Что может быть после удара молнии. Как спастись от удара молнии. Может ли человек выжить после удара молнии
После этой телепередачи “Новостей” с популярностью высоковольтников не могли соперничать даже поп-звезды. Всем хотелось знать, правда ли, что после удара молнии гражданин Китая грохнулся на землю, быстро вскочил, отряхнулся и хотел было двинуться дальше, но вторая молния сбила его с ног еще раз и опять без смертельного исхода. Похожих историй немало. В популярных книжках и журналах вам расскажут о массовом поражении футболистов на стадионе, пассажиров на автобусной остановке, едва ли не целого стада коров на пастбище. Истории жуткие. Десяток человек в больнице. Но в больнице же, - не на кладбище. Может быть опасность молнии сильно преувеличена, если человек в состоянии выдержать ее прямое воздействие? Только кто сказал, что воздействие прямое? Чаще всего это не так.
Разряд молнии сопровождается сильным электрическим током. Даже у средней по силе молнии он близок к 30 000 А, а у мощнейшей едва ли не на порядок больше. В конечном итоге этот ток растекается в грунте по всему объему Земли. Любой молниеприемник обязательно заземляют. Для этого у молниеотвода монтируют заземлитель . Его образует один или несколько подземных заземляющих электродов, вертикальных или горизонтальных. С металлических электродов ток попадает в землю, где, как в любом проводнике, действует закон Ома. Произведение тока на сопротивление дает напряжение, в данном случае напряжение на заземлителе:
Выражение вроде бы привычное, но все-таки не совсем, потому что речь идет о напряжении в земле, которое принято считать нулевым. Ведь для того и заземляют, чтобы не попасть под напряжение. А тут получается с ног на голову, причем не в переносном смысле, а в самом что ни на есть прямом. Напряжение действует на человека через ноги, нормально и твердо стоящие на земле. Такое требует объяснения. И начинать надо с самого простого. Насколько хорошим проводником считается грунт? Ответ кажется очевидным, - безусловно хорошим, если электрики и специалисты по технике безопасности всегда говорят о заземлении. В науке и технике привыкли к конкретным оценкам. Слова много-мало, хорошо-плохо сути дела не поясняют. Качество проводников оценивается их удельным сопротивлением. У хорошего грунта оно близко к 100 Ом*м - в миллиард раз больше, чем у черной стали! Сопоставление более чем убедительное. Выручает очень большой объем, по которому растекается в грунте ток молнии.
Не хочу, чтобы читатель поймал меня на качественном описании и потому сразу перейду к количественным оценкам. Для этого вместо привычного напряжения полезно воспользоваться еще одним параметром из школьной физики. Речь пойдет о напряженности электрического поля. Так называют величину падения напряжения в какой-то среде на единице длины, например, падение напряжения в грунте на длине 1 м. Кстати, длина 1 м - это примерная длина шага взрослого человека. Помните, напряженность измеряют в вольтах на метр. Если электрическое поле в грунте E гр равно 1 В/м, между ногами человека на длине l = 1 м будет действовать напряжение
Время оценить электрическое поле тока молнии в грунте. Представим, что она ударила в стержневой молниеотвод, заземлитель которого выполнен в виде полусферы диаметром d= 0,5 м (кастрюля или казан для плова средних размеров) и закопан в грунт, как это показано на рис. 1. Ток молнии I М будет симметрично стекать с поверхности металлической полусферы, где его плотность составит
Для средней по силе молнии с током 30 000 А в нашем случае получается j M ≈ 7,6×10 4 А/м 2 . Дальше полная аналогия с законом Ома. Чтобы получить напряженность в грунте E гр, надо умножить плотность тока на удельное сопротивление грунта ρ.
Если даже ориентироваться на высоко проводящий грунт (ρ ≈ 100 Ом*м), получается весьма впечатляющая величина 7 600 000 В/м. Напряжение на длине шага 1 м составит здесь почти восемь миллионов вольт. Трудно предположить, чтобы телевизионному китайцу удалось перенести такое без вреда для здоровья. Скорее всего, второй молнии не потребовалось бы.
