Молния: Понимание электрических разрядов и меры безопасности

Молния, драматическое и мощное природное явление, представляет собой электрический разряд, вызванный дисбалансом между грозовыми облаками и землей, или внутри самих облаков. Хотя на молнию часто смотрят с восхищением, она представляет значительный риск для жизни людей, имущества и инфраструктуры. Это всеобъемлющее руководство направлено на то, чтобы предоставить глобальную перспективу понимания молнии, ее опасностей и основных мер безопасности для смягчения этих рисков.

Что такое молния?

Молния — это, по сути, огромная искра электричества. Она возникает, когда электрические заряды накапливаются внутри грозового облака или между облаком и землей. Эти заряды разделяются, при этом положительные заряды обычно накапливаются в верхней части облака, а отрицательные — в нижней. Дисбаланс становится настолько большим, что воздух, обычно являющийся изолятором, разрушается, создавая канал для протекания электричества.

Процесс молнии: шаг за шагом

1. Разделение зарядов: Кристаллы льда и капли воды внутри грозового облака сталкиваются и разделяют заряды.
2. Ступенчатый лидер: Отрицательно заряженный канал, называемый ступенчатым лидером, зигзагами движется к земле.
3. Восходящий стример: Когда ступенчатый лидер приближается к земле, положительно заряженные стримеры поднимаются от объектов на земле (деревья, здания, люди).
4. Обратный удар: Когда стример соединяется со ступенчатым лидером, мощный скачок электричества, называемый обратным ударом, движется обратно по каналу к облаку. Это то, что мы видим как молнию.
5. Ведущий дротика и последующие удары: Часто за первоначальным ударом молнии следуют множественные обратные удары по одному и тому же каналу, создавая мерцающий эффект. Ведущий дротика, непрерывный, отрицательно заряженный канал, предшествует каждому последующему обратному удару.

Типы молний

Молния может возникать в различных формах, каждая из которых имеет свои характеристики:

• Молния между облаком и землей (CG): Наиболее распространенный и опасный тип, поражающий землю.
• Молния между облаками (CC): Возникает между разными облаками.
• Внутриоблачная молния (IC): Возникает внутри одного облака.
• Молния от облака к воздуху (CA): Разряды из облака в окружающий воздух.
• Шаровая молния: Редкое и загадочное явление, представляющее собой светящуюся сферу. Ее причины и характеристики до сих пор не до конца понятны.

Опасности молнии

Удары молнии могут быть смертельными и причинять значительный ущерб. Опасности возникают из-за огромного электрического тока и тепла, образующихся во время удара.

Прямые удары

Прямой удар происходит, когда молния непосредственно контактирует с человеком или объектом. Это часто смертельно. Уровень выживаемости при прямых ударах оценивается примерно в 10%, но выжившие часто страдают от долгосрочного неврологического повреждения, ожогов и других травм. Например, по данным Национальной службы погоды США, прямой удар почти всегда смертелен.

Ток земли

Ток земли является наиболее распространенной причиной травм и смертей, связанных с молнией. Когда молния поражает землю, электричество распространяется наружу через почву. Любой, кто стоит поблизости, может быть травмирован или убит этим током земли. Именно поэтому очень важно избегать нахождения рядом с высокими объектами или на открытых площадках во время грозы.

Боковая вспышка

Боковая вспышка происходит, когда молния поражает близлежащий объект, и часть тока перескакивает с этого объекта на человека. Например, если молния ударит в дерево, человек, стоящий рядом с деревом, может быть поражен боковой вспышкой.

Проводимость

Молния может проходить на большие расстояния через металлические предметы, такие как провода, трубы и заборы. Прикосновение к этим предметам во время грозы может привести к удару молнии. Вот почему важно избегать использования электрических приборов или сантехники во время грозы.

Восходящий лидер

Восходящие лидеры, как упоминалось ранее, поднимаются с земли к ступенчатому лидеру. Хотя это менее опасно, чем прямой удар, нахождение на пути восходящего лидера все равно может привести к травме.

Безопасность при молнии: защита себя и своего имущества

Защита себя и своего имущества от ударов молнии требует сочетания осведомленности, готовности и мер безопасности.

Личная безопасность во время грозы

• Ищите укрытие в помещении: Самое безопасное место во время грозы — это внутри прочного здания или транспортного средства с жесткой крышей.
• Держитесь подальше от окон и дверей: Избегайте контакта с окнами, дверями и металлическими предметами, которые могут проводить электричество.
• Отключайте электроприборы: Отключайте приборы и электронные устройства, чтобы предотвратить повреждение от скачков напряжения.
• Избегайте сантехники: Избегайте использования сантехнических приборов, таких как раковины, души и туалеты, так как водопроводные трубы могут проводить электричество.
• Если вы находитесь на улице, ищите низкую местность: Если вы оказались на улице, найдите как можно более низкую местность и присядьте, соединив ступни ног и наклонив голову. Избегайте нахождения рядом с высокими объектами или на открытых полях.
• Правило 30/30: Если вы слышите гром менее чем через 30 секунд после того, как увидели молнию, немедленно ищите укрытие. Подождите не менее 30 минут после последнего грома, прежде чем возобновить активный отдых на свежем воздухе.
• Первая помощь пострадавшим от удара молнии: Если кого-то ударит молния, немедленно вызовите скорую медицинскую помощь. К пострадавшему можно прикасаться без опасения. Начните сердечно-легочную реанимацию, если человек не дышит и у него нет пульса.

