Что такое молниеприемники и молниеотводы. Какие бывают виды молниеприемников. Как выбрать подходящий молниеприемник для системы молниезащиты. Какие факторы влияют на эффективность молниеприемников.
Что такое молниеприемники и для чего они нужны
Молниеприемники являются важнейшим элементом внешней системы молниезащиты зданий и сооружений. Их основная задача — принять на себя удар молнии и отвести ток в землю, предотвращая повреждение защищаемого объекта.
Молниеприемники устанавливаются на самых высоких точках защищаемых конструкций — на крышах зданий, мачтах, башнях. Они изготавливаются из токопроводящих материалов, способных выдержать воздействие мощного импульса тока молнии.
Основные виды молниеприемников
Существует несколько основных типов молниеприемников:
- Стержневые молниеприемники — металлические стержни высотой от 1 до 20 метров
- Тросовые молниеприемники — натянутые между мачтами металлические тросы
- Сетчатые молниеприемники — металлическая сетка, укладываемая на кровлю
- Активные молниеприемники — устройства с системой ионизации воздуха
Выбор типа молниеприемника зависит от конструкции защищаемого объекта, требуемого уровня защиты и других факторов.
Стержневые молниеприемники: особенности и применение
Стержневые молниеприемники являются наиболее распространенным типом. Они представляют собой металлические стержни, устанавливаемые вертикально на защищаемом объекте.
Основные преимущества стержневых молниеприемников:
- Простота конструкции и монтажа
- Надежность и эффективность защиты
- Возможность защиты объектов любой высоты
- Относительно невысокая стоимость
Стержневые молниеприемники широко применяются для защиты зданий, промышленных сооружений, мачт связи и других высотных объектов.
Материалы для изготовления молниеприемников
Для изготовления молниеприемников используются следующие материалы:
- Алюминий — легкий и устойчивый к коррозии
- Нержавеющая сталь — прочная и долговечная
- Оцинкованная сталь — недорогая, но менее стойкая
- Медь — отличный проводник, но дорогая
Выбор материала зависит от требований к надежности, долговечности и стоимости молниезащиты. Алюминиевые и нержавеющие молниеприемники наиболее популярны благодаря оптимальному сочетанию характеристик.
Как правильно выбрать молниеприемник
При выборе молниеприемника необходимо учитывать следующие факторы:
- Тип и габариты защищаемого объекта
- Требуемый уровень молниезащиты
- Климатические условия эксплуатации
- Архитектурные особенности здания
- Бюджет на систему молниезащиты
Для правильного подбора молниеприемников рекомендуется обратиться к специалистам по молниезащите. Они произведут необходимые расчеты и помогут выбрать оптимальное решение.
Монтаж и установка молниеприемников
Правильный монтаж молниеприемников критически важен для эффективной работы всей системы молниезащиты. Основные этапы установки:
- Определение оптимальных мест размещения молниеприемников
- Подготовка мест установки, монтаж креплений
- Установка молниеприемников и их фиксация
- Подключение к токоотводам и системе заземления
- Проверка надежности всех соединений
Монтаж должен выполняться квалифицированными специалистами в строгом соответствии с проектом молниезащиты и требованиями нормативных документов.
Обслуживание и проверка молниеприемников
Для обеспечения надежной работы молниеприемников необходимо регулярное обслуживание:
- Визуальный осмотр состояния молниеприемников и креплений
- Проверка целостности соединений с токоотводами
- Измерение сопротивления заземляющего устройства
- Очистка от загрязнений, при необходимости
- Замена поврежденных элементов
Периодичность обслуживания зависит от условий эксплуатации, но обычно проводится не реже 1 раза в год. После каждого удара молнии требуется внеплановая проверка системы.
Нормативные требования к молниеприемникам
Проектирование, монтаж и эксплуатация молниеприемников регламентируются рядом нормативных документов:
- РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»
- СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций»
- ГОСТ Р МЭК 62305 «Защита от молнии»
Эти документы определяют требования к конструкции, размещению и характеристикам молниеприемников для различных типов объектов и уровней защиты. Соблюдение нормативов обязательно при проектировании систем молниезащиты.
Таким образом, молниеприемники являются ключевым элементом внешней молниезащиты, обеспечивающим безопасность зданий и сооружений при ударах молнии. Правильный выбор, монтаж и обслуживание молниеприемников позволяют создать надежную систему защиты от опасных воздействий атмосферного электричества.
Нужно ли учитывать соседние строения при расчете молниезащиты?
Тэги: молниезащита внутренняя молниезащита рекомендации правила и НТД проектировщику естественный молниеотвод естественный молниеприемник
При проектировании внешней молниезащиты здания обязательно нужно учитывать окружающие его сооружения. Все объекты, если они выше защищаемого, будут являться естественными молниеприемниками по отношению к нему. В некоторых случаях установка искусственных стержневых молниеприемников вовсе не потребуется.
Можно выделить несколько подходов при расчете молниезащиты от естественных молниеприемников, они будут отличаться соотношением высот защищаемого здания и объектов вокруг него.
Узнать об этих подходах можно ниже, но после ознакомления с ними обязательно прочитайте раздел “А как же внутренняя молниезащита?”, для кого-то он окажется самым важным в статье.
Низкое здание, высокий естественный молниеприемник
Возьмем распространенный объект — комплектную трансформаторную подстанцию, расположенную рядом с многоэтажным жилым домом. Можно точно сказать, что придомовая КТП будет защищена от прямого удара молнии благодаря высотному дому, даже не самым опытным инженерам это очевидно. Для проекта конечно же нужно построить зону защиты, например, по формулам приложения 3 РД 34.21.122-87. Как правило, зона защиты в таких случаях значительно превышает достаточную для молниезащиты КТП и подобных невысоких объектов. Это означает, что вероятность удара молнии в защищаемое здание будет минимальной.
При расчете надежности молниезащиты для КТП в программном обеспечении на сайте ZANDZ.com мы получим надежность защиты близкую к единице, вполне возможна величина, равная 0,999999.
Вероятность поражения молнией будет составлять один раз в несколько тысяч лет. Любой желающий может провести расчет у нас на сайте, и убедиться в цифрах.
Здание и естественные молниеприемники примерно одной высоты
Если естественные молниеприемники не слишком превышают высоту защищаемого здания, то точно потребуется расчет. При этом обойтись графическим построением зон защиты будет тяжело, расчет получится слишком громоздким. Желательно задействовать уже упомянутое программное обеспечение на сайте ZANDZ.com, при таком подходе оно будет незаменимо. Программный расчет значительно упростит работу, не надо будет делать сложные построения зон защиты для разновысоких объектов, а естественные молниеприемники и их высоты будет проще учитывать.
Вполне вероятно, что требуемая надежность защиты может получиться сразу, но даже если это не произойдет, систему молниезащиты можно будет дополнить искусственными стержневыми молниеприемниками. В любом случае естественные молниеприемники будут полезными в целях удешевления и упрощения проекта.
А как же внутренняя молниезащита?
Мы не случайно упомянули во вступлении “внешнюю молниезащиту”, потому что любой, даже самый высокий молниеприемник, спасет от протекания тока молнии, но не от его вторичных проявлений. И тут проявляется единственный недостаток молниезащиты естественными молниеприемниками. Если объект защищается от молнии комплексно, то, наряду со стержневыми молниеприемниками, внимание уделяется и защите от перенапряжений. В случае использования только естественных молниеприемников обязательно стоит уделить внимание внутренней молниезащите защищаемого объекта!
Чем ближе защищаемый объект находится к естественному молниеприемнику, тем большей величины перенапряжения наведутся на электрические цепи и металлоконструкции защищаемого здания, больший уровень занесенного импульса придет по входящим коммуникациям. Для их ограничения потребуются устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), а также меры по уравниванию потенциалов, желательно в виде контура вокруг здания, соединенного с металлическим каркасом, фундаментом и входящими коммуникациями.
Без этих решений естественный молниеприемник не будет нести никакую пользу, а послужит только во вред. Наводок от протекающего рядом тока молнии будет достаточно, чтобы в здании, не защищенном от перенапряжений, выгорело все оборудование. Стоит заметить, что сам естественный молниеприемник может быть оснащен и внешней, и внутренней молниезащитой, защищаемому зданию это мало поможет.
Вывод
Естественные молниеприемники могут значительно упростить проектирование молниезащиты, удешевить проект и сократить время его разработки, но за простотой скрывается не совсем очевидная опасность. Забывать о защите от вторичных проявлений молнии слишком опрометчиво, все преимущества естественного молниеприемника могут быть сведены на нет.
Обращайтесь в Технический центр ZANDZ для расчета внешней и внутренней молниезащиты!
Смотрите также:
Запросить расчет
Молниеприемники, мачты молниеприемные
org/BreadcrumbList»>Молниеотвод 15 метров на пятиноге с утяжелителями и комплектами растяжек (Код: 80150)
41500.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 14 метров на пятиноге с утяжелителями и комплектами растяжек (Код: 80140)
39100.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 13 метров на пятиноге с утяжелителями и комплектами растяжек (Код: 80130)
36700.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 12 метров на пятиноге с утяжелителями и комплектами растяжек (Код: 80120)
34300.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 11 метров на пятиноге с утяжелителями и комплектами растяжек (Код: 80110)31900.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 10 метров на пятиноге с утяжелителями и комплектами растяжек (Код: 80100)
29500.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 9 метров на треноге с утяжелителями (Код: 80090)
24100.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 8 метров на треноге с утяжелителями (Код: 80080)
23300.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 7 метров на треноге с утяжелителями (Код: 80070)
21900.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 6 метров на треноге с утяжелителями (Код: 80060)
21400.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 5 метров на треноге с утяжелителями (Код: 80050)
18800.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 4,5 метра на треноге с утяжелителями (Код: 80045-1)
18250.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 4 метра на треноге с утяжелителями (Код: 80040-1)
17700.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 4.5 метра на утяжелителе (Код: 80045)
7880.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 4 метра на утяжелителе (Код: 80040)
6900.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 3.5 метра на утяжелителе (Код: 80035)
6500.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 3 метра на утяжелителе (Код: 80030)
4450.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 2.
5 метра на утяжелителе
(Код: 80025)
3900.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 2 метра на утяжелителе (Код: 80020)
3500.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 1,5 метра на утяжелителе (Код: 80015)
3200.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеотвод 1 метр на утяжелителе (Код: 80010)
2700.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник 1 метр алюминиевый (Код: 80100)
870.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник 1 метр нержавеющий (Код: 80100-2)
1450.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник 1 метр медный (Код: 80100-3)
5500.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник 1,5 метра алюминиевый (Код: 80150)
1250.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник 1,5 метра нержавеющий (Код: 80150-2)
2100.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник 1,5 метра медный (Код: 80150-3)
7000.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник 2 метра алюминиевый (Код: 80200)
1700.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник 2 метра нержавеющий (Код: 80200-2)
2800.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник 2 метра медный (Код: 80200-3)
11500.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник 2,5 метра алюминиевый (Код: 80250)
2300.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник 2,5 метра нержавеющий (Код: 80250-2)
4150.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник 2,5 метра медный (Код: 80250-3)
12500.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник 3 метра алюминиевый (Код: 80300)
2500.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник 3 метра нержавеющий (Код: 80300-2)
4300.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник 3 метра медный (Код: 80300-3)
13200.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник стержневой сборный 3.5 метра, d=16/10 мм (Код: 80350)
5750.00 Руб
5100.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник стержневой сборный 4 метра, d=16/10 мм (Код: 80400)
5900.00 Руб
5400.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Мачта молниеприемная 1 метр, нержавеющая (Код: 80001)
3500.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемная мачта 2 метра с острым наконечником, нерж. сталь (Код: 80002-5)
6700.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Мачта молниеприемная 2 метра, нержавеющая (Код: 80002)
5200.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Мачта молниеприемная 2 метра сборная (32/16мм), нерж.
сталь, алюминий
(Код: 80002-1)
5700.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемная мачта 3 метра с острым наконечником, нерж. сталь (Код: 80003-5)
8900.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Мачта молниеприемная 3 метра, нержавеющая (Код: 80003)
7400.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Мачта молниеприемная 3 метра сборная (32/16мм), нерж. сталь, алюминий (Код: 80003-1)
7900.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемная мачта 4 метра с острым наконечником, нерж. сталь (Код: 80004-5)
13500.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Мачта молниеприемная 4 метра, нержавеющая (Код: 80004)
12000.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Мачта молниеприемная 4 метра сборная (32/16мм), нерж. сталь, алюминий (Код: 80004-1)
12500.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемная мачта 5 метров с острым наконечником, нерж.
сталь
(Код: 80005-5)
14700.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Мачта молниеприемная 5 метров, нержавеющая (Код: 80005)
13200.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Мачта молниеприемная 5 метров сборная (32/16мм), нерж. сталь, алюминий (Код: 80005-1)
13700.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемная мачта 6 метров с острым наконечником, нерж. сталь (Код: 80006-5)
15000.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Мачта молниеприемная 6 метров, нержавеющая (Код: 80006)
13900.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Мачта молниеприемная 6 метров сборная (32/16мм), нерж.
сталь, алюминий
(Код: 80006-1)
14400.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Мачта молниеприемная 7 метров сборная (32/16мм), нерж. сталь, алюминий (Код: 80007-1)
14400.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Мачта молниеприемная 8 метров сборная (32/16мм), нерж.
сталь, алюминий
(Код: 80008-1)
15600.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Мачта молниеприемная 9 метров сборная (32/16мм), нерж. сталь, алюминий (Код: 80009-1)
16400.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
ZANDZ ZZ-201-004 Молниеприемник-мачта вертикальный 4 м (нерж.
сталь)
(Код: ZZ-201-004)
17500.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
ZANDZ ZZ-201-007-3 Молниеприёмник-мачта вертикальный 7 м с комплектом из 2х креплений к стене (нерж. сталь) (Код: ZZ-201-007-3)
49900.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
ZANDZ ZZ-201-008-3 Молниеприёмник-мачта вертикальный 8 м с комплектом из 2х креплений к стене (нерж.
сталь)
(Код: ZZ-201-008-3)
50500.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
ZANDZ ZZ-201-010-3 Молниеприёмник-мачта вертикальный 10 м с комплектом из 3х креплений к стене (нерж. сталь) (Код: ZZ-201-010-3)
69900.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
GALMAR GL-21130 — Молниеприемник-мачта (1,5 м; на 1м бетонном основании; оцинкованная сталь) (Код: GL-21130)
6600.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
GALMAR GL-21131 — Молниеприемник-мачта (2 м; на 1м бетонном основании; оцинкованная сталь) (Код: GL-21131)
7640.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
GALMAR GL-21132 — Молниеприемник-мачта (3 м; на 1м бетонном основании; оцинкованная сталь) (Код: GL-21132)
8850.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
GALMAR GL-21133 — Молниеприемник-мачта (4 м; на 1м бетонном основании; оцинкованная сталь) (Код: GL-21133)
18520.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник-мачта (4 метра; на 3х бетонных основаниях; одноступенчатая тросовая поддержка; оцинкованная сталь) (Код: GL-21121)
29400.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемный стержень 1,5 м (101 VL1500) (Код: 5401980)
3200.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемный стержень 2 м (101 VL2000) (Код: 5401983)
3550.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемный стержень 2,5 м (101 VL2500) (Код: 5401986)
3900.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемный стержень 3 м (101 VL3000) (Код: 5401989)
4500.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемный стержень 3,5 м (101 VL3500) (Код: 5401993)
4800.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемный стержень 4 м (101 VL4000) (Код: 5401995)
5300.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
GALMAR GL-21101G Молниеприемник вертикальный (молниеприемник-мачта) (2 м; нерж. сталь) (Код: GL-21101G)
8500.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
GALMAR GL-21102G Молниеприемник-мачта (3 м; для вертикальных поверхностей; нерж. сталь) (Код: GL-21102G)
18450.
00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
GALMAR GL-21103G Молниеприемник-мачта (4 м; нерж. сталь) (Код: GL-21103G)
25800.00 Руб
В наличии
Купить Подробнее
Молниеприемник с держателями 1000 мм NL7100 DKC (Код: NL7100)
3840.00 Руб
2-3 дня
Купить Подробнее
Молниеприемник с держателями 1500 мм NL7150 DKC (Код: NL7150)
4440.
00 Руб
2-3 дня
Купить Подробнее
Молниеприемник с держателями 2000 мм NL7200 DKC (Код: NL7200)
5040.00 Руб
2-3 дня
Купить Подробнее
Молниеприемник с держателями 3000 мм NL7300 DKC (Код: NL7300)
6440.00 Руб
2-3 дня
Купить Подробнее
Молниеприемник медный с держателями 1000 мм NL7100CU (Код: NL7100CU)
6545.
00 Руб
по запросу
Купить Подробнее
Молниеприемник медный с держателями 1500 мм NL7150CU (Код: NL7150CU)
9800.00 Руб
по запросу
Купить Подробнее
Молниеприемник медный с держателями 2000 мм NL7200CU (Код: NL7200CU)
14700.00 Руб
по запросу
Купить Подробнее
Молниеприемник медный с держателями 2500 мм NL7250CU (Код: NL7250CU)
16900.
00 Руб
по запросу
Купить Подробнее
Молниеприемник медный с держателями 3000 мм NL7300CU (Код: NL7300CU)
19600.00 Руб
по запросу
Купить Подробнее
Компания «Центр молниезащиты» предлагает большой выбор естественных, стержневых сборных молниеприемников и молниеприемных мачт как для частного дома и дачи, так и для промышленного объекта.
В нашем ассортименте присутствуют молниеприемники следующих видов:
— Естественный молниеприемник;
— Стержневой сборный молниеприемник;
— Мачта молниеприемника;
— Мачта молниеприемная;
— Молниеприемник МСС;
— Алюминиевый молниеприемник;
— Нержавеющий молниеприемник.
Большой выбор молниепримеников Российского производства по лучшей цене на рынке. Молниеприемники нашего производства возможно установить на любой тип кровли и фасад здания. Мы предлагаем весь необходимый комплект для установки молниеприменика на любой объект.
Основная функция молниеприменика — защита выступающего элемента на кровле здания от удара молнии.
Обратившись в нашу компанию, наши технические специалисты помогут Вам выбрать необходимые молниеприменики именно для вашего здания и сооружения.
—
ХИТЫ ПРОДАЖ
Комплект заземления для частного дома и дачи оцинкованный 6 метров (Код: 30001)
6100.00 Руб
Купить Подробнее
Комплект заземления для частного дома и дачи омедненный 6 метров (Код: 31001)
8200.
00 Руб
Купить Подробнее
Заземлитель вертикальный 1500 мм, D16 мм NE1202 DKC (Код: NE1202)
1800.00 Руб
Купить Подробнее
Фасадный держатель 160 мм ND2301 (Код: ND2301)
310.00 Руб
Купить Подробнее
Активный молниеприемник FOREND
- Граундтех /
- МОЛНИЕЗАЩИТА ЗАЗЕМЛЕНИЕ /
org/ListItem»>
Молниеприемники
/
Рис. 1 – внешний вид активных молниеприемников FOREND
|
Наименование молниеприемника |
Масса |
Артикул |
|
FOREND EU |
4,6 кг |
M10231 |
|
FOREND EU — M |
3,8 кг |
M10236 |
|
FOREND PETEKS-TE |
1 кг |
M10238 |
Рис.
2 – габаритные размеры активного молниеприемника FOREND EU, EU-M
Рис. 3 – габаритные размеры активного молниеприемника FOREND PETEKS-TE
Рис. 4 – габаритные размеры активного молниеприемника FOREND PETEKS-TE
Активный молниеприемник FOREND EU, EU-M — устройство молниезащиты рассчитанное на контакт с каналом молнии. Активное устройство обеспечивает расширенную зону защиты за счет электронной схемы в монолитном корпусе. При образовании грозового фронта вблизи защищаемого объекта, между грозовым облаком и землей образуется напряженность, которая заряжает молниеприемник. При накоплении заряда происходит разряд устройства. Эта энергия образует от молниеприемника нисходящий лидер, направленный к лидеру с тучи. После соединения образуется канал, по которому проходит основной атмосферный разряд.
Скорость и время образования нисходящего лидера от активного молниеприемника намного выше, чем у традиционного.
Таким образом зона защиты объекта увеличивается в несколько раз. Эффективность такого молниеприемника доказана и подтверждена международными и европейскими сертификатами испытаний.
