Полученное с помощью высокоскоростной камеры изображение показало работу громоотводов

Физик Марсело Саба, научный сотрудник Национального института космических исследований Бразилии (INPE), и аспирант Диего Рамон получили уникальное изображение удара молнии, показывающее детали соединения с близлежащими зданиями, благодаря высокоскоростной камере и счастливой случайности оказаться в нужном месте в нужное время.

Снимок появился на обложке номера журнала Geophysical Research Letters (GRL) от 28 декабря 2022 года, в котором опубликована статья, автором которой впервые выступил Саба.

«Снимок был сделан летним вечером в Сан-Жозе-дус-Кампусе [штат Сан-Паулу], когда отрицательно заряженная молния приближалась к Земле со скоростью 370 км/с. Когда она находилась в нескольких десятках метров от уровня земли, молниеотводы и высокие объекты на крышах близлежащих зданий произвели положительные восходящие разряды, которые конкурировали за связь с нисходящим ударом. Окончательное изображение, полученное до слияния, было получено за 25 тысячных долей секунды до того, как молния ударила в одно из зданий», — рассказывает Саба.

Он использовал камеру, снимающую 40 000 кадров в секунду. В замедленном режиме видео показывает, как ведут себя удары молнии и насколько опасными они могут быть, если система защиты не установлена должным образом: хотя поблизости находится более 30 молниеотводов, молния ударила не в них, а в дымоход на вершине одного из зданий.

«Ошибка при установке привела к тому, что этот участок остался незащищенным. Удар 30-тысячеамперного разряда нанес огромный ущерб», — поясняет ученый.

В среднем 20% всех ударов молнии связаны с электрическим разрядом между облаками и землей. Остальные 80% происходят внутри облаков. Почти все удары, которые касаются земли, являются разрядами между облаками и землей. Встречаются также удары вверх, но они редки и начинаются на вершине высоких сооружений, таких как горы, небоскребы, башни и антенны. Удары молнии также можно классифицировать как отрицательные или положительные в зависимости от заряда, передаваемого земле.

«Разряды молнии могут достигать 100 км и нести ток до 30 000 ампер, что эквивалентно току, потребляемому 30 000 100-ваттных лампочек за один раз. В некоторых случаях сила тока может достигать 300 000 ампер. Температура типичного удара молнии составляет 30 000 °C, что в пять раз превышает температуру поверхности Солнца», — отмечает Саба.

Все начинается с электризации облаков, объяснил он. Механизм плохо изучен, но в основном он заключается в трении между частицами льда, каплями воды и градом, что приводит к высвобождению зарядов и созданию поляризации между различными облаками, при этом разность электрических потенциалов составляет от 100 миллионов вольт до 1 миллиарда вольт.

«Помните, что грозовые облака — это огромные структуры. Низ находится на высоте 2-3 км от земли, верх может достигать 20 км в высоту и 10-20 км в диаметре», — делится специалист.

Разряды молнии разветвляются, потому что электрические заряды ищут путь наименьшего сопротивления, а не кратчайший путь, который был бы прямой линией. Путь наименьшего сопротивления, обычно извилистый, определяется различными электрическими свойствами атмосферы, которая неоднородна.

По словам ученых, удар молнии, состоящий из нескольких разрядов, может длиться до 2 секунд. Однако каждый разряд длится лишь доли миллисекунды.

Молниеотводы не притягивают и не отражают удары молний. Они также не «разбивают» облака, как считалось ранее. Они просто обеспечивают молнии легкий и безопасный путь к земле.

«Грозы чаще случаются во второй половине дня, чем утром, поэтому будьте осторожны при проведении мероприятий на открытом воздухе в летние дни. Если вы услышали гром, найдите укрытие, но ни в коем случае не под деревом или столбом и не под шаткой крышей», — предупреждает исследователь.

Эксклюзивный перевод

Фото: Диего Рамон / INPE

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Имплантируемые батареи, потребляющие кислород, помогают убить рак

510 Несмотря на десятилетия исследований и десятки миллиардов долларов, потраченных на исследования и лечение во …