Молниеотвод в виде замкнутого витка. Собственно, это и есть молниеотвод. А то, что называют молниеотводами вернее называть молниезахватами или молниеприхватами. В быту величают громоотводами, соответственно точнее, громоприводами.
Летом 2019 года газеты отметили одно происшествие: "Крестик спас россиянина от смерти при ударе молнии".
Что на самом деле произошло?
На теле остался от цепочки и крестика след - это след небольшого ожога. Серебряные цепочка и крестик представляют из себя короткозамкнутый виток. Что будет происходить в замкнутом витке, если он окажется в вихревом магнитном поле, сопровождающем разряд молнии? В нём индуцируется ток, часть работы которого уйдёт на нагрев металла, из которого выполнен виток, другая часть - на противодействие причине его вызвавшей.
В дальнейшие рассуждения, разумеется, можно внести свои коррективы.
Что за цепочка была у пострадавшего - неизвестно. Поэтому вводные сгенерирую сам.
Материал цепочки - серебро, вес - 10 грамм. Оценим количество энергии, нагревшей цепочку - примем - на 100°С, до 130°С. Удельная теплоемкость серебра = 234 Дж/кг*К°.
Q = с*m*▲t° = 234*0,01*100 = 234 Дж.
Посчитаем мощность N = Q/t(c) = 234/0.25мкс = 936 Мвт
На цепочке в течении 250 наносекунд выделялась мощность в 1 гигаватт.
Данных не нашел, но предположу, что 50% уходит на вихревой ток, другая половина на противодействие.
Тогда мощность молнии, или её щупальца будет вдвое больше - 2 ГВт.
Длина цепочки - 0,5 м. Наведенное напряжение 100 м - 100 КВ, 0,5 м - 500 В.
Заряд: q=2Q/U = 2*234/500=0.936 Кл.
Масса заряда: 0,936Кл/1,6*10^-19 = 0,585*10^19 е. 0,585*10^19*9,1*10^-31=5,27*10^-12 кг.
Эти последние две строчки были посчитаны для того, чтобы убедить сомневающихся в том, что "отбить" молнию невозможно - "ведь это такая сила и мощь!" Мощь-то мощь, да в модных нынче "нано"-единицах весь заряд весит 0,005 нанограмма, или 0,000000005 миллиграмма (кому-то понятнее будут такие цифры).
Как видно, оттолкнуть заряд не так уж и трудно. Верно скажут те, кто заметит, что заряд заряду рознь - то есть есть молнии, но есть и Молнии, а бывают и МОЛНИИ!
Молнии нашего пострадавшего я приписал среднее значение, используемое в расчётах систем молниезащиты. Скорее всего, это значение соответствует Молнии.
Серебряная цепочка с крестиком, вместе представляющие собою короткозамкнутый виток, оказались в момент попадания молнии в человека, устройством молниезащиты с хорошим запасом: так как температура плавления серебра равна 960°С, то запас по прочности (960/130=7,3) семикратный, т.е. цепочка могла выдержать молнию с мощностью большей в 7 раз.
Случись удар более мощной молнии, то ожог был бы уже большой тяжести. В случае расплавления цепочки добавилось бы и поражение электрическим током от оставшейся части энергии удара.
Вопросом молниезащиты занимался Белоусов В.С. Ниже немного текста из его книжки, "Безопасная молния. Энергии Земли".
Я буду по возможности избегать электротехнической терминологии. Постараюсь преподнести читателю мысли популярным русским языком. Информация должна быть доступна и понятна всем читателям. Если я, например, не буду писать! слово ЭДС, то не значит, что я не знаю что такое электродвижущая сила.
...
Рассматривал ли кто-нибудь устройство гнезда Аиста? Задумывались ли Вы о том, что отдельно стоящий столб с гнездовьем птицы, возвышающийся над всеми постройками, никогда не поражается молнией? Теория гласит о том, что грозовой разряд должен идти по пути наименьшего сопротивления, разряжаясь на самые высокие строения, отдельно стоящие деревья, столбы и т.д.
А здесь мы наблюдаем, что самая высокая конструкция сельского двора остаётся нетронутой, более того оберегает двор и жилище от грозовых поражений. Даже в народе бытует поверие, что аисты двор берегут.
Рассмотрим конструкцию гнездовья. Отдельно стоящий высокий столб или спиленное дерево, на вершине которого в горизонтальном положении закреплено человеком колесо от какой-то телеги или повозки. Птицам же остаётся весной собрать в округе опавшие сучья и ветки, и вымостить гнездо удобное для кладки яиц в форме тарелки.
Теперь обратим внимание на само колесо. Это круглая деревянная конструкция, состоящая из ступицы в
центре, деревянных спиц, врезанные в сегменты, которые в свою очередь стянуты металлическим ободом. Это сейчас водители гордятся новенькими резиновыми скатами своих автомобилей, а раньше извозчики радовались толтщине кованного стального кольца. Чем толще сечение обода, тем долговечнее колесо.
Вы спросите: «Какое отношение имеет этот обод к молниям?» Должен сказать, что самое прямое. Именно оно и защищает близлежащую округу от грозовых повреждений. Вспомним школьную физику. В обыденных условиях мы находимся в промежутке между разноимёнными зарядами. Земля - минус, небеса - плюс и разности этих потенциалов практически постоянные. А вот перед грозой, при её приближении, разность
потенциалов начинает принимать переменные значения, чем ближе гроза - тем выше амплитуда.
Ну а при самом молниевом разряде даже меняются полярности. Теперь рассмотрим стальной обруч колеса как один виток стальной рамочки, находящийся в переменном поле. Ясно, что в нём во время грозовых колебаний вырабатывается электрический ток. Но у нас же он замкнутый, поэтому внутри происходит процесс похожий на короткое замыкание. Значит, наш обруч должен сплющиться, повредиться (или расплавиться) в условный момент попадания в него самой молнии, а это не позволяют сделать спицы колеса. Если работа не выполняется, то наш обруч осуществляет выброс энергии, противоположного направления молнии. Сила действия будет равна силе противодействия. Значит, если молнии захочется
посетить гнездо аиста, то она получит отпор с аналогичной силой. И это короткозамкнутое кольцо
создаёт сферическую невидимую зону, как колпаком накрывающую двор, дом и ближайшую территорию, для которой нет доступа молниям.
...
Скачать книжку можно здесь
Оценили 12 человек
14 кармы