Выбор активного молниеприемника:
— выбрать категорию защиты защищаемого объекта;
— выбрать радиус защиты молниеприемника согласно размерам объекта;
— выбрать высоту мачты для молниеприемника исходя из радиуса защиты.
Таблица № 1: Зависимость радиуса защиты от высоты установки и категории FOREND
Рис. 5 – Активный молниеприемник FORED EU, установлен на тросовых оттяжка
Преимущества активной молниеприемной системы:
— не требует большого расхода материалов по сравнению с традиционной;
— не портит внешний вид;
— возможность защиты большей площади.
Монтаж активного молниеприемника FOREND.
Рис. 6 – Активный молниеприемник FOREND EU на отдельностоящем молниеприемнике
Установка FOREND EU или EU-M проходит в несколько этапов.
Первый этап — установка мачты с молниеприемником на самой высокой точке защищаемого объекта. Мачта может быть установлена на фасаде, кровле или дымоходе при помощи кронштейнов, тросовых оттяжек, треноги или бетонного основания.
Второй этап — монтаж токоотводов от мачты молниеприемника. Материалом спусков может быть сталь, медь, алюминий. Самые распространенные токоотводы для молниеприемника FOREND — оцинкованная проволока, медная проволока, оцинкованный грозотрос. Токоотводы крепятся на специальных держателях. Это может быть пластик или металл.
Третий этап — заземляющее устройство для активного молниеприемника FOREND. Заземляющим устройством могут выступать в первую очередь естественные конструкции объекта, а так же искусственные заземлители. Количество материалов для заземления FOREND рассчитывается исходя из удельного электрического сопротивления грунта.
Заземлители могут быть из омедненной стали, оцинкованной стали, черная сталь или медь. Это может быть контур с вертикальными заземлителями по периметру дома или несколько вертикальных заземлителей.
Все соединения должны быть прочными и могут быть ослаблены только при помощи ручного инструмента.
Рис. 7 – Активный молниеприемник FOREND EU, закрепленный на мачте FOREND нержавеющая сталь
Рис. 8 – Активный молниеприемник FOREND EU, закрепленный на мачте FOREND нержавеющая сталь
Рис. 8 – Активный молниеприемник FOREND EU, треноге молниеприемнй
Добавить комментарий
Рекомендуем посмотреть
Муфта соединительная для оцинкованных стержней
Муфта соединительная для оцинкованных стержней применяется для соединения стержней заземления при помощи резьбы
Подробнее…
Провод заземления
Провод заземления — специально проложенный проводник, применяемый для выполнения защитных мер от поражения электрическим током.
Подробнее…
Активный молниеприемник FOREND
Активный молниеприемник FOREND EU, EU-M- устройство молниезащиты рассчитанное на контакт с каналом молнии
Подробнее…
Полоса стальная оцинкованная
Полоса стальная горячекатаная общего назначения, которая применяется во всех отраслях промышленности, изготовления металлоконструкций, транспортной инфраструктуре, а так же в качестве горизонтальных заземлителей
Подробнее…
Держатель проволоки на фальце
Держатель проволоки для фальцевой кровли применяется в молниезащите как крепеж молниеприемной сетки и токоотводов на кровле
Подробнее…
Молниеприемник оцинкованная сталь
Стержневой молниеприемник — часть устройства системы молниезащиты, рассчитанное на непосредственный контакт с каналом молнии
Подробнее…
ЭБ 304.2. Билет 18 | Электрогуру
Какие электроприемники относятся к электроприемникам второй категории?
Электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей
Электроприемники, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства в целях предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров
Электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения
Кто относится к ремонтному персоналу?
Персонал, на которого возложены обязанности по организации технического и оперативного обслуживания, проведения ремонтных, монтажных и наладочных работ в электроустановках
Ремонтный персонал, специально обученный и подготовленный для оперативного обслуживания в утвержденном объеме закрепленных за ним электроустановок
Персонал, осуществляющий оперативное управление и обслуживание электроустановок (осмотр, оперативные переключения, подготовку рабочего места, допуск и надзор за работающими, выполнение работ в порядке текущей эксплуатации)
Персонал, обеспечивающий техническое обслуживание и ремонт, монтаж, наладку и испытание электрооборудования
Что входит в понятие «Наряд-допуск»?
Задание на производство работы, оформленное на специальном бланке установленной формы и определяющее содержание, место работы, время ее начала и окончания и работников, ответственных за безопасное выполнение работы
Задание на производство работы, оформленное на специальном бланке установленной формы и определяющее содержание, место работы, время ее начала и окончания, условия безопасного проведения, состав бригады и работников, ответственных за безопасное выполнение работы
Задание на производство работы, определяющее только содержание, место работы, время ее начала и окончания, условия безопасного проведения и состав бригады
Задание на производство работы, определяющее только содержание, место работы, время ее начала и окончания, условия безопасного проведения
Кто выполняет проверку подготовки рабочего места при отсутствии оперативного персонала?
Наблюдающий с разрешения оперативного персонала
Производитель работ с разрешения допускающего
Руководитель работ с разрешения допускающего
Руководитель работ совместно с производителем работ с разрешения оперативного персонала
Чему должен соответствовать срок поверки трансформатора тока, встроенного в энергооборудование?
Межремонтному интервалу работы оборудования, на котором они установлены
Расчетному сроку эксплуатации оборудования
Межповерочному интервалу оборудования, на котором они установлены
Срок поверки не зависит от оборудования, на котором установлен трансформатор тока
Какие из перечисленных конструктивных элементов зданий и сооружений могут рассматриваться как естественные молниеприемники?
Любые элементы из перечисленных
Металлические элементы типа водосточных труб
Технологические металлические трубы и резервуары, выполненные из металла толщиной не менее 2,5 мм
Металлические конструкции крыши (фермы, соединенная между собой стальная арматура)
Укажите последовательность действий при оказании первой помощи пострадавшему при потере сознания и отсутствии пульса на сонной артерии.
Убедиться в отсутствии пульса на сонной артерии, освободить грудную клетку от одежды и расстегнуть поясной ремень, прикрыть двумя пальцами мечевидный отросток, нанести удар по грудине, перейти к непрямому массажу сердца, сделать вдох искусственного дыхания
Убедиться в отсутствии пульса на сонной артерии, убедиться в отсутствии признаков дыхания, освободить грудную клетку от одежды и расстегнуть поясной ремень, прикрыть двумя пальцами мечевидный отросток, нанести удар кулаком по грудине, проверить пульс, при отсутствии пульса перейти к непрямому массажу сердца
Убедиться в отсутствии пульса на сонной артерии, убедиться в отсутствии признаков дыхания, освободить грудную клетку от одежды и расстегнуть поясной ремень, прикрыть двумя пальцами мечевидный отросток, нанести удар кулаком по грудине, перейти к непрямому массажу сердца
Убедиться в отсутствии пульса на сонной артерии, освободить грудную клетку от одежды и расстегнуть поясной ремень, прикрыть двумя пальцами мечевидный отросток, нанести удар кулаком по грудине, проверить пульс, при отсутствии пульса перейти к непрямому массажу сердца
Что входит, в соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей, в понятие «Вторичные цепи электропередачи»?
Совокупность рядов зажимов, электрических проводов и кабелей, соединяющих приборы и устройства управления, электроавтоматики, блокировки, измерения, защиты и сигнализации
Совокупность рядов зажимов, электрических проводов и кабелей, соединяющих только устройства электроавтоматики, измерения, защиты, контроля и сигнализации
Совокупность рядов зажимов, электрических проводов и кабелей, соединяющих только приборы и устройства управления
Совокупность рядов зажимов, электрических проводов и кабелей, соединяющих только приборы и устройства электроавтоматики, блокировки, измерения, защиты
Что из перечисленного входит в обязанности ответственного за электрохозяйство?
Все перечисленное входит в его обязанности
Подбор электротехнического и электротехнологического персонала
Организация обучения, инструктирования, проверки знаний и допуска к самостоятельной работе электротехнического персонала
Укомплектование электроустановок защитными средствами, средствами пожаротушения и инструментом
Какие требования предъявляются к командированному персоналу?
Они должны быть обучены и аттестованы по электробезопасности с присвоением соответствующей группы допуска
Персонал должен быть не моложе 18 лет
Они должны быть обучены и аттестованы по охране труда и промышленной безопасности, если это необходимо
Они должны иметь профессиональную подготовку
Анализ преимуществ алюминиевых молниеприемников NordWerk
На сегодняшний день самым распространенным материалом для изготовления молниеотводов является оцинкованная сталь.
Сталь прочна и доступна, легко поддается обработке. К недостаткам молниеприемников, выполненных из оцинкованной стали, можно отнести их значительный вес.
С каждым годом на крышах зданий все чаще можно встретить различное техническое оборудование, в том числе, например, дорогостоящее оборудование телекоммуникационных операторов. Такому оборудованию, как и самой кровле, может требоваться защита от попадания молнии, причем как от прямых ударов, так и вторичных ее проявлений. При этом любая дополнительная нагрузка на кровли нежелательна, требует дополнительных согласований и проектирования, либо вообще невозможна.
Проблему может решить применение легких молниеотводов, например, изготовленных из алюминия. Удельная масса алюминия почти в 3 раза меньше, чем у стали. При этом электрическая проводимость алюминия в 3-4 раза выше.
Прочность алюминиевых молниеотводов
Ни для кого не секрет, что чистый алюминий как конструкционный материал не может похвастаться хорошими показателями прочности, поэтому для товарных изделий обычно используют его сплавы.
Самыми распространенными легирующими элементами в составе алюминиевых сплавов являются: медь, магний, марганец, кремний и цинк. Для изготовления молниеприемников NordWerk используется сплав 6060 T6, состав которого регламентируется стандартом EN AW 6060. Он обеспечивает и высокую прочность, в том числе устойчивость к нагрузке на изгиб, и возможность эффективного нанесения защитного покрытия. Еще одним преимуществом данного сплава является хорошая способность к обработке, при этом не в ущерб прочности. Благодаря этому обстоятельству изготовленные из него молниеприемники сопоставимы по цене с молниеприемниками из оцинкованной стали.
Для защиты молниеприемников от атмосферных воздействий их обрабатывают методом порошковой окраски металла. Кроме того, алюминий обладает естественной стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия.
Соединение молниеприемника с токоотводом
Стальной молниеотвод можно соединить с токоотводом или металлической арматурой непосредственно путем сварки или с помощью винтовых зажимов.
