостом столба или как-то ещё соединилась бы с землёй, она мгновенно была бы убита током, который устремился бы через неё в землю.

Интересные факты о молниях

Средняя длина молнии 2,5 км. Некоторые разряды простираются в атмосфере на расстояние до 20 км.

Молнии приносят пользу: они успевают выхватить из воздуха млн тн азота, связать его и направить в землю, удобряя почву.

Молнии Сатурна в миллион раз сильнее земных.

Разряд молнии обычно состоит из трех или более повторных разрядов — импульсов, следующих по одному и тому же пути. Интервалы между последовательными импульсами очень коротки, от 1/100 до 1/10 с (этим обусловлено мерцание молнии).

Ежесекундно на Земле вспыхивает около 700 молний. Мировые очаги гроз: остров Ява — 220, экваториальная Африка — 150, южная Мексика — 142, Панама — 132, центральная Бразилия — 106 грозовых дней в году. Россия: Мурманск — 5, Архангельск — 10, С-Петербург — 15, Москва — 20 грозовых дней в году.

Воздух в зоне канала молнии практически мгновенно разогревается до температуры 30 000-33 000° С. От удара молнии в мире в среднем ежегодно погибает около 3 000 человек

Статистика показывает, что на 5000-10000 летных часов приходится один удар молнии в самолет, к счастью, почти все поврежденные самолеты продолжают полет.

Несмотря на сокрушительную мощь молнии, уберечься от нее довольно просто. Во время грозы следует немедленно уходить с открытых мест, ни в коем случае нельзя прятаться под отдельно стоящими деревьями, а также находиться вблизи высоких мачт и ЛЭП. Не следует держать в руках стальные предметы. Также во время гроз нельзя пользоваться средствами радиосвязи, мобильными телефонами. В помещении нужно отключить телевизоры, радиоприемники и электроприборы.

Молниеотводы защищают здания от поражения молнией по двум причинам: они дают возможность стекать в воздух наве-денному на здании заряду, а при ударе молнии в здание уводят её в землю.

Попав в грозу, следует избегать укрываться возле одиноч-ных деревьев, изгородей, возвышенных мест и находиться на от-крытых пространствах.

Природном явлении как фульгуриты? Давайте разберёмся, что это такое.

Всего лишь одно попадание молнии в землю, и прекрасная скульптура готова. Не правда ли, прекрасно? Фульгурит – настоящее чудо природы.

Итак, это, по сути своей, «застывшая молния». Представьте себе, разряд попадает в пляж, и на его месте песок застывает до нескольких метров вглубь, превращаясь в стекло. Это и есть фульгурит.

Когда молния ударяет в землю, возникает быстрый рост давления воздуха. Воздух расширяется и образует полость внутри расплавленного песка.

После наступает моментальное охлаждение. Так появляется трубочка, повторяющая форму грозы, в песке. Такие песочные изваяния могут уходить вниз, вглубь земли на несколько метров. Но песочные , а потому вытащить их целиком довольно проблематично и, отчасти, невозможно.

Фульгуриты бывают разных цветов. Зависит такое от различных примесей в песке. Практически все песочные изваяния рыжеватого или коричневого цвета, а также серого или чёрного. Но, встречаются и зелёные, белые и иногда даже прозрачные!

Ну а форма зависит от влажности песка.

Мокрый песок имеет большую электропроводность, а потому громовые стрелы могут образовать ветвистую, красивую форму.

Иногда песочная скульптура напоминает корень дерева. И чаще всего именно изваяние из влажного песка можно выкопать из земли целиком.

Поверья и искусство

Сейчас этих природных артефактов стало очень много, особенно в пустыне Сахаре, в Африке. Поэтому уже никому не кажутся необычными эти потрясающие окаменелые молнии.

Считалось, что многие обладатели таких природных скульптур повышали за счёт них своё здоровье. Улучшалось кровообращение, выводились токсины из организма. Долголетие и хорошую потенцию тоже приписывали к их лечебным свойствам. Так считалось раньше.

Черный фульгурит созданный человеком

Но люди, хоть и не превзошли природу, но научились создавать фульгуриты и сами. В 2006 году на дороге вдруг появились песочные изваяния. Они произошли из-за воздействия высокого напряжения. Но тогда как такие скульптуры – случайность, другие – создаются намеренно.