Системы защиты от молний для зданий

Системы защиты от молний предназначены для защиты зданий от ударов молнии, обеспечивая безопасный путь для прохождения электричества к земле.

• Молниеотводы: Молниеотводы — это металлические стержни, устанавливаемые на крыше здания. Они перехватывают удары молнии и направляют ток к земле через заземляющие проводники.
• Заземляющие проводники: Заземляющие проводники — это провода большого сечения, которые соединяют молниеотводы с системой заземления.
• Система заземления: Система заземления состоит из заземляющих стержней или пластин, закопанных в землю. Она обеспечивает низкоомный путь для рассеивания электричества в землю.
• Устройства защиты от перенапряжения (SPD): SPD защищают электронное оборудование от скачков напряжения, вызванных ударами молнии. Они отводят избыточное напряжение в землю, предотвращая повреждение чувствительной электроники. Важно устанавливать SPD на входе в сервис и на отдельные электронные устройства.

Защита электронных устройств

Удары молнии могут повредить или уничтожить электронные устройства, даже если они не поражены напрямую. Скачки напряжения, вызванные молнией, могут проходить через электропроводку и повредить чувствительные компоненты.

• Отключайте электронику: Лучший способ защитить электронику — отключить ее от сети перед грозой.
• Используйте сетевые фильтры: Сетевые фильтры могут помочь защитить электронику от скачков напряжения. Однако сетевые фильтры не являются надежными, и они могут не защитить от прямого удара молнии.
• Установите сетевой фильтр для всего дома: Сетевой фильтр для всего дома может защитить всю электронику в вашем доме от скачков напряжения. Этот тип сетевого фильтра устанавливается на входе электропитания.

Безопасность от молний в конкретных сценариях

Меры предосторожности при молнии различаются в зависимости от конкретной среды и деятельности.

Безопасность при катании на лодке или плавании

• Следите за погодой: Проверьте прогноз погоды перед выходом на воду и будьте в курсе признаков приближающейся грозы.
• Ищите укрытие: Если приближается гроза, немедленно направляйтесь к берегу и ищите укрытие в прочном здании или транспортном средстве с жесткой крышей.
• Держитесь подальше от металлических предметов: Избегайте контакта с металлическими предметами, такими как мачты, перила и антенны лодок.
• Если вы оказались в открытой воде: Если вы оказались в открытой воде во время грозы, присядьте как можно ниже в центре лодки или в воде.

Безопасность при походе или кемпинге

• Следите за погодой: Проверьте прогноз погоды перед походом или кемпингом и будьте в курсе признаков приближающейся грозы.
• Ищите укрытие: Если приближается гроза, ищите укрытие в прочном здании или транспортном средстве с жесткой крышей. Если укрытия нет, найдите низкую местность и присядьте, соединив ступни ног и наклонив голову.
• Избегайте высоких объектов: Избегайте нахождения рядом с высокими объектами, такими как деревья и скальные выступы.
• Держитесь подальше от воды: Держитесь подальше от ручьев и других водоемов.
• Избегайте металлических предметов: Избегайте ношения металлических предметов, таких как зонтики и треккинговые палки.

Безопасность при занятиях спортом

• Следите за погодой: Проверьте прогноз погоды перед посещением спортивного мероприятия и будьте в курсе признаков приближающейся грозы.
• Следуйте инструкциям: Следуйте инструкциям организаторов мероприятия и сотрудников службы безопасности.
• Ищите укрытие: Если приближается гроза, ищите укрытие в прочном здании или транспортном средстве с жесткой крышей.
• Избегайте металлических предметов: Избегайте контакта с металлическими предметами, такими как трибуны и заборы.

Глобальные перспективы безопасности при молнии

Практики безопасности при молнии немного различаются по всему миру из-за различий в климате, строительных нормах и культурных нормах. Например, в некоторых регионах с частыми грозами кампании по повышению осведомленности общественности подчеркивают важность немедленного поиска укрытия при первом же громе. В других областях основное внимание уделяется продвижению установки систем защиты от молний в зданиях.

Пример 1: Япония. В Японии, где распространены деревянные конструкции, системы защиты от молний часто требуются строительными нормами, чтобы минимизировать риск пожара, вызванного ударами молнии.

Пример 2: Бразилия. В Бразилии наблюдается высокая частота ударов молнии. Кампании по обеспечению общественной безопасности часто ориентированы на сельские общины, обучая их опасностям укрытия под деревьями во время грозы.