Соединение алюминия и железа путем сварки теоретически также возможно, но на практике представляет собой сложный процесс, который нереализуем непосредственно на объекте. Поэтому алюминиевый молниеприемник соединяют с токоотводами только с помощью винтовых зажимов. А соединение с арматурой, можно выполнить, например, гибким тросом.
Алюминиевые молниеприемники допускают использование недорогих зажимов из оцинкованной стали. В этом их преимущество по сравнению с медными молниеприемниками, которые тоже применяются на некоторых объектах. Пара «медь-оцинкованная сталь» дает значительную электролитическую коррозию, а вот пара «алюминий-оцинкованная сталь» в этом смысле нейтральна, в результате она может использоваться.
Преимущества алюминиевых молниеотводов NordWerk
Наиболее интересный ассортимент молниеприемников из алюминия отечественного производства представляет санкт-петербургская компания «НордВерк». Она выпускает широкую продуктовую линейку молниеприемников под брендом NordWerk.
Кроме того, компания выпускает бронеконструкции для российских силовых структур. Ранее «НордВерк» накопила большой опыт в производстве флагштоков, в том числе и из алюминия. Механические и климатические нагрузки, которые испытывает флагшток, во многом схожи с нагрузками, которые испытывает молниеприемник. Данное обстоятельство позволило наладить выпуск алюминиевых молниеприемников с высокими техническими характеристиками. Не совсем обычная траектория развития оказалась в итоге большим преимуществом, т. к., в отличие от фирм, производящих молниеприемники на протяжении десятилетий, «НордВерк» нет необходимости держаться за давно устаревшие технические решения, чтобы только окупить вложения в них.
Под брендом NordWerk выпускаются отдельностоящие молниеприемники из алюминиевого сплава серий МСАП, МСАА и МСАП-Ф высотой от 4 до 25 м. Например, МСАП — это классический пассивный молниеприемник. А МСАА — для активной молниезащиты (соответствующее оборудование устанавливается с помощью специального переходника).
Также есть комбинированное решение МСАП-Ф, объединяющее в себе флагшток и молниеприемник.
Есть модели универсальных стержневых молниеприемников из сплошного алюминиевого прутка серии СТМА, устанавливаемого в треноги для грунта или кровли, и СТМРА, отличающегося наличием резьбы М16.
Молниеприемники NordWerk можно приобрести сразу в наборе с креплениями, например, наборы МСАП-М — модульные изделия со стандартными высотами 1,8 м, 3,6 м и 5,4 м, для установки на треногах, винтовых сваях, основаниях под плитку или без крепления вообще Или наборы усиленной серии МСАП-МУ, в тех же комплектациях и одной дополнительной, с выносными кронштейнами на вертикальные поверхности, высотой от 4 до 10 м с шагом 0,5 м .
Все молниеприемники NordWerk способны работать в диапазоне температур от -60 C до +60 C.
Важно отметить, что «НордВерк» выпускает для своих молниеприемников широкий набор аксессуаров и креплений для установки на разные типы поверхностей в самых разных условиях (на плоские кровли, в грунт, на вертикальные поверхности и т.
п.) В этом наборе есть треноги, основания под плитку, винтовые сваи, опорные и поддерживающие кронштейны, стальной оцинкованный трос.
Благодаря этому при установке молниеприемника в любых условиях не придется задумываться о способе закрепления.
Выводы
Всё большее распространение технически сложного и дорогостоящего оборудования, располагаемого на крышах зданий и необходимость защиты людей от ударов и вторичных проявлений молнии, ежегодно увеличивает спрос на системы молниезащиты, что неминуемо приводит к росту потребности в легких, прочных, компактных и современных молниеотводов из алюминия производства «НордВерк». Широкий ассортимент способов и устройств крепления поможет осуществить различные варианты размещения, в том числе в наименьшей степени нарушающие эстетический вид объектов. Следует отметить и конкурентоспособную цену на продукцию NordWerk, а также компактные транспортировочные размеры изделий.
См.
также:
Почему не в каждом доме есть громоотвод? — Bray Electrical Services
Возможно, вы немного разбираетесь в громоотводах. Их изобрел Бенджамин Франклин… они защищают строения… но знаете ли вы, что делают громоотводы? Вы знаете, есть ли он у вас дома? Это разумные вещи, которые следует знать, особенно если вы живете на юго-восточном побережье, которое, по данным Национальной сети обнаружения молний (NLDN), гораздо более подвержено ударам молнии, чем остальная часть Соединенных Штатов.
В этом посте есть все о громоотводах, от того, как Бен Франклин доказал, что молния — это электричество, до того, стоит ли вам устанавливать громоотвод в вашем доме. Оказывается, громоотводы все еще существуют и эффективны, но во многих домах их нет.
История громоотвода
Бену Франклину было любопытно почти все, и он был очень заинтригован молнией. Он был не первым ученым, отметившим, что молния выглядит и действует во многом как электричество, но он был первым, кто это доказал.
Это эксперимент с воздушным змеем, с которым знакомы многие.
Терпение не было сильной стороной Франклина, и он не мог дождаться окончания строительства шпиля церкви, чтобы привлечь электричество. Итак, он решил, что воздушный змей был лучшей альтернативой, чтобы добраться до грозы. Он привязал ключ к воздушному змею и изолировал свою руку, держащую веревку (несколько). Когда воздушный змей попал в бурю, ключ притянул к себе электрический заряд, Франклин почувствовал признаки электричества, и его гипотеза подтвердилась. Молния была электричеством.
Позже он обнаружил, что электричество, проходящее через тупые проводники, дает трещину или треск, а заостренные проводники молчат. Это привело его к мысли, что установка острых наконечников (громоотводов) на вершинах зданий сведет к минимуму эффект электрической молнии, пытающейся достичь земли. Конечно, это означало, что стержень должен быть заземлен.
О Бене Франклине и громоотводе можно рассказать гораздо больше, чем здесь, но если вас интересует больше, см.
статью Physics Today , расположенную здесь.
Громоотводы и заземление
Молния, или электричество, ищет кратчайший путь к земле. Если у него нет легкого маршрута, он может ударить где угодно и искать высокие предметы, чтобы найти кратчайший путь к земле.
Почему это происходит с молнией? Во время грозы возникает дисбаланс между зарядом неба и зарядом земли, поэтому электричество притягивается к этому дисбалансу (вернее, молния является результатом этого притяжения)… вроде батарейки. Если молния ударяет во что-то, что не является хорошим проводником электричества, оно нагревается и вызывает пожар. Вот почему заземленный громоотвод работает… он обеспечивает путь наименьшего сопротивления для передачи электричества на Землю, не повреждая дом… или, по крайней мере, уменьшая ущерб.
Молниеотводы не притягивают молнии, но если молния ударит в стержень или очень близко от стержня, она выберет путь наименьшего сопротивления. Вот почему одного громоотвода может быть недостаточно для хорошей защиты.
Современные громоотводы
Молниеотводы не ушли в прошлое, и многие из них установлены в домах по всей стране. Фактически, надлежащие системы молниезащиты имеют несколько молниеотводов, разбросанных по верхней части конструкции. Вы их не видите, потому что они уже не те высокие чудовища, какими когда-то были. Большинство людей не заметят и не узнают их, потому что они очень незаметны.
Институт молниезащиты (LPI) проводит сертификацию установщиков систем молниезащиты, и, поговорив с одним из них, можно узнать подробности о том, как правильно защитить дом.
Нужен ли вам громоотвод?
Наличие или отсутствие системы молниезащиты в вашем доме является личным выбором и не требуется по закону. Последствия удара молнии могут варьироваться от поражения электрическим током до пожаров и потери электроники. Система молниезащиты не является гарантией того, что молния не повредит ваш дом. Тем не менее, это, вероятно, снизит вероятность каких-либо крупных потерь.
Тем не менее, это инвестиция, и если вы живете на Западном побережье в доме средней высоты, риск довольно низок. В конечном счете, решение о системе молниезащиты зависит от риска и беспокойства. Если вам нужна любая доступная защита от всех стихийных бедствий, тогда вам подойдет система молниезащиты. Если вы живете во Флориде, то система молниезащиты для вас.
Шансы невелики, но если молния ударит в ваш дом, система молниезащиты с несколькими громоотводами обеспечит некоторую защиту. Однако молния может ударить где угодно, и один громоотвод не может обеспечить того, что может сделать комплексная система молниезащиты.
В Атланте профессионалы Bray Electrical Services могут помочь вам с электрическими услугами.
Lightning Conductors — Scientific American
Share on Facebook
Share on Twitter
Share on Reddit
Share on LinkedIn
Share via Email
Print
В это время года у нас обычно есть некоторые вопросы о молниеотводах, таких как их лучшая форма, лучшее вещество, его толщина и как их монтировать.
Какая перемена произошла в умах людей, уважающих молнию, после открытия философом Франклином ее тождества с электричеством. Одно время считалось, что янтарная бусина имеет таинственную связь с духовным миром, отсюда и старые восточные легенды о волшебных кольцах и т. д. Римские солдаты с благоговением смотрели на огоньки, которые часто можно было видеть танцующими на концах их копий; и матросы с удивлением смотрели на мерцающие огни — их «Кастор и Поллукс», — которые часто играли вокруг «главного грузовика».
Открытие Стивена Грея в 1720 г., немногим более века назад, ot_elegtricity знаменует собой важную эру в физической науке; но самое важное открытие, связанное с нашим текстом, было сделано Франклином, о котором мы упоминали. Это открытие было одним из самых романтических, с которыми мы знакомы за всю историю философии. Как великий благородный старый философ-печатник предстает перед мысленным взором, стоя в своем строгом коричневом пальто, глядя своим спокойным задумчивым лицом вверх, на крошечного воздушного змея, которого он поднял, чтобы выманить молниеносного Дурачка из темной громовой колесницы и запереть его.
его на пол матери-земли. В этот момент родилась новая наука — о молниеотводах; Франклин был современным Прометеем, похитившим небесный огонь. Дальнейшие исследования доказали, что земля и воздух одинаково подвержены влиянию электричества и что это всепроникающая стихия. Было показано, что в природе не существовало тела, через которое не распространялось бы это тонкое начало, что вмешательство постоянно производило изменения; f другими физическими силами, и, таким образом, в усилиях, предпринимаемых для восстановления равновесия, мы имеем проявления электрического явления — молнии. На каждой стадии роста животных и растений электричество либо поглощается, либо выделяется, и никакое изменение формы материи не может происходить без изменения ее электрических условий. Когда под интенсивным солнечным воздействием вода превращается в пар, электрическое равновесие нарушается, и в стремлении природы восстановить утраченное равновесие между землей и воздухом возникают грозы. Электричество аккумулируется и плавает в облаках, и если оно не будет тихо разряжено или возвращено обратно на землю, когда облако перезаряжается своей артиллерией, оно вырывается наружу в ярости и иногда оказывается очень разрушительным для людей и имущества детей человеческих.
Когда молния ударяет в дерево, переходя на землю из облака, она часто раскалывает его на части; он никогда не проходит мимо твердого вещества, на которое падает; он пытается найти путь к земле через промежутки между частицами, составляющими твердый объект; когда этих каналов недостаточно для его передачи, они выбрасываются
в стороны, а дерево, дом или другой объект, пораженный ударом, раскалывается во всех направлениях.
Существуют определенные тела, которые благодаря своему особому молекулярному строению обладают свойством свободно пропускать через себя эту жидкость, и любое из этих тел достаточного размера, чтобы передать на землю все электричество грозового облака, если помещенный в непосредственной близости от нее, так же тихо, удобно и безвредно пройдет на землю, как по трубе отводится дождевая вода с крыши здания. Эти тела называются молниеотводами; Франклин был первым, кто применил их — его практический ум всегда обращал внимание на полезное, и это было одно из его самых полезных открытий.
Медный или железный стержень, воздвигнутый так, чтобы выступать над самой высокой точкой здания и опуститься в какую-нибудь влажную часть земли, выполняет, как мы сказали, ту же функцию для молнии, что и желоб для дождевой воды, проводя ее. в цистерну с крыши дома. Медь — лучший молниеотвод — не бойтесь, что она будет слишком толстой: Фарадей говорит: «Сплошная часть — это великая цель». До сих пор многие считали научным фактом, что поверхность была всем в молниеотводе, поэтому скрученные железные стержни и сплющенные полосы ошибочно использовались вместо толстых стержней одинакового диаметра повсюду. Если мы возьмем проволоку и составим гальваническую цепь с сильной батареей, если одна часть проволоки будет утончена или сделана из другого металла, например железное звено в медной цепи, то тонкая часть будет интенсивно греется, так же будет и железная ссылка. Поэтому молниеотвод должен иметь одинаковую толщину ниже верхней точки и должен быть изготовлен из одного M*d металла сверху донизу.
Железный стержень может иметь наконечник из серебра или меди. Принцип изготовления и установки молниеотводов очень прост; это может сделать любой человек или дать указания по этому поводу, кто уделяет меньше всего внимания изложенным нами принципам. Толщина железного, по нашему мнению, должна быть хотя бы полдюйма в диаметре, но пусть это будет скорее толстая проволока, чем не иметь вовсе никакой. Опоры для крепления проводника к дымоходу или стене дома должны быть непроводящими, такими как тонкие полоски металла, вбитые в сухие лакированные деревянные колышки, а проводник всегда должен иметь наибольшую металлическую поверхность и раздел ; и он должен заканчиваться в какой-нибудь влажной части земли, такой как колодец или цистерна. Хорошая система молниеотводов может защитить любую территорию страны от грозы. В этом вопросе наука права, и теперь на юге Франции виноградари защищают свои лозы от разрушительного града, вызванного внезапным замерзанием воды дождевого облака, когда внезапные электрические разряды лишают его скрытого тепла.
Это они делают, поднимая громоотводы над своими садами; там, где они распространены в изобилии, град теперь почти неизвестен в тех местах, где когда-то они были весьма часты. Так много приобрел человек, вылетев змея из рук американского философа.
Эта статья была первоначально опубликована под названием «Молниеотводы» в журнале Scientific American 8, 35, 277 (май 1853 г.) электростатикой в природе является гроза. Грозовые бури неизбежны от внимания человечества. Они никогда не приглашаются, никогда не планируются и никогда не остаются незамеченными. Ярость удара молнии разбудит человека посреди ночи. Они посылают детей мчаться в родительские спальни, плача, чтобы убедиться, что все будет в безопасности. Ярость удара молнии способна прервать полуденные разговоры и занятия. Они являются частой причиной отмены игр с мячом и игр в гольф. Дети и взрослые толпятся у окон, наблюдая за молниями в небе, трепеща перед силой статических разрядов. Действительно, гроза — это самое мощное проявление электростатики в природе.
В этой части Урока 4 мы обсудим два вопроса:
- Какова причина и механизм, связанные с ударами молнии?
- Как громоотводы служат для защиты зданий от разрушительных последствий удара молнии?
Накопление статического заряда в облаках
Научное сообщество давно размышляет над причиной ударов молнии. Даже сегодня она является предметом множества научных исследований и теоретизирования. Детали того, как облако становится статически заряженным, до конца не изучены (на момент написания этой статьи). Тем не менее, есть несколько теорий, которые имеют большой смысл и демонстрируют многие концепции, ранее обсуждавшиеся в этом разделе «Урока физики».
Предвестником любого удара молнии является поляризация положительных и отрицательных зарядов в грозовом облаке. Известно, что вершины грозовых туч приобретают избыток положительного заряда, а нижние части грозовых туч приобретают избыток отрицательного заряда.
Два механизма кажутся важными для процесса поляризации. Один механизм включает в себя разделение заряда в процессе, напоминающем зарядку трением. Известно, что облака содержат бесчисленные миллионы взвешенных капель воды и частиц льда, движущихся и вращающихся турбулентным образом. Дополнительная вода с земли испаряется, поднимается вверх и образует скопления капель по мере приближения к облаку. Эта поднимающаяся вверх влага сталкивается с каплями воды внутри облаков. При столкновениях электроны отрываются от поднимающихся капель, вызывая отделение отрицательных электронов от положительно заряженной капли воды или скопления капель.
Второй механизм, способствующий поляризации грозового облака, включает процесс замерзания. Поднимающаяся влага сталкивается с более низкими температурами на больших высотах. Эти более низкие температуры заставляют скопление капель воды замерзать. Замерзшие частицы имеют тенденцию к более плотному скоплению и образуют центральные области скопления капель.
Замерзшая часть скопления поднимающейся влаги заряжается отрицательно, а наружные капли приобретают положительный заряд. Воздушные потоки внутри облаков могут отрывать внешние части от скоплений и уносить их вверх к вершине облаков. Замерзшая часть капель с их отрицательным зарядом имеет тенденцию притягиваться к нижней части грозовых облаков. Таким образом, облака становятся еще более поляризованными.
Считается, что эти два механизма являются основными причинами поляризации грозовых облаков. В конце концов, грозовое облако становится поляризованным: положительные заряды переносятся к верхним частям облаков, а отрицательные части притягиваются к нижней части облаков. Не менее важное влияние на поверхность Земли оказывает поляризация облаков. Электрическое поле облака пронизывает окружающее его пространство и вызывает движение электронов на Земле. Электроны на внешней поверхности Земли отталкиваются отрицательно заряженной нижней поверхностью облака. Это создает противоположный заряд на поверхности Земли.
Здания, деревья и даже люди могут испытывать накопление статического заряда, поскольку электроны отталкиваются нижней частью облака. С облаком, поляризованным на противоположности, и с положительным зарядом, индуцированным на поверхности Земли, сцена готова для второго акта драмы удара молнии.
Механика удара молнии
По мере увеличения накопления статического заряда в грозовом облаке электрическое поле, окружающее облако, становится сильнее. Обычно воздух, окружающий облако, был бы достаточно хорошим изолятором, чтобы предотвратить выброс электронов на Землю. Тем не менее, сильные электрические поля, окружающие облако, способны ионизировать окружающий воздух и делать его более проводящим. Ионизация включает в себя отрыв электронов от внешних оболочек молекул газа. Таким образом, молекулы газа, из которых состоит воздух, превращаются в суп из положительных ионов и свободных электронов. Изолирующий воздух превращается в проводящий плазма .
Способность электрических полей грозового облака превращать воздух в проводник делает возможным перенос заряда (в виде молнии) от облака к земле (или даже к другим облакам).
Молния начинается с развития шагового лидера . Избыточные электроны на дне облака начинают путешествие по проводящему воздуху к земле со скоростью до 60 миль в секунду. Эти электроны следуют зигзагообразными путями к земле, разветвляясь в разных местах. Переменные, которые влияют на детали фактического пути, недостаточно известны. Считается, что присутствие примесей или частиц пыли в различных частях воздуха может создавать области между облаками и землей, которые обладают большей проводимостью, чем другие области. По мере роста ступенчатого лидера он может подсвечиваться пурпурным свечением, характерным для ионизированных молекул воздуха. Тем не менее, лидер шага не является настоящим ударом молнии; он просто обеспечивает дорогу между облаком и Землей, по которой в конечном итоге пройдет молния.
По мере приближения электронов ступенчатого лидера к Земле происходит дополнительное отталкивание электронов вниз от поверхности Земли. Количество положительного заряда, находящегося на поверхности Земли, становится еще больше. Этот заряд начинает мигрировать вверх через здания, деревья и людей в воздух. Этот поднимающийся вверх положительный заряд, известный как стример , приближается к ступенчатому лидеру в воздухе над поверхностью Земли. Стример может встретить лидера на высоте, эквивалентной длине футбольного поля. Как только происходит контакт между стримером и лидером, намечается полный проводящий путь, и начинается молния. Точка контакта между наземным зарядом и облачным зарядом быстро поднимается вверх со скоростью до 50 000 миль в секунду. Целый миллиард триллионов электронов может пройти этот путь менее чем за миллисекунду. За этим первоначальным ударом следует несколько вторичных ударов или всплесков заряда в быстрой последовательности. Эти вторичные всплески разнесены во времени так близко друг от друга, что могут показаться единым ударом.
Огромный и быстрый поток заряда на этом пути между облаком и Землей нагревает окружающий воздух, заставляя его сильно расширяться. Расширение воздуха создает ударную волну, которую мы наблюдаем как гром.
Молниеотводы и другие средства защиты
Высотные здания, фермерские дома и другие сооружения, подверженные ударам молнии, часто оснащаются молниеотводами . Крепление заземленного молниеотвода к зданию является защитной мерой, которая предпринимается для защиты здания в случае удара молнии. Концепция громоотвода была первоначально разработана Беном Франклином. Франклин предложил, чтобы громоотводы состояли из заостренного металлического столба, который поднимался вверх над зданием, которое он должен защищать. Франклин предположил, что громоотвод защищает здание одним из двух способов. Во-первых, стержень служит для предотвращения разряда молнии заряженным облаком. И, во-вторых, громоотвод служит для безопасного отвода молнии в землю в случае, если облако разрядит свою молнию через молнию.
Теории Франклина о работе громоотводов продержались пару столетий. И только в последние десятилетия научные исследования предоставили доказательства, подтверждающие, как они работают для защиты зданий от повреждений молнией.
Первую из двух предложенных Франклином теорий часто называют теорией рассеяния молнии . Согласно теории, использование громоотвода в здании защищает здание, предотвращая удар молнии. Идея основана на том принципе, что напряженность электрического поля вокруг заостренного объекта велика. Интенсивные электрические поля, окружающие заостренный предмет, служат для ионизации окружающего воздуха, повышая тем самым его проводящую способность. Диссипативная теория утверждает, что по мере приближения грозового облака между статически заряженным облаком и громоотводом устанавливается проводящий путь. Согласно теории, статические заряды постепенно мигрируют по этому пути к земле, что снижает вероятность внезапного и взрывного разряда. Сторонники теории рассеяния молнии утверждают, что основная роль молниеотвода состоит в том, чтобы разряжать облако в течение более длительного периода времени, тем самым предотвращая чрезмерное накопление заряда, характерное для удара молнии.
Вторая из предложенных Франклином теорий о работе громоотвода является основой теории отвода молнии . Теория отвода молнии утверждает, что громоотвод защищает здание, обеспечивая проводящий путь заряда к Земле. Громоотвод обычно прикрепляется толстым медным кабелем к заземляющему стержню, закопанному в землю внизу. Внезапный разряд из облака будет направлен к поднятому громоотводу, но безопасно направлен на Землю, что предотвратит повреждение здания. Громоотвод, прикрепленный к нему кабель и заземляющий столб обеспечивают путь с низким сопротивлением от области над зданием к земле под ним. Отводя заряд через систему молниезащиты, здание избавлено от ущерба, связанного с прохождением через него большого количества электрического заряда.
Исследователи молний в настоящее время в целом убеждены, что теория рассеяния молнии дает неточную модель работы молниеотводов. Действительно, кончик громоотвода способен ионизировать окружающий воздух и делать его более проводящим.
Однако этот эффект распространяется только на несколько метров выше кончика громоотвода. Несколько метров повышенной проводимости над кончиком стержня не способны разрядить большое облако, растянувшееся на несколько километров. К сожалению, в настоящее время не существует научно проверенных методов предотвращения молнии. Кроме того, недавние полевые исследования показали, что кончик громоотвода не обязательно должен быть заостренным, как предполагал Бен Франклин. Было обнаружено, что молниеотводы с тупыми наконечниками более восприимчивы к ударам молнии и, таким образом, обеспечивают более вероятный путь разряда заряженного облака. При установке молниеотвода на здании в качестве меры молниезащиты обязательно, чтобы он был поднят над зданием и соединен с землей проводом с низким сопротивлением.
Используйте свое понимание, чтобы ответить на следующие вопросы.
Когда закончите, нажмите кнопку, чтобы просмотреть ответы.
1. ВЕРНО или НЕВЕРНО:
Наличие громоотводов на крышах зданий препятствует тому, чтобы облако с накопленным статическим зарядом передало свой заряд на здание.
2. ВЕРНО или НЕВЕРНО:
Если вы поместите громоотвод на крыше своего дома, но не заземлите его, то ваш дом все равно будет в безопасности в маловероятном случае удара молнии.
NASD — Молниезащита для ферм
Молния, одна из самых
могущественные силы, могут вызвать многое
повреждений, особенно на ферме
Окружающая среда. Удар молнии может начаться
пожары в зданиях, повреждение электропроводки
оборудования, а также поражать людей электрическим током и
домашний скот.
Потери от молнии могут быть
очень дорого. Замена зданий,
оборудование, или домашний скот разрушает ферму
операций и несет значительные
расходы, и конечно человеческая жизнь
не может быть заменен. К счастью, большинство
потери от ударов молнии могут быть
предотвратить путем установки надлежащего освещения
системы защиты.
Характеристики молнии
Положительные и отрицательные электрические заряды
существуют во всей природе. В норме
условия, эти заряды спарены
и нейтральный, не демонстрирующий чистую электрическую
обвинение. Однако обвинения имеют
способность двигаться и отделяться.
Сильные воздушные потоки, влажный воздух и
резкие перепады температур могут все
нарушить естественный баланс этих
обвинения.
Молния возникает при дисбалансе
между зарядками становится слишком большим.
Определенные погодные условия могут вызвать
обилие отрицательных зарядов, собирающихся на дне
облака, а положительные заряды
скапливаться на зданиях, деревьях или любых
объекты, выступающие над землей.
Когда отрицательные и положительные заряды
строить до достаточно высокого уровня, стример
отрицательные заряды перемещаются хаотично
к земле. В то же время
короткий лидер положительных зарядов может
подняться в воздух на небольшое расстояние.
Когда два заряда встречаются,
Стример, движущийся вниз, завершает работу
путь заземления как положительный
заряды мгновенно возвращаются вверх
путь к облакам (см.
рис. 1).
результирующая вспышка — это молния. Молниеносный «удар» происходит очень быстро и
содержит большое количество электроэнергии.
Одинокие деревья и изолированные здания, которые ближе к облакам, чем их окружение, склонны концентрироваться положительные заряды. Следовательно, они часто объекты ударов молнии. Высокие объекты действительно перехватывают молнии удары от других близлежащих объектов. То есть почему особенно важно принимать меры предосторожности для защиты фермы здания от поражения молнией забастовки могут произвести.
Принципы строительства Защита
Молния может проникнуть в здание в одном из четыре способа:
- Может ударить металлическим предметом по
крыша.
- Он может ударить прямо в здание (называется прямой удар).
- Может удариться о дерево или бункер рядом с здание и прыгать на здание. Это происходит, когда здание обеспечивает более легкий путь к земле.
- Может ударить по линии электропередач или проводу забор и следуйте по линии или забору, чтобы здание.
Правильно спроектированная молния
система защиты обеспечивает уязвимость
постройки, оборудование и деревья
обеспечение легкого пути к земле,
который безвредно рассеивает электрические
обвинения. Защита также должна быть
предусмотрены для объектов, расположенных в местах, где ток удара молнии может
боковые заграждения, такие как электрические провода или
металлические устройства на крышах зданий.
В зависимости от их местоположения некоторые силосы должны быть привязаны к зданию система молниезащиты. Это также можно распространить защиту на деревья расположенных вблизи хозяйственных построек или предлагающих укрытие для скота. Подробный Технические характеристики этих систем могут быть можно найти в цитируемых нормах и стандартах далее в этом информационном бюллетене.
Коды установки и Стандарты
Установка систем молниезащиты не самостоятельная работа. Чтобы убедиться, что система молниезащиты безопасна и эффективной, она должна быть разработана и устанавливаются обученными специалистами.
Определенные нормы и стандарты должны
следуют, когда молниезащита
системы установлены.
Стандарты и
источники перечислены ниже:
LPI-175 : Код защиты от молнии, опубликовано Молниезащитой институт.
NFPA 78 : Национальная противопожарная защита Ассоциация молниезащиты Код.
ASAE EP381 : Американское общество Сельскохозяйственные инженеры, инженеры Упражняться.
96АУЛ : Требования к мастер-этикетке для молниезащиты, разработанная Лаборатории андеррайтеров.
Институт молниезащиты
сертифицировать систему молниезащиты,
отвечает всем его требованиям. Сохранить
сертификацию, система должна пройти
регулярное техническое обслуживание и осмотр
ежегодно. Обслуживание любой молнии
система защиты жизненно важна для обеспечения
система будет работать тогда, когда это необходимо.
Погодные условия, такие как сильный ветер,
может повредить компоненты молнии
система защиты. Дополнения к зданию и
повторная кровля также может повлиять на систему
производительность.
Компоненты системы
Основные компоненты
Основные компоненты здания система молниезащиты воздушная клеммы, проводники и заземление электроды (см. рис. 2).
Воздухораспределители чаще
известные как громоотводы. Они размещены
с интервалами на крыше и на любом высоком
точки, выступающие из крыши. Молния
стержни изготовлены из твердой меди или
алюминия и притянуты к точке. Их
дизайн и размещение гарантируют, что
молния ударит в них и не другая
часть здания.
Спецификации для
молниеотводы различаются в зависимости от крыши
тип и размер. Рекомендуемая высота,
методы анкеровки и интервалы между ними
можно найти в кодексах и стандартах
ранее перечисленные.
Проводники специальной конструкции кабели из меди или алюминия которые обеспечивают путь с низким сопротивлением к земля для электрических зарядов молнии. Проводников можно разделить на три категории:
- Главные проводники соединяют все молниеотводы и токоотводы.
- Токоотводы соединяют главный
проводники на землю. Каждый
зданию нужно как минимум два этажа
проводники, расположенные напротив
углы здания. Коды должны
консультироваться для определения
количество и расположение пуха
проводники для различных зданий
типы.
- Отводные жилы соединяются металлическими объекты, такие как вентиляционные вентиляторы, желоба, и водопроводные трубы к заземлению система защиты от возможных боковые вспышки.
Коды должны
консультироваться для определения
количество и расположение пуха
проводники для различных зданий
типы. Заземляющие электроды — это земля
соединения для молниезащиты
системы, которые служат для рассеивания
безопасные электрические заряды. Вниз
проводники надежно закреплены на
заземляющие электроды. Тип земли
используемое соединение зависит от
электропроводность почвы.
Код
спецификации должны быть соблюдены, чтобы сделать
уверен, что самая эффективная земля
соединение производится для конкретного грунта
тип.
Наилучший метод устранения индуцированных молнией боковые засветы между металлом тела является общим заземлением. Этот означает, что основания для всех электрические системы, телефонная связь, и подземные металлические трубы подключен к молниезащите система. Пластиковые трубы, которые стали распространена в последние годы, не проводить электрические заряды молнии и требует специального заземления.