При помощи искусственных молний, людям удается создавать самые разные виды фульгуритов

Именно на этом и специализируется -авангардист Алан Макколум (Allan McCollum). Летом 1997 года он создал огромное количество искусственных молний. Результат его деятельности — появление сотен ископаемых молний .

Алан Макколум — создатель «Мать всех фульгуритов» (The Mother Of All Fulgurites)

Среди них явился на свет и настоящий гигант, который получил название «Мать всех фульгуритов» (The Mother Of All Fulgurites) – эта стеклянная трубка уходила в землю на глубину более пяти метров. Это детище Макколума было признано самым длинным фульгуритом, созданным искусственно. Его увековечили на страницах Книги Рекордов Гиннеса.

Образование на Земле

Есть ещё несколько способов искусственного образования стекла – ведь именно этот материал получается при ударе молнии о землю.

Итак, первый способ – метеорит

Кратер Кебир, который образовался после падения метеорита, занимает довольно обширную территорию, которая приобрела полностью зелено-жёлтый оттенок. Это было самое крепкое стекло, стекло Ливийской пустыни.

Второй способ – ядерный взрыв

Плутониевая бомба под названием «Штучка» 16.06.1945 образовала в результате взрыва огромную территорию, полностью покрытую зеленоватым стеклом.

Третий способ – вулкан

Во время любого извержения вулкана образуется стекло, так как лава имеет очень высокую температуру.

Стекло это называется обсидианом, его можно употреблять в качестве теплоизоляционного материала.

Обсидиан является одним из древнейших материалов, который человечество использовало на протяжении всего времени развития. Из него изготавливали разные виды оружия, украшения, а также применяли в глиптике.

Все эти явления способствовали образованию стекла, из которого люди в древности делали многочисленные украшения. Их и сейчас можно найти в разных поселениях по всему миру. Тогда ещё эти украшения ценились на вес золота, и обладать ими считалось честью для человека.

Разновидности

Кластофульгурит — образуется в результате попадания молнии в песок

Всего существуют два вида природных скульптур: кластофульгурит, который образуется от попадания молнии в песок и петрофульгурит, при попадании молнии в горные породы. Первый вид считается самым распространённым, а второй – встречается довольно редко. Кластофульгурит можно встретить в огромном количестве в пустыне Сахаре, как было уже сказано выше, а петрофульгурит в местах, где есть достаточное количество горных пород.

Петрофульгурит — это когда молния попадает в любую горную породу

Так как в природе, по всей Земле сейчас есть огромное количество этих самых песочных скульптур со стеклом внутри, многие люди начали выкладывать в интернет фотографии, которые якобы сами сделали. Чаще всего, никто не замечает подвоха, хотя в Рунете самое большое количество картинок лже-фульгуритов. Вот, например, такая фотография:

Фальшивый фульгурит — это скульптура которая была сделана человеком

Каждый день на Земле происходит что-то невероятное. Эти события неподвластны объяснению учёных, поэтому им остаётся лишь строить догадки. Однако иногда их доводы считают рациональными, а иногда даже не воспринимают всерьёз. То, что создаёт природа, иногда считают подделкой, которую создают сами люди. Оказывается, не на все способен человек, в отличие от природы. И фульгурит не исключение.

Фульгурит, который был раскопан на одном из песочных пляжей США

Официальная версия и споры вокруг неё

Фульгурит — это очень , представляющий собой «слепок» удара молнии в песок. В результате получаются довольно необычные фигуры, напоминающие корни дерева или его ветви. Но это официальная версия, и данное явление всё ещё вызывает немало споров среди учёных.

Однако споры происходят не только между учёными, но и в социальных сетях. Некоторые пытаются дать своё объяснение происходящему. По словам «народных исследователей», эти странные песочные фигуры сотворены не природой, а человеком, и могут быть самыми банальными замками . Чем руководствуются пользователи соцсетей, не доверяя учёным? Всё просто: люди считают, что и здесь служители науки опростоволосились.

Ведь сколько уже ошибок было допущено в процессе познания непонятных явлений. А вдруг это очередное заблуждение? Описание Млечного пути оказалось неверным, Земля стоит не трёх слонах, а страусы не умеют летать. А посему – что мешает учёным вновь ошибиться? Конечно, сколько людей, столько и мнений. В социальных сетях много людей, которые расходятся в своих точках зрения. Таким образом они создают дезинформацию, которая развивается, включая в себя всё новые и новые лжефакты.

