Атмосферное электричество – молнии в небе

Гром и молния – таинственные и грозные явления природы. Они с давних лет вызывают у человека чувство страха. Не даром с ними связано множество древних мифов и легенд. Например такие, которые связанные с древним богом греков – Зевсом. Он был громовержцем и часто пускал в ход молнию расправляясь со своими противниками или наказывая недостойных. Эти молнии выковали ему – Титаны. В течении человеческой истории молнии неоднократно убивали людей. Молнии доставили много неприятностей парусным судам уничтожая их, потом клёпанным стальным судам, потом электрическим кабелям и проводам, самолётам и наконец в наше время уже и космическим аппаратам. Так вот, что же такое молния? Может ли человек её приручить?

Каждое грозовое облако висящее над нами, это потенциальная неприятность несущая грозовой разряд и сейчас ученые внимательно изучают это странное явление, которое продолжается всего лишь микросекунды. В России существует всего две лаборатории, открытый полигон на Истре и круглогодичный действующий закрытый – Московский энергетический институт.

В среднем каждый квадратный километр нашей планеты, молния поражает шесть раз в год. И так продолжается тысячи и миллионы лет, более того, есть даже теория, что именно электрическим разрядом мы обязаны жизни на нашей планете. Под действием молнии на заре жизни нашей планеты образовались сложные органические молекулы давшие начало жизни. Так что же такое молния?

Молния это гигантский искровой разряд, который возникает в результате получения сильных электрических полей в атмосфере, когда прочность воздуха становится недостаточной для электрических полей, то возникает искра в виде молнии. С точки зрения электротехники, Земля представляет собой большой конденсатор, верхняя обкладка это ионосфера положительно заряженная и отрицательно заряженная поверхность земли. В таком сферическом конденсаторе происходят процессы разрядки, зарядки с помощью молниевых разрядов. Наша планета удивительная природная электрическая машина, солнечный ветер, магнитное поле, вращение, движение воды в океанах и воздуха в атмосфере – всё это обеспечивает её работой. Частички воды, пара или льда в облаках, пыль и песок во время песчаных бурь – все эти аэрозоли электризуются от трения. Трение это такой процесс, при котором, даже электрический кабель ввгнг во время высокого напряжения может нагреваться. «Колыбелью» молнии является грозовое облако в нижних слоях атмосферы, в так называемой тропосфере, оно представляет собой что-то вроде слоёного пирога, снизу отрицательно заряженное облако, сверху положительное и так может быть несколько раз. Разряд пробивает из облака в облако, либо и облака в землю, причём длина канала молнии может колебаться от одного до 10 километров, а время её существования до двух секунд. Молнии есть и на других планетах – Юпитере, Венере, то есть там где есть облака, но до сих пор весь жизненный цикл молнии, её рождение, жизнь, смерть от начала и до конца не смогли воссоздать в лаборатории.

Катастрофы вызванные молниями это вовсе не дела минувших дней, самая тяжелая авиационная катастрофа, вызванная молнией, произошла 8 декабря 1963 года над Эклтоном в штате Мэрилэнд, когда попавшая в самолет молния проникла в резервный бак горючего и самолет взорвался, погибло 82 человека. Эта катастрофа стала вызовом для всех авиаконструкторов, после этой трагедии в проекты самолетов были внесены изменения и современные авиалайнеры теперь достаточно хорошо защищены от удара молнией.

Ещё одна катастрофа связанная с ударом молнии стал Нью-Йоркский Блэкаут (Blackout) 1977 года. Весь город сразу погрузился во тьму и аэропорт конечно, только сигнальные маячки оставались святиться на небоскребе Эмпайр Стейт Билдинг (Empire State Building) и на печально в последствии известном Ворлд Трейд Центре (World Trade Center). Газета Ньюсуик (Newsweek) опубликовала немного позднее интересный диалог между диспетчером аэропорта и пилотом прилетавшего самолёта, когда пилот спрашивал: «а куда делся Нью-Йорк?», диспетчер ему ответил «Лети в Филадельфию!», «но у меня клубника на борту, что мне с ней делать?», «а ты её съешь!». Система в тот момент работала на пределе, когда отключилась кабельная линия от тока, возник дефицит электроэнергии, сработал «эффект домино», одна за другой стали отключаться другие кабельные линии, в том числе электрический кабель сип. В результате, примерно на сутки Нью-Йорк со всеми пригородами погрузился во тьму. Тогда, ущерб от одной молнии составил 1 миллиард долларов.

Первым ученым, который решил серьезно изучать молнию, а заодно и защиту от неё, стал выдающийся американский ученый и дипломат Бенджамин Франклин. В 1750 году Франклин опубликовал работу, в которой предложил провести эксперимент – запустить воздушного змея во время грозы. Таким образом был открыт громоотвод. Со времен Франклина приборы для опытов стали более хитроумными, но молния продолжает задавать много вопросов.

Люди украли у богов огонь, забрались на Олимп, но тайны молнии во многом остаются нераскрытыми, например шаровой молнии. Сможет ли человек познать природу молнии, поставить её себе на службу и могут ли учёные снова с успехом идти на грозу, это покажут только последующие исследования.