Грозозащитные разрядники
Когда молния ударяет в линию электропередач, она может
пройти по линии и войти в здание
система электропроводки, вызывающая скачок напряжения
которые могут повредить проводку и электрические
оборудование.
Предотвращать
этого не произойдет, молниеотводы
должны быть установлены снаружи, где
электроснабжение входит в здание или
внутренний служебный вход. разрядник
обеспечивает заземление, чтобы скачок напряжения
не войдет в здание. Если на ферме есть
несколько корпусов с отдельными эл.
служебные входы, заземленное освещение
разрядник должен быть установлен в каждом
строительство.
Заземление проволочного забора
Незаземленные проволочные заборы могут быть очень
опасны для домашнего скота и людей,
находятся рядом с забором, когда
молния ударяет в него. Удары молнии могут
проехать почти две мили по
незаземленный забор. Проволока
заборы, поддерживаемые деревянными или стальными
столбы, установленные в бетоне, не заземляются.
Лучший способ заземлить эти заборы
для привода стальных стержней диаметром 1/2 или 3/4 дюйма или
трубы рядом со столбами забора не менее 5
футов в землю с интервалом не
более 150 футов вдоль забора (см.
инжир. 3). Заземляющий стержень должен быть
надежно закреплены так, что весь забор
провода соприкасаются с стержнем.
Замена столбов забора из оцинкованной стали
для деревянных столбов с интервалом не более
более 150 футов также эффективны.
Электрические заборы не должны заземлил описанным выше способом потому что они уже включают путь к заземление в их цепи.
Личная безопасность
защита от удара молнии во время буря:
- Держитесь подальше от водопроводных кранов в помещении,
телефоны, бытовая техника и лампы. Все эти объекты связаны с
наружные проводники.
- Держитесь подальше от дымоходов, каминов, и дымоходы. Молния будет часто ударить по дымоходам, которые затем станут Путь удара молнии.
- Не выходите из закрытого автомобиля, пока буря проходит.
- Если убежища нет, ищите низкое место вдали от одиноких деревьев или заборы и лежать.
Все эти объекты связаны с
наружные проводники.Резюме
Молния может быть очень разрушительной силой,
но можно предпринять шаги для защиты
скота, имущества и человеческих жизней. Прокат
профессионально подготовленный персонал для проектирования
и установить эффективную молниезащиту
системы на уязвимых зданиях.
Установить
молниеотводы на всех электрических службах
входы в здания для защиты внутренних помещений
проводка и электрооборудование из
скачок напряжения, вызванный молнией. Земля
проволочные ограждения для предотвращения опасности для
домашний скот и человек. Маленький
инвестиции сейчас могут защитить семью
членов, сельскохозяйственных рабочих, имущества и
оборудования от поражения молнией.
ПРОЧИЕ СЕЛЬСКИЕ ЗДРАВООХРАНЕНИЕ И ИНФОРМАЦИЯ О БЕЗОПАСНОСТИ ВКЛЮЧАЕТ:
Защита коробки отбора мощности
Электробезопасность на ферме
Эмблемы медленно движущихся транспортных средств
Более безопасная фермерская среда для детей
Безопасное обращение с животными
Расширенная работа, санкционированная актами Конгресса
8 мая и 30 июня 1914.
Он был произведен с
сотрудничество Министерства сельского хозяйства США;
Расширение кооператива Корнелла; штат Нью-Йорк
Колледж сельского хозяйства и наук о жизни, Нью-Йорк
Государственный колледж экологии человека и Нью-Йорк
Государственный колледж ветеринарной медицины в Корнелле
Университет.
Дизайнер: Деннис Э. Кулис
Редактор: Дэвид А. Поланд
Иллюстрации Джима Хоутона
Для получения дополнительной информации: звоните 1-877-257-9777
Корнеллская сельскохозяйственная программа охраны труда и техники безопасности
Отказ от ответственности и информация о воспроизведении: Информация в NASD не представляет политику NIOSH. Информация, включенная в NASD появляется с разрешения автора и/или правообладателя. Более
Молния и ваши деревья
- Дом
- Ресурсы
- Советы терранов
27 декабря
Молния и ваши деревья
|
Ущерб от молнии может быть незначительным или серьезным. Часто поврежденные деревья становятся жертвами дальнейшего повреждения насекомыми, болезнями или ветром.
Например, молния часто следует за текстурой дерева. Сосудистая ткань сосны и яблони расположена по спирали, и у таких деревьев при ударе молнии ветви отмирают по спирали вверх по дереву. У вяза и дуба с проводящей тканью, выровненной вертикально, могут быть повреждены ветки только с одной стороны дерева. Некоторые наблюдатели также отметили, что деревья с гладкой корой, по-видимому, лучше отражают удары молнии, чем экземпляры с грубой корой. В некоторых случаях разряд молнии идет по линии наименьшего сопротивления, например, по камбиальному слою, прожигая небольшой канал вниз по стволу, что часто приводит к образованию валика на коре.
Если поврежденное дерево висит над вашим домом или детской игровой площадкой, риск значительно возрастает. Однако, если дерево расположено на большом заднем дворе, и в зоне сброса нет ничего особенно ценного, у нас гораздо больше гибкости в выжидательном подходе.Делиться |
- « Ваши деревья и закон
- Правильная обрезка креп мирта »
- Как посадить дерево
27. 12.19
- Факты о дровах 27.12.19
- Распознавание опасностей деревьев 27.12.19
12.19Погода: Молния | Эксплораториум
Погода: молния | Эксплораториум Драматическая молния перед запуском STS-8
Фото НАСА — Центр космических полетов им. Маршалла
Боковые панели:
- Яркая личность
- Просветительные моменты в истории
- Дополнительные показания
- Похожие экспонаты
- Интернет-ресурсы
Почему и почему природный фейерверк
Гром хорош, гром впечатляет; но молния делает свое дело.
—Марк Твен Те немногие грозы, которые были у нас в Сан-Франциско, когда я был ребенком, были пугающим зрелищем, которое заставляло меня нырять под одеяло в постели.
Когда я стал старше, страх уступил место (частично) любопытству. Как работала молния? Я слышал, что вспышка молнии случается, когда два облака сталкиваются друг с другом. Но даже в нежном и впечатлительном возрасте такое объяснение казалось довольно глупым. Во время большинства гроз небо было полностью покрыто облаками, и я никогда не видел молний, когда на небе были только отдельные облака. Здесь работало что-то еще.
Чтобы понять молнию, мне пришлось узнать о природе электричества: что это такое и как оно движется. Я обнаружил, что все в мире состоит из электричества и что электрические силы ответственны за то, чтобы удерживать вещи вместе, а иногда и за то, что они раздвигаются.
Все состоит из атомов, которые, в свою очередь, состоят из заряженных частиц. Все заряженные частицы бывают одного из двух типов: положительные и отрицательные (или плюс и минус). Минус-частицы — это электроны, а плюс-частицы — гораздо более тяжелые протоны, которые находятся глубоко в ядре.
(В ядре также есть тяжелые нейтральные частицы, называемые нейтронами, но они в действительности не участвуют в нашей истории.)
Когда вы приближаете два заряженных объекта друг к другу, что-то происходит. Если два заряда имеют одинаковый знак (плюс и плюс или минус и минус), они будут отталкиваться друг от друга. Два заряда противоположных знаков будут притягиваться. Размер электрической силы зависит от двух вещей; насколько сильно заряжены объекты и расстояние между ними. Чем больше заряд, тем большую силу ощущает каждый заряд. По мере увеличения расстояния между зарядами сила быстро уменьшается. Сила гравитации, другой вид силы притяжения, в миллиарды миллиардов раз слабее, чем электрическая сила.
Привет! ни! я! Вот человек из кремня, это я! Четыре молнии зигзагом отходят от меня, ударяют и возвращаются.
— Боевой напев навахо Одним из проявлений действия электрических сил в природе является гроза. Удар молнии — это короткий, но сильный поток отрицательного заряда, который распространяется от облака к земле по «проводу» молекул воздуха, которые были ионизированы или разорваны на части.
Внутри грозовой тучи электрические заряды разделяются. Теплые восходящие потоки уносят вверх положительные заряды, оставляя нижнюю часть облака заряженной отрицательно. Притяжение между землей и отрицательными зарядами в нижней части облака создает удар молнии, краткий поток отрицательного заряда, который распространяется от облака к земле.
Устрашающая сила удара молнии рождается в грозовом облаке, где заряды каким-то образом разделяются. Существует несколько сложных теорий, пытающихся объяснить настоящий механизм разделения зарядов, но никто на самом деле не знает, что разделяет заряды в грозовом облаке. Считается, что капли воды в облаке каким-то образом заряжаются отрицательно и, будучи тяжелее окружающего воздуха, падают на дно облака. Между тем, положительные ионы, оставленные позади, уносятся вверх к вершине облака теплыми восходящими потоками внутри грозовой тучи. По мере того, как все больше и больше зарядов отделяются друг от друга, части облака становятся настолько высоко заряженными, что электрические силы разрывают близлежащие молекулы воздуха на части, образуя все больше заряженных фрагментов.
Поскольку земля под облаком имеет гораздо меньше отрицательных зарядов, чем нижняя часть облака, между землей и нижней частью облака существует притяжение. Поэтому любые электроны, освобождающиеся вблизи облака, притягиваются к земле. Когда эти электроны движутся, они врезаются в молекулы воздуха, которые стоят у них на пути, разбивая молекулы и создавая более заряженные фрагменты. Все новые отрицательные фрагменты тянутся вниз вместе с первоначальными электронами, и мы имеем задатки электрической лавины.
Лавина продолжала бы неумолкать, если бы не более тяжелые и более медленные положительные заряды, которые остались позади. Они имеют тенденцию притягивать ускоряющуюся армию электронов обратно к облаку. Но в облаке постоянно высвобождается все больше электронов, и они устремляются на помощь замедляющимся электронам внизу, усиливая их гонку вниз. Этот процесс замедления электронов, а затем их спасения с помощью подкрепления повторяется снова и снова. Первоначальная группа электронов движется рывками в 150 футов по извилистой траектории к земле.