Происхождение

Фульгурит — это минералоид, который появляется благодаря соприкосновению молнии и кварцевого песка

Но давайте же вернёмся поближе к настоящим фактам. Если говорить языком физиков, то фульгурит — это минералоид, который появляется благодаря соприкосновению молнии и кварцевого песка. Для чудесного превращения необходим именно влажный песок, иначе окаменелых глыб можно и не увидеть. Весь процесс занимает не больше секунды, а проникновение молнии в землю достигает 15 метров в глубину!

Фульгурит, помимо этого, может получиться при падении опоры линии электропередач. Стекло, которое образуется в результате, является результатом действия сил, сравнимы со взрывом метеорита. Полученное стекло может быть разных оттенков. Оно может быть либо коричневым, либо зелёным, либо белым. Цвет напрямую зависит от состава песка. Снаружи это детище молнии покрывают крупные частицы песка, поэтому на ощупь оно пористое.

Для фульгурита характерны небольшие разветвления и наличие маленьких отверстий. Интересно, что самый длинный экземпляр был обнаружен во Флориде и был длиной в 4,9 метра.

Но где же зарождается песочная диковина? Самое интересное происходит под землёй. После удара молнии специалисты ищут её место встречи с землёй и выкапывают эти глыбы. Учитывая, что они очень хрупкие, с ними работают крайне осторожно.

После просмотра информации в Интернете, кроме общих сведений об этом явлении, можно убедиться, что существуют художники и скульпторы, которые искусственно создают фульгуриты. Оказывается, есть даже специальные учебники, в которых подробно рассказывается этапы создания такого чуда. Не удивляйтесь, если увидите в продаже фульгуритовую бижутерию – сейчас можно найти и не такое!

Настоящее ювелирное изделие!

После раскопок на пляже некоторые люди стремятся заработать на своих находках и позиционируют порождённый молнией минералоид как ювелирное изделие. Кто-то продаёт его без обработки, кто-то делает настоящие украшения. Весьма оригинальный фульгурит был создан во Флориде в рамках совместных усилий между художником и Международного центра изучения и экспериментирования с молниями. На этой выставке были представлены достойные шедевры. Один из способов создания скульптуры по данной тематике — пропускание электротока через один баррель песка.

Итак, фульгурит – это не самая большая загадка в мире, она, как капля в море, среди тайн и загадок. Наш мир полон тайн, а история фульгурита лишь одна из них.

Псевдофульгуриты – замки из песка

При должном терпении создать «фульгуритоподобное» строение несложно – нужно просто равномерно капать мокрым песком на основу.

Некоторые умельцы настолько вдохновляются творениями природы, что собственными руками творят шикарные замки из песка, очень напоминающие предмет этой статьи.

В качестве основы может быть конструкция из палочек или железяк.

Особенно удачные образцы люди часто путают с фульгуритами, но этого делать не стоит, потому что результат удара молнией обычно прячется под землёй или даже в горах, а не возвышается посреди пляжа.

– температура воздуха и воды, песок на пляже должен быть влажным. А песок для «стройки» должен иметь особую консистенцию. Есть даже специальные видео-уроки по поводу того, как смешивать воду с песком и как переносить мокрый песок на стройплощадку. Многие мастера советуют разводить песок с водой в пропорции 1:1 – так песочный дворец может стать очень высоким.

После этой телепередачи “Новостей” с популярностью высоковольтников не могли соперничать даже поп-звезды. Всем хотелось знать, правда ли, что после удара молнии гражданин Китая грохнулся на землю, быстро вскочил, отряхнулся и хотел было двинуться дальше, но вторая молния сбила его с ног еще раз и опять без смертельного исхода. Похожих историй немало. В популярных книжках и журналах вам расскажут о массовом поражении футболистов на стадионе, пассажиров на автобусной остановке, едва ли не целого стада коров на пастбище. Истории жуткие. Десяток человек в больнице. Но в больнице же, — не на кладбище. Может быть опасность молнии сильно преувеличена, если человек в состоянии выдержать ее прямое воздействие? Только кто сказал, что воздействие прямое? Чаще всего это не так.

