№01 январь 2023

Портал функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций.

Ответы и решения. Что видим? Нечто странное!

Леонид Ашкинази, Наталия Сьянова

(См. «Наука и жизнь» № 1, 2023 г.)

После того как Франклин предложил защищать дома от удара молнии, в парижском высшем свете вошли в моду индивидуальные молниеотводы. У дам пользовались успехом шляпы с тульёй, окружённой плетённой из тонкой проволоки лентой и свисающей цепочкой, волочившейся по земле и служившей заземлением. Мужчины вооружались зонтиком с такой же цепочкой и длинным металлическим шпилем. Один изобретатель запатентовал телескопически раздвигающуюся стальную трость: если на открытом месте вас застанет гроза, воткнутая в землю трость превращается в громоотвод высотой до 6 м. Рисунок: E. Deschamps et Y. Dargent/PD / Рисунок: L. Guiguet/PD.
Фото Леонида Ашкинази.
Нечто вроде молниеотвода имеется и на крыльях самолётов — заострённые штыри должны сбрасывать статическое электричество, накапливающееся на крыльях. Фото Леонида Ашкинази.

Защита от...

…Молний. На фото — громоотвод (правильнее «молниеотвод», поскольку гром, звук, отводить никуда не надо). После его изобретения Бенджамином Франклином, хотя идею сначала встретили скепсисом, какое-то время в светском обществе было модно устанавливать это устройство даже на шляпах и зонтах. Раритет, который нам достался, возможно, предназначался для защиты от молнии карет — судя по изображению колеса на детали.

Принцип работы громоотвода, или молниеотвода, таков. Когда появляется заряженное облако, во всём пространстве между ним и землёй возникает электрическое поле. Если земля ровная и на ней нет деревьев и строений, то поле однородно, и где произойдёт пробой, то есть куда ударит молния, — вопрос случайности. Аналогично обстоит дело, если гроза разразилась над лесом, но все деревья в нём примерно одинаковой высоты. Если же что-то заметно выделяется и торчит вверх, будь то высокое дерево или строение, то на этом выделяющемся объекте напряжённость поля возрастает. На объекте накапливается заряд, и через какое-то время образуется невидимый глазом предпробойный разряд, так называемый ступенчатый лидер (он состоит из кусков по нескольку десятков метров, «ступеней»). Этот разряд по всей своей длине ионизует атмосферу, канал разряда замыкает промежуток между объектом и облаком, и уже по этому проводнику из ионизированного газа протекает основной ток разряда — молния.

Чтобы защитить строение от попадания молнии, на нём или рядом устанавливают молниеотвод, обычно это вертикальный острый заземлённый проводник или горизонтально протянутый заземлённый трос. Оба они должны быть выше защищаемого сооружения. Если приближается заряженная туча, то на тонком заземлённом проводнике увеличивается напряжённость поля, в атмосфере возникает коронный разряд, воздух ионизуется, становится проводящим, заряд начинает стекать в атмо-сферу. Чтобы этот процесс шёл успешнее, проводник должен быть соединён с землёй, лучше всего влажной, хорошо проводящей.

Обеспечивая стекание заряда, молниеотвод понижает вероятность удара молнии рядом с собой, то есть защищает соседние объекты. Обычно считается, что он защищает круг радиусом, равным своей высоте над уровнем земли. При этом стоящие рядом здания не должны высовываться из конуса, соединяющего край этого круга с верхней точкой молниеотвода. Если молния ударит в молниеотвод, то проводник, соединяющий его с заземлением, нагреется, а в местах плохого контакта (если они есть) нагрев может привести к воспламенению всего горючего. Поэтому провод, соединяющий молниеотвод с заземлением, нельзя прокладывать по стене, сделанной из горючих материалов (например дерева), он должен проходить на некотором расстоянии от пожароопасной стены.

Такое, казалось бы, явно полезное и даже необходимое устройство сначала вызвало острую критику и учёных, и широкой общественности. В спор вступил и английский король Джордж (он же Георг) III, рассматривавший всё приходящее из мятежных американских колоний как покушение на свою власть. Когда уже почти все согласились с полезностью громоотводов, возник спор между американцами и англичанами: конец громоотвода должен быть заострённым или в виде шарика? Достоверный эксперимент поставить трудно. Разве что защитить два одинаковых, рядом стоящих дома молниеотводами с разными концами и смотреть, какой дом сгорит первым. Но в последнее время считается, что закруглённый конец эффективнее острого. А в Германии хотя и приняли идею, но некий доктор Реймарус из Гамбурга доказывал, что хорошее заземление может привести к взрыву, и потому до конца XIX века в этой стране встречались громоотводы с намеренно плохим заземлением.

Если дома среди старых вещей или на улице вам встретится загадочный объект, сфотографируйте его и пришлите снимок. Мы постараемся рассказать о назначении объекта и привести его название. Или же это сделает кто-то из читателей, увидев присланные вами фото в журнале.

Другие статьи из рубрики «Ответы и решения»

Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее