Грозовое облако
Грозовое облако образуется в жаркий день — когда воздух у поверхности земли сильно прогрет и насыщен водяными парами.
Происходит мощная конвекция: потоки нагретого влажного воздуха устремляются вверх. Подъем воздушных масс еще больше усилится, если ветер пригонит холодный воздух. Стелющиеся по земле массы холодного воздуха поддвигаются под нагретую воздушную массу и приподнимают ее вверх. Недаром именно на холодных атмосферных фронтах часто образуются кучево-дождевые облака, становящиеся грозовыми облаками.
В появлении и развитии грозового облака (тучи) можно четко различить четыре последовательных этапа.
Первый этап — предгрозье.
С утра жарко и душно, стоит полная тишина. «Парит! Быть грозе» — уверенно предсказывают бывалые люди. На данном этапе происходит зарождение грозового облака.
Второй этап — начальное развитие грозового облака.
Воздух становится более влажным, в нем будто разливается слабый туман. В вышине возникает, растет, постепенно темнеет кучево-дождевое облако, превращаясь в тучу. Увеличивающаяся туча закрывает солнце, и все вокруг сразу становится мрачным, устрашающим. Возникает теплый ветер, поднимающий вверх сухие листья.
Третий этап — зрелое грозовое облако.
Сверху из облака устремляются к земле мощные потоки холодного воздуха. Потоки холодного воздуха ударяются о поверхность земли и порождают пылевые вихри. И тут же начинается сильный дождь, а иногда и град. Сверкают молнии, гремит гром.
Четвертый этап — разрушение грозового облака.
Грозовое облако заметно уменьшилось, начало разрушаться. Его вершина вытянулась горизонтально. Дождь ослабел, ветер заметно стих. Еще немного, и в просветах туч появляется солнце. Вся природа постепенно оживает. Остатки тучи уходят вдаль. В воздухе необычайная свежесть.
Три этапа жизни грозового облака (начальное развитие, полноценное развитие, разрушение) схематически показаны на рис.
На этапе начального развития (позиция 1) наблюдаются мощные восходящие потоки воздуха под облаком и внутри него. Содержащиеся в воздушных восходящих потоках водяные пары, начиная с высоты Н (уровня конденсации) начинают конденсироваться. Процесс конденсации продолжается при дальнейшем подъеме воздушных масс, вследствие чего облако быстро растет в высоту. По мере подъема скорость восходящих потоков внутри облака возрастает. Обратим внимание на приток с боков холодного воздуха, окружающего облако. Впрочем, все это совершается в вышине, а земной наблюдатель видит лишь постепенно разрастающееся и приобретающее все более темный цвет облако и, кроме того, ощущает горизонтальные потоки ветра. Это приповерхностный воздух устремляется под тучу — в область пониженного давления, образовавшуюся в результате подъема воздушных масс. Если под формирующуюся тучу проникнет откуда- нибудь с водоема холодный воздух, то будет происходить некоторое охлаждение начавших подниматься вверх влажных воздушных масс — в результате может возникнуть легкая туманная дымка. Мощные восходящие потоки воздуха (значительно более мощные, чем в случае обычного кучевого облака) обусловливают сильный рост грозового облака в высоту. Верхняя граница облака оказывается на высоте 10—15 км; она может достигать 20 км. На таких высотах восходящие воздушные потоки постепенно затухают. Там образуются скопления ледяных кристаллов, которые начинают падать сквозь облако вниз, увлекая за собой некоторое количество холодного воздуха. Нисходящий холодный воздушный поток, выходя из облака, мощно ударяет по поверхности земли, появляется сильный порывистый приповерхностный ветер с пылевыми вихрями. Одновременно из облака начинаются интенсивные осадки.
Важно отметить, что возникший у вершины грозового облака нисходящий поток холодного воздуха, попадая в нижние «этажи» облака, не затухает, а напротив, усиливается.
Таким образом, наблюдается довольно сложная картина — наряду с восходящими потоками воздуха, нагретого у поверхности земли, существуют нисходящие потоки воздуха, охладившегося в верхней части облака. Такая картина соответствует созревшему грозовому облаку (позиция 2 на рис.).
Падающие вниз сквозь грозовое облако воздушные массы, вызывая ливень и, возможно, град, гасят встречные восходящие потоки воздуха. А это означает, что грозовое облако начинает разрушаться — вслед за этапом зрелости быстро наступает этап разрушения тучи (позиция 3 на рис.). Теперь внутри грозового облака существуют только нисходящие воздушные потоки. Постепенно деятельность ветра прекращается, дождь стихает. Туча буквально на глазах «худеет», ее вершина вытягивается по направлению ветра, напоминая наковальню.
Молния: больше вопросов, чем ответов
Доктор биологических наук, кандидат физико-математических наук К. БОГДАНОВ.
В каждый момент времени в разных точках Земли сверкают молнии более 2000 гроз. В каждую секунду около 50 молний ударяются в поверхность земли, и в среднем каждый ее квадратный километр молния поражает шесть раз за год. Еще Б. Франклин показал, что молнии, бьющие по земле из грозовых облаков, — это электрические разряды, переносящие на нее отрицательный заряд величиной несколько десятков кулон, а амплитуда тока при ударе молнии составляет от 20 до 100 кА. Скоростная фотосъемка показала, что разряд молнии длится несколько десятых долей секунды и состоит из нескольких еще более коротких разрядов. Молнии издавна интересуют ученых, но и в наше время об их природе мы знаем лишь немного больше, чем 250 лет тому назад, хотя смогли их обнаружить даже на других планетах.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Способность электризации трением различных материалов. Материал из трущейся пары, находящийся выше в таблице, заряжается положительно, а ниже — отрицательно.