Пример 3: Африка. В некоторых частях Африки традиционные верования о молнии влияют на практику безопасности. Кампании по просвещению имеют решающее значение для развеивания мифов и продвижения научно обоснованных мер безопасности.

Ресурсы для получения информации о безопасности при молнии

Несколько организаций предоставляют ценные ресурсы для получения дополнительной информации о молнии и о том, как оставаться в безопасности.

• Национальные метеорологические службы (по всему миру): В большинстве стран есть национальная метеорологическая служба, которая предоставляет информацию о прогнозах погоды, предупреждениях и советах по безопасности. Они часто включают конкретные указания по безопасности от молний для региона.
• Всемирная метеорологическая организация (ВМО): ВМО предоставляет глобальную информацию о погоде и климате, включая ресурсы по грозам и молниям.
• Национальный совет по безопасности от молний (NLSC): NLSC — это организация, базирующаяся в США, занимающаяся повышением осведомленности и просвещением по вопросам безопасности от молний. Хотя основное внимание уделяется США, большая часть информации широко применима.
• Международный фонд электробезопасности (ESFI): ESFI предоставляет ресурсы по электробезопасности, включая информацию о защите электроники от ударов молнии.
• Местные агентства по управлению чрезвычайными ситуациями: Ваше местное агентство по управлению чрезвычайными ситуациями может предоставить информацию о безопасности от молний, специфичную для вашего сообщества.

Технологические достижения в обнаружении молний

Достижения в области технологий значительно улучшили нашу способность обнаруживать и отслеживать молнии, что позволяет получать более точные предупреждения и улучшенные меры безопасности.

• Сети обнаружения молний: Эти сети используют датчики для обнаружения электромагнитных импульсов, генерируемых ударами молнии, предоставляя данные о молниевой активности в режиме реального времени. Многие страны имеют свои собственные национальные сети, а некоторые международные сети обеспечивают глобальное покрытие.
• Метеорологический радар: Метеорологический радар может обнаруживать грозы и предоставлять информацию об их интенсивности и движении. Некоторые радиолокационные системы также могут обнаруживать молниевую активность.
• Спутники-детекторы молний: Спутники, оснащенные детекторами молний, могут обеспечить более широкий обзор молниевой активности, особенно в отдаленных районах, где наземные сети ограничены.
• Мобильные приложения и оповещения: Многочисленные мобильные приложения предоставляют оповещения о молниях в режиме реального времени, предупреждая пользователей, когда поблизости обнаружена молния. Эти приложения могут быть ценными инструментами для обеспечения безопасности во время грозы.

Мифы о молниях против фактов

Многие мифы окружают молнии, что приводит к потенциально опасным заблуждениям.

• Миф: Молния никогда не бьет в одно и то же место дважды. Факт: Молния часто бьет в одно и то же место повторно, особенно в высокие, изолированные объекты.
• Миф: Резиновые шины защищают вас от молнии в машине. Факт: Металлический каркас автомобиля обеспечивает защиту, проводя электричество вокруг вас. Однако избегайте прикосновения к любым металлическим частям внутри автомобиля.
• Миф: Если нет дождя, нет опасности от молнии. Факт: Молния может ударить на расстоянии нескольких километров от грозового облака.
• Миф: «Положение приседа» — безопасное положение. Факт: Приседание может снизить ваш риск, но это не надежное решение. Лучший вариант — искать укрытие в помещении.

Будущие направления исследований молний

Исследования молний продолжают расширять наше понимание этого сложного явления и улучшать меры безопасности.

• Улучшенное обнаружение и прогнозирование молний: Ученые работают над повышением точности и своевременности обнаружения и прогнозирования молний, что позволяет более эффективно выдавать предупреждения.
• Понимание инициирования и распространения молний: Ведутся исследования, чтобы лучше понять процессы, которые инициируют и распространяют удары молнии, что приведет к более эффективным стратегиям профилактики и смягчения последствий.
• Разработка более эффективных систем защиты от молний: Инженеры разрабатывают новые и улучшенные системы защиты от молний для зданий и инфраструктуры, повышая их устойчивость к ударам молнии.
• Изучение влияния изменения климата на активность молний: Ожидается, что изменение климата изменит схемы гроз и потенциально увеличит молниевую активность в некоторых регионах. Необходимы исследования, чтобы понять эти эффекты и разработать стратегии адаптации.

Заключение

Молния — мощная и потенциально смертоносная сила природы. Понимая риски и принимая соответствующие меры безопасности, отдельные лица, сообщества и предприятия могут значительно снизить вероятность травм и повреждений, связанных с молнией. От поиска укрытия в помещениях до установки систем защиты от молний — упреждающие меры безопасности необходимы для смягчения опасностей молнии в мире, все больше подверженном воздействию экстремальных погодных явлений. Оставаться в курсе, прислушиваться к предупреждениям и соблюдать технику безопасности при молнии — важнейшие шаги для защиты жизни и имущества во всем мире.