Эта первоначальная исследовательская миссия формирует так называемый «ступенчатый лидер», названный в честь его движения «старт-стоп». Ступенчатому лидеру требуется около 5/1000 секунды, двигаясь со скоростью около 240 миль в секунду, чтобы добраться от облака до земли. Когда лидер приближается к земле, он может привлечь поток положительных зарядов (называемый стримером) вверх от земли, чтобы встретить его. Когда либо ступенчатый лидер достигает земли, либо стример подбегает, чтобы присоединиться к ступенчатому лидеру, между облаком и землей устанавливается электрическое соединение. Молекулы ионизированного воздуха лидера довольно хорошо проводят электричество, а путь заряженных частиц действует как провод, соединяющий сильно отрицательное облако и положительную землю. Этот ионизированный воздух становится путем основного разряда молнии.
Первыми заряды, которые почувствуют связь, находятся у земли. Легкие и подвижные отрицательные заряды быстро разгоняются по проводу ионизированного воздуха.
В своем безумном стремлении к земле отрицательные заряды сталкиваются с воздухом, заставляя его светиться, как неоновая вывеска, только в тысячи раз ярче и голубовато-белым цветом. Первым начинает светиться воздух у земли, но по мере того, как электроны все выше и выше чувствуют связь и начинают ускоряться, воздух все выше и выше тоже начинает светиться. Несмотря на то, что все отрицательные заряды перемещаются от облака к земле, яркая вспышка молнии перемещается от земли к облаку за 1/10 000 секунды, перемещаясь со скоростью 61 000 миль в секунду! Перегретый воздух взрывообразно расширяется наружу, создавая ударную волну, которую мы слышим как гром. Яркая вспышка раскаленного воздуха называется обратным ударом, так как он движется от земли к облаку, навстречу движущимся зарядам.
Обратный удар разряжает область облака, но облако может быстро реорганизоваться, и было замечено, что до 40 ударов используют один и тот же заряженный канал. Если вам сказали, что молния никогда не бьет дважды в одно и то же место, не верьте! Молния обычно бьет не один раз!
В ударе молнии довольно много энергии, около 250 киловатт-часов.
При текущей стоимости энергии это будет стоить около 16,75 долларов. Звучит немного, но с таким количеством энергии вы могли бы поднять автомобиль весом 2000 фунтов на высоту 62 мили!
Молния не всегда распространяется от облака к земле. Если две части облака сильно заряжены (и противоположно), то внутри облака действительно может произойти удар молнии. Молнии также могут переходить из одного облака в другое.
Типичный тип молнии называется полосовой молнией или разветвленной молнией. (Фото справа из НАСА — Центр космических полетов им. Маршалла.) Если канал молнии продувается ветром во время многократного разряда, каждый последующий удар смещается на небольшое расстояние, что делает ее похожей на ленточную молнию. В редких случаях молния, кажется, распадается на бусины, которые сохраняются в течение одной секунды, необъяснимая форма, называемая четочной или цепной молнией. Иногда вспышка молнии закрывается облаками, которые затем ярко освещаются. Во время этой листовой молнии кажется, что вспышка исходит отовсюду.
Наиболее спорным видом молнии является шаровая молния. Шаровая молния никогда не наблюдалась с научной точки зрения, и многие вообще сомневаются в ее существовании. Сообщается, что это происходит во время или сразу после удара молнии поблизости и описывается как светящийся шар света, который плывет вдоль заборов, крыш или на открытом воздухе. Жюри все еще отсутствует на шаровой молнии.
Молния ударяет в вершину горы.
—Гораций (65 г. до н.э.-8 г. до н.э.) Кажется, что молния бьет в одни объекты больше, чем в другие. В Нью-Йорке Эмпайр Стейт Билдинг — излюбленная цель. Высокие деревья также предпочтительны. Как правило, высокие объекты имеют более высокую вероятность попадания. Почему это? Проще говоря, высокий объект приближает землю к облаку. Лидер, ищущий самый легкий путь, естественно, направится на любой участок возвышенности. Наблюдая за этой тенденцией в своих знаменитых экспериментах с запуском воздушного змея, Бенджамин Франклин решил установить металлический стержень на самой высокой части своей крыши.
От стержня на крыше он протянул толстую проволоку к другому металлическому стержню, который вбил глубоко в землю. Он прикинул, что если молния ударит в его дом, она, скорее всего, ударит в самую высокую точку, в металлический стержень, и провод безопасно отведет электричество в землю через металлический столб. Он был прав. Его изобретение громоотвода с тех пор спасло миллионы долларов и тысячи жизней. (Фото слева от НАСА — Центр космических полетов им. Маршалла.)
Во время грозы безопаснее всего находиться внутри большого здания, оборудованного молниеотводами. Транспортное средство, такое как автомобиль, обеспечивает полную защиту, окружая вас металлом, который безопасно отводит заряд молнии на землю. Но если вас поймают снаружи, не стой под деревом. Дерево действует точно так же, как громоотвод, и если вы станете частью проводящего пути к земле, вы прощаетесь. Даже если ток от удара молнии не причинит вам вреда и не убьет вас, это может сделать дерево. Когда ток молнии проходит через дерево, сочная внутренность может нагреться до точки кипения, и дерево может взорваться! Когда молния ударяет в землю, заряды растекаются по земле.
Если вы стоите рядом, расставив ноги, ток потечет вверх по одной ноге и опустится по другой, возможно, убивая вас. Много крупного рогатого скота погибает от удара молнии, потому что не может держать ноги вместе. Если бы они это сделали, они бы потеряли равновесие.
Итак, теперь я знаю кое-что о молнии. Но мысль о всех этих мечущихся туда-сюда зарядах хоть и интересна, но не делает зрелище менее впечатляющим или менее пугающим. Теперь я сижу и смотрю световое шоу, но все еще чувствую желание нырнуть за обложки.
Электризующая личность
Не верьте старой поговорке, что молния никогда не бьет в одно и то же место дважды. Бывший смотритель парка Рой «Думс» Салливан никогда этого не делал. Согласно Книге рекордов Гиннеса, Салливан получил сомнительную награду как самый пораженный молнией человек из когда-либо зарегистрированных. Между 19В возрасте 42 лет и до своей смерти в 1983 году Рой Салливан семь раз был поражен молнией. Первый удар молнии пронзил ногу Салливана и сбил его большой ноготь на пальце ноги.
В 1969 году второй удар сжег ему брови и лишил его сознания. Еще один удар всего год спустя оставил его плечо в ожогах. В 1972 году его волосы загорелись, и Рою пришлось вылить на голову ведро воды, чтобы остыть. В 1973 году еще одна стрела прорвала его шляпу и попала ему в голову, снова подожгла его волосы, выбросила его из грузовика и сбила левый ботинок. Шестой удар в 1976 оставил его с травмой лодыжки. Последний разряд молнии, поразивший Роя Салливана, отправил его в больницу с ожогами груди и желудка в 1977 году. Салливан так и не смог предложить никакого объяснения этому странному и нежелательному электрическому притяжению.
В Древнем Риме члены Коллегии авгуров угадывали волю богов, наблюдая за южным небом в поисках молний, птиц и падающих звезд. Молния, проходящая слева направо, была благоприятным предзнаменованием; молния, проходящая справа налево, была признаком того, что Юпитер не одобряет текущие политические события. Кроме того, всякий раз, когда авгуры сообщали о любых признаках молнии, магистраты Рима должны были отменить все публичные собрания на следующий день.
Отчеты авгуров стали политически полезными для отсрочки нежелательных собраний, задержки принятия законов или предотвращения избрания определенных магистратов народными собраниями.
В средневековой Европе и Англии звон в церковный колокол мог быть опасным занятием. Во время гроз было обычной практикой сильно звонить в церковные колокола, чтобы молния не ударила в высокий церковный шпиль. Некоторые чувствовали, что звон колоколов разгонял злых духов, стремившихся сжечь храм огнем; другие утверждали, что удары молнии прерывал звон колоколов. (Вторая причина объясняет распространенную на средневековых колоколах надпись: Fulgura Frango. что означает «Разбиваю молнии».). В период с 1753 по 1786 год молнии поразили 386 французских церковных башен. Молния, сбежавшая по канатам колокола, убила 103 французских звонаря. В 1786 году французское правительство окончательно запретило этот обычай.
В восемнадцатом веке церковные своды часто использовались для хранения большого количества пороха.
Сочетание высокого шпиля и взрывоопасного содержимого часто оказывалось опасным. В 1769 году молния ударила в башню Сен-Назер в Брешии, где хранилось 100 тонн пороха. В результате взрыва была разрушена одна шестая часть города и погибли 3000 человек. Вызванные молнией взрывы складированного пороха продолжались до 1800-х годов. Еще в 1856 г. молния ударила в церковь Св. Иоанна на острове Родос, порох, хранившийся в хранилищах, взорвался, и 4000 человек погибли.
В 1753 году Бенджамин Франклин опубликовал описание первого громоотвода в «Альманахе Бедного Ричарда». Начиная с этой публикации. многие так называемые стержни Франклина были установлены на зданиях в американских колониях. В 1760 году стержень Франклина спас дом в Филадельфии от повреждения прямым ударом молнии. К 1764 году прутья стали обычным явлением в домах и церквях. Громоотвод был впервые использован в Англии в 1760 году на маяке Эддистоун, деревянном сооружении, которое ранее было разрушено молнией.
Несмотря на успех устройства Франклина, некоторые считали его опасным, утверждая, что заостренные стержни, которые любил Франклин, на самом деле привлекали удары молнии к зданию.
Эти ученые выступали за громоотводы с тупыми концами. который. они чувствовали, что отведут любую молнию, которая ударит, но не привлечет молнию к зданию.
Дебаты о заостренных и тупых стержнях стали вопросом политики, а не науки. Король Георг III предпочитал стержни с тупыми концами. отождествление остроконечных стержней с мятежными американскими колониями. Это политическое соображение побудило Ост-Индскую компанию удалить заостренные стержни из своих пороховых погребов на Суматре, один из которых впоследствии был уничтожен ударом молнии.
Фейнман Р., Р. Лейтон и М. Сэндс. «Глава 9: Электричество в атмосфере». В «Фейнмановских лекциях по физике». Том 2. Рединг, Массачусетс: Addison-Wesley Publishing Company, Inc., 1966.
Харрис, Джек. «Огонь Господень». New Scientist, 20/27 декабря 1984 г.
Лэнсфорд, Генри. «Глобальная цепь». Мозаика. Май/июнь 1983 г.
Вимейстер, Питер Э. «Книга молнии». Кембридж, Массачусетс: MIT Press, 1972.
В Эксплораториуме экспонаты сгруппированы в секции, обозначенные надземными знаками.