Величина, которая здесь получена, называется специалистами шаговым напряжением (говорят еще - напряжение шага). Важно понимать, как она меняется в окрестности места удара молнии. Если грунт везде одинаковый, все определяется плотностью тока молнии. По мере удаления от полусферического заземлителя поверхность, через которую протекает ток в силу симметрии так и останется полусферической. а ее радиус r будет непрерывно нарастать. Вместе с ним увеличится площадь полусферической поверхности, "заполненной" током, и соответственно снизится его плотность.
Напряженность электрического поля тоже начнет быстро снижаться
На расстоянии r = 10 м от начальных миллионов в нашем примере останется чуть меньше 5 000 В/м. Это тоже чувствительно, но, как правило, не смертельно, потому что время действия высокого напряжения, как и длительность тока молнии, едва ли больше 0,1 миллисекунды. Высоковольтная подножка может легко сбить с ног, но сил, чтобы подняться, у человека скорее всего хватит.
Если читателю не надоели цифры и он добрался до этой строчки, дальше ему будет легко понять откуда взялась старая рекомендация не прятаться от грозы под большими деревьями. Из-за значительной высоты удар молнии в них наиболее вероятен. При ударе ток потечет по корневой системе дерева как по заземлителю. Вплотную с корнями электрическое поле особенно велико. Ясно, что стоять здесь не рекомендуется, сидеть и особенно лежать тоже, потому что длина человека вдвое больше длины его шага.
Если еще раз вернуться к цифрам, то надо признать, что они нисколько не завышены. Ток молнии даже в 100 000 А особой редкостью не назовешь, да и удельное сопротивление грунта может быть в десятки раз больше использованного в оценках. По этой причине опасное для жизни шаговое напряжение может удерживаться на достаточно большом расстоянии от точки удара молнии. Наконец, во внимание надо принять форму заземляющего электрода. Все оценки выше были сделаны для полусферического заземлителя. Его электрическое поле, как видно из приведенных формул, убывает очень быстро, - обратно пропорционально квадрату расстояния. Чаще же заземлители монтируют из протяженных шин или стержней, мало похожих на полусферу. Их электрическое поле убывает намного медленнее. В результате радиус опасного знакомства с молнией очень заметно увеличивается, иногда, до многих десятков метров. Так объясняют массовые поражения людей на пляже или на футбольном поле.
Перед вами результаты расчета шагового напряжения для типового заземляющего устройства, что рекомендован отечественным нормативом по молниезащите. Он состоит из горизонтальной шины длиной 10 м и трех вертикальных стержней по 5 м - два по краям шины и один у середины. Удельное сопротивление грунта 1000 Ом*м (неувлажненный песок), ток молнии 100 кА. Это мощная молния - у 98% грозовых разрядов ток меньше. Цифры на графике впечатляющие - сотни киловольт непосредственно у заземлителя, свыше 70 кВ на расстоянии 15 м и не меньше 10 кВ на расстоянии 40 м.
Когда в Москве восстанавливали храм Христа Спасителя, проектировщики учли, что при его значительной высоте надо ожидать практически ежегодного удара молнии. Не исключено, что этот удар произойдет в праздничный день, при большом стечении народа на паперти. Чтобы гарантировать безопасность прихожан, пришлось обеспечивать растекание тока молнии по очень разветвленной системе подземных шин, минимизировав тем самым шаговые напряжения.
Сильное электрическое поле в грунте несет еще одну неприятность. Когда напряженность поля поднимается до 1 МВ/м, в земле начинается ионизация. В определенных условиях это приводит к росту плазменного канала, который скользит вдоль поверхности грунта, слегка зарываясь в него. Каналы (а их может быть несколько, как на этой фотографии, полученной в лаборатории) могут продвигаться от места ввода тока молнии
на десятки метров. Фактически их надо рассматривать как продолжение молнии, только не в воздухе, а вдоль поверхности земли. Надо сказать, что они не становятся от этого менее опасными, потому что ток в канале составляет десятки процентов от тока молнии, а температура заведомо выше 6000 0 . Надеюсь, читателю не потребуется большого воображения, чтобы представить себе последствия контакта такого канала с зоной протечек топлива на нефтеналивной эстакаде или с подземным кабелем, например, телефонным либо управляющим микроэлектронной системой.