Разряд молнии сопровождается сильным электрическим током. Даже у средней по силе молнии он близок к 30 000 А, а у мощнейшей едва ли не на порядок больше. В конечном итоге этот ток растекается в грунте по всему объему Земли. Любой молниеприемник обязательно заземляют. Для этого у молниеотвода монтируют заземлитель . Его образует один или несколько подземных заземляющих электродов, вертикальных или горизонтальных. С металлических электродов ток попадает в землю, где, как в любом проводнике, действует закон Ома. Произведение тока на сопротивление дает напряжение, в данном случае напряжение на заземлителе:

Выражение вроде бы привычное, но все-таки не совсем, потому что речь идет о напряжении в земле, которое принято считать нулевым. Ведь для того и заземляют, чтобы не попасть под напряжение. А тут получается с ног на голову, причем не в переносном смысле, а в самом что ни на есть прямом. Напряжение действует на человека через ноги, нормально и твердо стоящие на земле. Такое требует объяснения. И начинать надо с самого простого. Насколько хорошим проводником считается грунт? Ответ кажется очевидным, — безусловно хорошим, если электрики и специалисты по технике безопасности всегда говорят о заземлении. В науке и технике привыкли к конкретным оценкам. Слова много-мало, хорошо-плохо сути дела не поясняют. Качество проводников оценивается их удельным сопротивлением. У хорошего грунта оно близко к 100 Ом*м – в миллиард раз больше, чем у черной стали! Сопоставление более чем убедительное. Выручает очень большой объем, по которому растекается в грунте ток молнии.

Не хочу, чтобы читатель поймал меня на качественном описании и потому сразу перейду к количественным оценкам. Для этого вместо привычного напряжения полезно воспользоваться еще одним параметром из школьной физики. Речь пойдет о напряженности электрического поля.

Так называют величину падения напряжения в какой-то среде на единице длины, например, падение напряжения в грунте на длине 1 м. Кстати, длина 1 м – это примерная длина шага взрослого человека. Помните, напряженность измеряют в вольтах на метр. Если электрическое поле в грунте E гр равно 1 В/м, между ногами человека на длине l = 1 м будет действовать напряжение

Время оценить электрическое поле тока молнии в грунте. Представим, что она ударила в стержневой молниеотвод, заземлитель которого выполнен в виде полусферы диаметром d= 0,5 м (кастрюля или казан для плова средних размеров) и закопан в грунт, как это показано на рис. 1. Ток молнии I М будет симметрично стекать с поверхности металлической полусферы, где его плотность составит

Для средней по силе молнии с током 30 000 А в нашем случае получается j M ≈ 7,6×10 4 А/м 2 . Дальше полная аналогия с законом Ома. Чтобы получить напряженность в грунте E гр, надо умножить плотность тока на удельное сопротивление грунта ρ.

Если даже ориентироваться на высоко проводящий грунт (ρ ≈ 100 Ом*м), получается весьма впечатляющая величина 7 600 000 В/м. Напряжение на длине шага 1 м составит здесь почти восемь миллионов вольт. Трудно предположить, чтобы телевизионному китайцу удалось перенести такое без вреда для здоровья. Скорее всего, второй молнии не потребовалось бы.

Величина, которая здесь получена, называется специалистами шаговым напряжением

(говорят еще – напряжение шага). Важно понимать, как она меняется в окрестности места удара молнии. Если грунт везде одинаковый, все определяется плотностью тока молнии. По мере удаления от полусферического заземлителя поверхность, через которую протекает ток в силу симметрии так и останется полусферической. а ее радиус r будет непрерывно нарастать. Вместе с ним увеличится площадь полусферической поверхности, «заполненной» током, и соответственно снизится его плотность.

Напряженность электрического поля тоже начнет быстро снижаться

На расстоянии r = 10 м от начальных миллионов в нашем примере останется чуть меньше 5 000 В/м. Это тоже чувствительно, но, как правило, не смертельно, потому что время действия высокого напряжения, как и длительность тока молнии, едва ли больше 0,1 миллисекунды. Высоковольтная подножка может легко сбить с ног, но сил, чтобы подняться, у человека скорее всего хватит.

Если читателю не надоели цифры и он добрался до этой строчки, дальше ему будет легко понять откуда взялась старая рекомендация не прятаться от грозы под большими деревьями. Из-за значительной высоты удар молнии в них наиболее вероятен. При ударе ток потечет по корневой системе дерева как по заземлителю. Вплотную с корнями электрическое поле особенно велико. Ясно, что стоять здесь не рекомендуется, сидеть и особенно лежать тоже, потому что длина человека вдвое больше длины его шага.

Если еще раз вернуться к цифрам, то надо признать, что они нисколько не завышены. Ток молнии даже в 100 000 А особой редкостью не назовешь, да и удельное сопротивление грунта может быть в десятки раз больше использованного в оценках. По этой причине опасное для жизни шаговое напряжение может удерживаться на достаточно большом расстоянии от точки удара молнии. Наконец, во внимание надо принять форму заземляющего электрода. Все оценки выше были сделаны для полусферического заземлителя. Его электрическое поле, как видно из приведенных формул, убывает очень быстро, — обратно пропорционально квадрату расстояния. Чаще же заземлители монтируют из протяженных шин или стержней, мало похожих на полусферу. Их электрическое поле убывает намного медленнее. В результате радиус опасного знакомства с молнией очень заметно увеличивается, иногда, до многих десятков метров. Так объясняют массовые поражения людей на пляже или на футбольном поле.

Перед вами результаты расчета шагового напряжения для типового заземляющего устройства, что рекомендован отечественным нормативом по молниезащите. Он состоит из горизонтальной шины длиной 10 м и трех вертикальных стержней по 5 м – два по краям шины и один у середины. Удельное сопротивление грунта 1000 Ом*м (неувлажненный песок), ток молнии 100 кА. Это мощная молния – у 98% грозовых разрядов ток меньше. Цифры на графике впечатляющие – сотни киловольт непосредственно у заземлителя, свыше 70 кВ на расстоянии 15 м и не меньше 10 кВ на расстоянии 40 м.

Когда в Москве восстанавливали храм Христа Спасителя, проектировщики учли, что при его значительной высоте надо ожидать практически ежегодного удара молнии. Не исключено, что этот удар произойдет в праздничный день, при большом стечении народа на паперти. Чтобы гарантировать безопасность прихожан, пришлось обеспечивать растекание тока молнии по очень разветвленной системе подземных шин, минимизировав тем самым шаговые напряжения.

Сильное электрическое поле в грунте несет еще одну неприятность. Когда напряженность поля поднимается до 1 МВ/м, в земле начинается ионизация. В определенных условиях это приводит к росту плазменного канала, который скользит вдоль поверхности грунта, слегка зарываясь в него. Каналы (а их может быть несколько, как на этой фотографии, полученной в лаборатории) могут продвигаться от места ввода тока молнии

на десятки метров. Фактически их надо рассматривать как продолжение молнии, только не в воздухе, а вдоль поверхности земли. Надо сказать, что они не становятся от этого менее опасными, потому что ток в канале составляет десятки процентов от тока молнии, а температура заведомо выше 6000 0 . Надеюсь, читателю не потребуется большого воображения, чтобы представить себе последствия контакта такого канала с зоной протечек топлива на нефтеналивной эстакаде или с подземным кабелем, например, телефонным либо управляющим микроэлектронной системой.

В засушливый 2010 г центральное телевидение передавало репортаж из полностью сгоревшей в грозу деревни в Омской области. Московская корреспондентка поинтересовалась у деревенских бабушек: “Почему не гасили?”. Те ответили хором; “Страшно было – стрелы огненные по земле ползали”. Взгляните еще раз на снимок. Правда, похоже? Опасались бабушки не напрасно. Электрическое поле у искровых каналов мало чем отличается от поля у металлических шин. Сближение с ними легко может закончиться гибелью.

Представленного достаточно, чтобы убедиться в изобретательности молнии. Вы устроили надежную защиту сверху при помощи молниеотводов, а она прорывается к вам обходным маневром, прокладывая себе путь вдоль поверхности земли. Вот почему практически все популярные статьи заканчиваются обращением не забывать о профессионалах. С грозными явлениями природы шутить рискованно и относится к ним легкомысленно недопустимо.

Э. М. Базелян
, д.т.н., профессор
Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва

Надеемся, что в дальнейшем этот сайт выполнит роль элементарного учебника по самообороне от молнии. Мы планируем постоянно размещать здесь статьи о реальных опасностях грозового электричества и современных средствах молниезащиты. Они призваны помочь разобраться в существе проблемы и оценить доступные вам пути ее решения.