Разряд между облаком и землей начинается с прорастания от облака к земле слабо светящегося канала — ступенчатого лидера, движущегося толчкообразно со средней скоростью около 100 км/с. Когда он достигнет земли, начинается фаза главного разряда — собственно молнии. Амплитуда импульса тока молнии достигает десятков и даже сотен килоампер, однако длительность его невелика — тысячные и реже сотые доли секунды. Суммарный заряд, переносимый молнией, лежит в пределах 20 — 100 кулон. В расчетах исходной величиной является не напряжение — разве к облаку подключишь вольтметр? — а ток молнии, ибо он может быть измерен специальными регистраторами. Методика таких расчетов давно и хорошо отработана. Проектирование грозозащиты — заурядная операция, простейшая тема курсовых заданий студентам.
Тем не менее, в печати, особенно «желтой», появляются описания этого явления, не соответствующие действительности. Например, сообщается: по конструкции громоотвод проще простого — железная палка на крыше жилого дома!
Это совершенно неверно. Таким советом воспользуется лишь тот, кто желает спалить свое жилище и убить его обитателей. В действительности, главной частью молниеотвода (правильное название) является заземляющее устройство, соединяющее «палку» с почвой. Оно выполняется по определенным правилам, систематически проверяется и обслуживается. Интересно отметить, что американец Франклин предполагал, что «громоотвод» отводит электричество из воздуха, чем и предотвращает поражение строения. Защитная роль этих устройств впервые правильно оценена Ломоносовым, указавшим, что молниеотвод принимает на себя разряд молнии. Такое понятие вполне соответствует современной точке зрения.
Неверны и сообщения о напряжениях в миллиарды вольт! Возможность воздуха как изолятора при применяемых ныне напряжениях порядка тысяч киловольт уже на исходе. Максимальное напряжение воздушной действующей ЛЭП переменного тока — 1200 кВ, и дальнейшее его увеличение связано с огромным ростом стоимости. Это требует расщепления проводов фаз на несколько проводников для снижения потерь на корону, увеличения высоты опор, сложности подстанционного оборудования… Уже начинают проектировать безвоздушные линии передач с элегазовой изоляцией — так называют коробчатые или трубчатые магистрали, наполненные высокопрочным газом, обычно шести фтор и стой серой (SF6). Начинает применяться и вакуумная изоляция, например, вакуумные выключатели (возможно, «ЮТ» расскажет о них в ближайших номерах).
Часто выдают за чудо расщепление дерева электрическим разрядом. Однако это давно известное явление. Ток молнии, протекая по волокнам дерева, приводит к взрывообразному испарению влаги древесины. Иногда из опоры ЛЭП таким образом вырываются щепы длиной в метр и более.
Механические воздействия вызываются также кулоновым отталкиванием однополярно заряженных предметов. Кратковременное воздействие разряда, особенно высокочастотного, может оказаться безопасным для человека, но отбросить его рубашку или шапку довольно далеко. На таких эффектах основано немало цирковых трюков, которые, понятно, никакого отношения к теории не имеют, как это считают некоторые авторы.
Особенно много рассказывается баек о волшебных шаровых молниях. Но все они основаны на субъективных ощущениях и представлениях. Ни одного материального факта, свидетельства пока нет, и значит, судить о явлении, как это делают некоторые журналисты, не представляется возможным.
Г. ЧЕРНИКОВ
У СОРОКИ НА ХВОСТЕ
ПОЧЕМУ ИГЛУ НЕ ТАЕТ? Снаружи — студеный ветер. Ртутный столбик термометра упал до отметки минус 50 °C. А внутри эскимосского жилища — иглу — тепло и вполне комфортно. А ведь строят его не из камня или бревен, а из спрессованного снега, превратившегося в твердые ледяные глыбы. Почему же лед, из которого сложены стены иглу, не тает?
Все дело в разной способности воздуха и снега (или льда) накапливать тепло. Воздух — хороший теплоизолятор. Уже при небольшом притоке тепла температура в иглу повышается. Присутствие людей в жилище «отопляет» его точно так же, как Московское метро согревает поток пассажиров. Но даже и при повышении температуры внутри иглу стены ее не тают. Ведь для фазового превращения льда в жидкую воду нужно много энергии. А эскимосы берегут свою «избушку ледяную». Они не разводят в ней огонь, да и проводят там не круглые сутки, а лишь часы ночного отдыха. Ну а спят они не на голом льду, а на шкурах животных, которые служат отличным изолятором, сохраняющим тепло тела, и предохраняют лед от таяния.