В засушливый 2010 г центральное телевидение передавало репортаж из полностью сгоревшей в грозу деревни в Омской области. Московская корреспондентка поинтересовалась у деревенских бабушек: “Почему не гасили?”. Те ответили хором; “Страшно было - стрелы огненные по земле ползали”. Взгляните еще раз на снимок. Правда, похоже? Опасались бабушки не напрасно. Электрическое поле у искровых каналов мало чем отличается от поля у металлических шин. Сближение с ними легко может закончиться гибелью.
Представленного достаточно, чтобы убедиться в изобретательности молнии. Вы устроили надежную защиту сверху при помощи молниеотводов, а она прорывается к вам обходным маневром, прокладывая себе путь вдоль поверхности земли. Вот почему практически все популярные статьи заканчиваются обращением не забывать о профессионалах. С грозными явлениями природы шутить рискованно и относится к ним легкомысленно недопустимо.
Для человека вероятность получить удар молнией в любой год составляет один шанс на 300 тысяч. И хотя 90 процентов людей после этого выживают, на их телах навсегда остается шрам от электрического разряда в виде фигур Лихтенберга. Но это далеко не все, что происходит во время удара молнией.
Молния может нагреть окружающий воздух до 27 760 градусов по Цельсию - что в пять раз превышает температуру Солнца - и содержать до одного миллиарда вольт. Страшно даже представить, что такое количество энергии может сделать с человеческим телом.
Когда электрический заряд попадает в тело, он замыкает небольшие электрические сигналы, которые управляют сердцем, легкими и нервной системой. Это может привести к остановке сердца, судорогам, повреждению мозга и позвоночника, амнезии.
Вспышка света и электричества может навредить глазам.
Например, могут образоваться дыры в сетчатке глаза, катаракта и помутнение хрусталика.
У мужчин удар молнии может вызвать импотенцию.
По мере того как молния движется по человеческому телу к поверхности, она может вывести эритроциты из капилляров ближе к эпидермису. То есть появляется синяк.
И синяки эти образуются в виде ранее упомянутых фигур Лихтенберга.
От молнии также нагревается любой металл на человеке, что вызывает ожоги третьей степени.
Моментально испаряется пот или любая другая жидкость на теле. Иногда удар молнии срывает с человека одежду и обувь.
24-летнего электрика Уинстона Кемпа ударила молния в 2011 году. «Я выбежал на улицу спасать тыквы от дождя. Понял только, что молния ударила у соседей, было очень ярко и громко».
«Я ничего не почувствовал. Вернулся в дом, как будто ничего и не было. Только немного рука болела».
«Где-то через час я и увидел отметины на руке. На следующий день отметины продолжали формироваться».
«Они продолжали расти на протяжении всей недели».
В США молния бьет 25 миллионов раз в год.
На траве молния также оставляет следы.
Фигуры Лихтенберга были названы в честь немецкого ученого Георга Кристофа Лихтенберга, впервые описавшего электрические фигуры.
Удар молнии может привести к травмам и даже к смерти в течение нескольких миллисекунд.
Как показывают эти фото, пораженные молнией люди получают уникальную маркировку, известную как фигура Лихтенберга или цветы молнии.
В то время как один разряд имеет 100 миллионов вольт и обладает способностью поражать внутренние органы, некоторые жертвы испытывают так называемый «эффект всплеска», когда электричество проходит по поверхности кожи человека.
В таких случаях оставшиеся в живых получают временные узоры, которые, как считается, являются результатом разорванных капилляров.
7 ФОТО
1. Эта женщина, имя которой неизвестно, осталась с «узором», известным как «фигура Лихтенберга», которая является результатом удара молнии на коже.
2. Человек демонстрирует шрам который простирается от его шеи и плеч до его нижней части спины. По данным британского медицинского журнала, шансы на поражение молнией составляют примерно один на 10 миллионов.
3. Болезненный красный след, проходящий через руку руку оставшегося в живых от удара молнии (имя и источник неизвестны).
4. Один из оставшихся в живых от удара молнии (имя и источник неизвестен).
5. Узор возникает, когда электроны от молнии врезаются в эпидермис.
6. Таким образом, пораженной остается только кожа, а не внутренние органы.
7. Но такой эффект возникает только тогда, когда удар молнии проходит по поверхности кожи человека.
Погибших от грозовых разрядов. Ученые исследует причины и условия их возникновения, разрабатывают тактику поведения во время грозы. Однако статистика молний по-прежнему фиксирует высокую степень травматизма и смертность от электрических разрядов.
Как образуется разряд
Молния – это мощный разряд электричества, который обычно образовывается во время грозы, сопровождается громом и проявляется яркой вспышкой. Сила молнии достигает от 10 до 500 тыс. ампер, а напряжение – от 10 млн. до 1 млрд. вольт. Такой разряд причиняет серьезный вред вплоть до гибели пострадавшего. Статистика молний информирует о 2000 грозовых явлений происходящих ежедневно по всему миру.
Природа молнии – облачный пар из воды, охлаждается и застывает в виде кристаллов изо льда. Воздушные потоки поднимают маленькие льдинки вверх и сталкивают их с более крупными образованиями, которые стремятся осесть внизу. Процесс столкновения сопровождается выделением электрических разрядов – от мелких элементов «+», а от крупных льдинок «-». При большом скоплении образуется участок с повышенным уровнем концентрации ионов.
Когда разность между заряженными частицами становится большой, то в облаке происходит удар молнии. Повышенная концентрация ионов возникает в дождевых тучах кучевого или слоистого типа, при извержении , торнадо ) и пустынных бурях.
Разновидность природных стихий
Статистика молний описывает несколько разных разрядов, которые отличают по тому, как они бьют и в какое место. Известные виды молний:
- Линейная . Раскат на небе выглядит как перевернутое дерево с главным каналом и короткими отхождениями. Длина разряда не менее 20 км. Силы удара около 20 тыс. ампер. Скорость разряда достигает 148–150 км/час.
- Жемчужная . Она является продолжением линейного разряда. Однако такая молния в небе выглядит как драгоценные бусы, находящиеся на определенном расстоянии друг от друга. Подобные проявления встречаются крайне редко. Статистика смертей от разрядов подобного типа не ведется.
- Молния внутри облака . Разряды сопровождаются изменением магнитного и электрического поля и радиоволнового излучения. Может ли попасть такая молния в самолет? Да, если он наэлектризован. При попадании разряда в борт может произойти . Подобные разряды обычно встречаются ближе к экватору.
- Молния на земле. Разряд образуется в несколько этапов. Статистика молний показывает, что основная причина их образования заключается в быстрой ионизации воздуха. Частицы набирают скорость из-за действия электрического поля и сталкиваются с воздушными потоками, создавая стримеры – лавины электронов. Они образовывают термоизолированный разряд, который достигает поверхность, обходя различные преграды со скоростью 50 тыс. км/сек. После полного прохождения пути свет разряда тускнеет. Второй этап заключается в повторном прохождении траектории. Окончательный разряд будет самым ярким и сильным. Канал электрического образования имеет температуру – 25 тыс. градусов. Последствия после удара молнии очень разрушительны из-за ее продолжительности.
- Шаровая молния. Она опасна своей непредсказуемостью. Как выглядит шаровая молния? Одни утверждают, что она белая или желтая, вплоть до яркого зеленого цвета, другие говорят о черном оттенке. Она появляется из-за большого скопления энергии в облаке и может быть продолжением первоначального электрического разряда. Статистика смертей от шаровой молнии в России не ведется.
- Молния-спрайт . Она была открыта в конце 80 годов. Отличается высотой от 50 до 128 км и диаметром до 100 км. Вспышка электрического разряда выглядит как столб света расположенный вертикально. Часто проявляется в группе и имеет красный цвет.
Если цвет электрических разрядов различается, то запах молнии одинаков. В воздухе ощущается серный и озоновый аромат.
Почему молния сверкает? Из-за высокого напряжения между ионами происходит мини взрыв. Как следствие, разряд подсвечивается изнутри.
Какая статистика попадания молний в человека? Ежегодно поступают данные о травмировании 240 тыс. человек.
Способы проявления
Образование разряда всегда сопровождается звуковым эффектом. Молния без грома физически не может существовать. Иногда в природе можно наблюдать зарницу – когда грозовое облако находится на большом расстоянии от земли и звук просто не доходит.
Статистика ударов молнии сообщает о том, что возможность поражения человека составляет – 1: 600 тыс.
Степень поражения
Существует четыре степени тяжести:
- Средняя . Проявляется краткосрочными судорогами, с дыхательным и сердечным нарушением, но без потери сознания. Если молния ударила в человека, то на его теле остаются глубокие ожоги и мышечные разрывы.
- Тяжелая . Проявляется сильными судорожными сокращениями, потерей сознания, нарушением сердечной и дыхательной функции.
- Очень тяжелая . Проявляется потерей сознания, требует проведения сердечно-легочной реанимации.
- Мгновенная смерть .
Статистика смертей от ударов молнии неутешительна. По данным Национальной метеорологической службы мужчины погибали в 80% случаев. Большинство случаев связано с пребыванием людей на воде, когда бушевала гроза.
Может ли молния ударить в человека, который спрятался под деревом? Да, деревья притягивают электрический разряд.
Действия в экстренной ситуации
Что делать, если в человека ударила молния? Необходимо вызвать скорую и провести сердечно-легочную реанимацию. Позже медики проведут комплекс мероприятий по спасению. При необходимости интубируют трахеи, предоставят кислородную маску, введут седативные средства внутривенно (диазепам, морфин или кетамин), наложат повязку на ожоги.
Известны ли случаи выживания людей? Статистика ударов молнии в человека зафиксировала американского рейнджера, который выжил после семи прямых попаданий.
Никто до сих пор не знает, почему молния ударяет в человека. Если разряд попал в голову, то человек умирает сразу. После поражения других участков тела обычно остаются шрамы причудливой формы.
От молнии в России фиксировала мгновенную гибель людей, которые пользовались мобильными во время грозы. По неофициальным данным в России ежегодно погибает около 550 человек.
В одно место два раза не бьет
Красивое природное явление может быть опасным не только на открытом пространстве, но и в жилом доме. Когда за окном гром и молния, самое время задуматься о собственной безопасности.
Может ли молния ударить через окно? Если оно закрыто, то не может. Попадание в дом происходит через электрические коммуникации и вентиляционные отверстия. Иногда достаточно небольшого сквозняка, чтобы шаровая молния влетела в дом. Как она поведет себя – предсказать невозможно.
Что делать при молнии? К ней нельзя приближаться и поворачиваться спиной. При возможности нужно уйти в сторону с траектории полета. Запрещено также кидать в нее какие-либо предметы.
Лучшая защита от молнии – укрытие на месте с небольшим контактом с землей. Желательно использовать изоляционные материалы типа камня, палатки или рюкзака. Нужно уйти от деревьев, высоких конструкций из металла. На дом следует установить громоотвод и не пользоваться бытовыми приборами во время грозы.
Называют сильнейшие электрические заряды, идущие по траектории от объекта номер один (грозовая туча) к объекту номер два, обычно представляющим собой предмет с противоположным электрическим зарядом. Двигаясь по траектории меньшего сопротивления, обычно ударяет в предметы, выступающие над земной поверхностью.
Последствия от удара молнии
Удары молнии являются чрезвычайными происшествиями. Специалистами зарегистрировано большое количество смертей в результате этого природного катаклизма. Последствия от такого для человека в несколько раз превышают воздействие на организм обыкновенного удара . Но все же выживших очень много. Разряд тока имеет огромную температуру (около 30 000 °С), но воздействие ее мгновенное.
В момент поражения током молнии можно наблюдать такие же результаты, как и во время получения заряда от электрического тока. Происходит моментальная потеря сознания, может остановиться дыхание и биение сердца. Возможны судороги и выход рвотных масс.
Обыкновенно такой мощный заряд электрического тока как удар молнии является смертельным для человека.
То, что некоторые остаются живы после удара молнией, можно объяснить повышенной индивидуальной сопротивляемостью организма к воздействиям тока.
Способы защиты от удара молнией
Поиск укрытия. Лучшим убежищем будет являться машина или здание с громоотводом. Если поблизости этих объектов нет, то стоит соблюдать несколько правил: а) прятаться в месте, где не существует угроза затопления; б) при нахождении в лесу нужно выбрать самое низкое дерево.
Избегание опасного местонахождения. Следует помнить - открытые поверхности становятся главным источником опасности. Также не следует делать привал около водоемов и любых металлических конструкций.
Одним из самых надежных приборов защиты от молнии является громоотвод.
Удар молнии - огромное испытание для любого живого организма, и в большинстве случаев он ведет к летальному исходу, однако процент выживших довольно высок. В момент попадания молнии в тело человека создается сильнейший, но краткосрочный заряд тока. Если в процессе прохождения через организм человека электрический ток не заденет жизненно важных органов (легкие, сердце, спинной и головной мозг), то шанс на выживание довольно высок.
Молния неуловима. Она мелькнет на мгновение четкой искрой, озарив хмурое небо, и пропадет, чтобы нанести следующий удар столь же неожиданно. По крайней мере, людям так кажется.
Если рядовой обыватель и вознамерится когда-то попытаться предсказать, где и в какой момент ударит молния, то сомнительно, что у него что-то выйдет путное.
Другое дело наука. Здесь можно привлечь статистику, которая, как известно, знает все, соответствующую аппаратуру, глубокомысленные расчеты… и точно так же промахнуться.
А фотографу, решившему запечатлеть разряд молнии, да еще на определенном фоне? Понятно, нужно просто ждать. Установить камеру, штатив, защиту от дождя и просто сесть в ожидании сначала грозы, затем - молнии и успеть все это запечатлеть. В общем, почти так, за исключением такой мелочи, как место. Оно должно быть выбрано заранее и с высокой вероятностью попадания молнии. Выдержка на камерах должна быть не менее тридцати секунд, да и меры предосторожности важно соблюсти.
Что обычно делает профессиональный фотограф, чтобы сфотографировать молнию? Правильно, так же как и ученые, обращается к статистике. Собрать информацию о том, где чаще грозы и бури, не так сложно.
Аналогично можно установить и объекты, в которые чаще всего молния. Дело в том, что молнии бьют во вполне определенные объекты с завидным постоянством.
Это связано с расположением объекта, наличием молниеотвода, а также достаточно часто с близостью подземных вод. Таким образом, вероятность события значительно возрастает. Хотя никаких гарантий природа, как известно, не дает.
Так есть ли возможность предсказать разряд молнии? Определенная вероятность существует. Как уже говорилось, чаще всего молния ударяет в высокие объекты, в особенности, оснащенные эффективными молниеотводами. Причина этому очевидна. Наличие молниеотвода позволяет определенным образом, упорядоченным положительным зарядам грозовой тучи разрядиться на отрицательный электрод, образованный заземлением молниеотвода.
Вероятность предсказанного разряда может достигать 30–40% при условии, что во время предстоящей грозы образуются грозовые тучи с положительным зарядом.
Впрочем, если полностью доверять статистике, то именно положительно заряженные тучи дают наиболее мощный разряд и представляют серьезную угрозу, поскольку пожары чаще всего возникают именно от удара положительной молнии. Та же картина наблюдается и при лесных пожарах.
Впрочем, при столкновении разно заряженных грозовых туч иногда наблюдается абсолютно непредсказуемое зрелище.