Отрицательно заряженный низ облака поляризует поверхность Земли под собой так, что она заряжается положительно, и, кода появляются условия для электрического пробоя, возникает разряд молнии.
Распределение частоты гроз по поверхности суши и океанов. Самые темные места на карте соответствуют частотам не более 0,1 грозы в год на квадратный километр, а самые светлые — более 50.
Зонт с громоотводом. Модель продавалась в XIX веке и пользовалась спросом.
Выстрел жидкостью или лазером по грозовой туче, нависшей над стадионом, уводит разряд молнии в сторону.
Несколько разрядов молний, вызванных пуском ракеты в грозовую тучу. Левая вертикальная прямая — след ракеты.
Крупный «ветвистый» фульгурит весом 7,3 кг, найденный автором на окраине Москвы.
Полые цилиндрические фрагменты фульгурита, образованные из оплавленного песка.
Белый фульгурит из Техаса.
Молния — вечный источник подзарядки электрического поля Земли . В начале XX века с помощью атмосферных зондов измерили электрическое поле Земли. Его напряженность у поверхности оказалась равной примерно 100 В/м, что соответствует суммарному заряду планеты около 400 000 Кл. Переносчиком зарядов в атмосфере Земли служат ионы, концентрация которых увеличивается с высотой и достигает максимума на высоте 50 км, где под действием космического излучения образовался электропроводящий слой — ионосфера. Поэтому электрическое поле Земли — это поле сферического конденсатора с приложенным напряжением около 400 кВ. Под действием этого напряжения из верхних слоев в нижние все время течет ток силой 2-4 кА, плотность которого составляет 1-2 . 10 -12 А/м 2 , и выделяется энергия до 1,5 ГВт. И это электрическое поле исчезло бы, если бы не было молний! Поэтому в хорошую погоду электрический конденсатор — Земля — разряжается, а при грозе заряжается.
Человек не чувствует электрического поля Земли, так как его тело — хороший проводник. Поэтому заряд Земли находится и на поверхности тела человека, локально искажая электрическое поле. Под грозовым облаком плотность наведенных на земле положительных зарядов может значительно возрастать, а напряженность электрического поля — превышать 100 кВ/м, в 1000 раз больше ее значения в хорошую погоду. В результате во столько же раз увеличивается положительный заряд каждого волоска на голове человека, стоящего под грозовой тучей, и они, отталкиваясь друг от друга, встают дыбом.
Электризация — удаление «заряженной» пыли. Чтобы понять, как облако разделяет электрические заряды, вспомним, что такое электризация. Легче всего зарядить тело, потерев его о другое. Электризация трением — самый старый способ получения электрических зарядов. Само слово «электрон» в переводе с греческого на русский означает янтарь, так как янтарь всегда заряжался отрицательно при трении о шерсть или шелк. Величина заряда и его знак зависят от материалов трущихся тел.
Считается, что тело, до того как его стали тереть о другое, электронейтрально. Действительно, если оставить заряженное тело в воздухе, то к нему начнут прилипать противоположно заряженные частицы пыли и ионы. Таким образом, на поверхности любого тела находится слой «заряженной» пыли, нейтрализующий заряд тела. Поэтому электризация трением — это процесс частичного снятия «заряженной» пыли с обоих тел. При этом результат будет зависеть от того, на сколько лучше или хуже снимается «заряженная» пыль с трущихся тел.
Облако — фабрика по производству электрических зарядов. Трудно представить, что в облаке находится пара материалов из перечисленных в таблице. Однако на телах может оказаться различная «заряженная» пыль, даже если они сделаны из одного того же материала, — достаточно, чтобы микроструктура поверхности отличалась. Например, при трении гладкого тела о шероховатое оба будут электризовываться.
Грозовое облако — это огромное количество пара, часть которого конденсировалось в виде мельчайших капелек или льдинок. Верх грозового облака может находиться на высоте 6-7 км, а низ нависать над землей на высоте 0,5-1 км. Выше 3-4 км облака состоят из льдинок разного размера, так как температура там всегда ниже нуля. Эти льдинки находятся в постоянном движении, вызванном восходящими потоками теплого воздуха от нагретой поверхности земли. Мелкие льдинки легче, чем крупные, увлекаются восходящими потоками воздуха. Поэтому «шустрые» мелкие льдинки, двигаясь в верхнюю часть облака, все время сталкиваются с крупными. При каждом таком столкновении происходит электризация, при которой крупные льдинки заряжаются отрицательно, а мелкие — положительно. Со временем положительно заряженные мелкие льдинки оказываются в верхней части облака, а отрицательно заряженные крупные — внизу. Другими словами, верхушка грозы заряжена положительно, а низ — отрицательно. Все готово для разряда молнии, при котором происходит пробой воздуха и отрицательный заряд с нижней части грозовой тучи перетекает на Землю.
Молния — привет из космоса и источник рентгеновского излучения. Однако само облако не в состоянии так наэлектризовать себя, чтобы вызвать разряд между своей нижней частью и землей. Напряженность электрического поля в грозовом облаке никогда не превышает 400 кВ/м, а электрический пробой в воздухе происходит при напряженности больше 2500 кВ/м. Поэтому для возникновения молнии необходимо что-то еще кроме электрического поля. В 1992 году российский ученый А. Гуревич из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) предположил, что своеобразным зажиганием для молнии могут быть космические лучи — частицы высоких энергий, обрушивающиеся на Землю из космоса с околосветовыми скоростями. Тысячи таких частиц каждую секунду бомбардируют каждый квадратный метр земной атмосферы.
Согласно теории Гуревича, частица космического излучения, сталкиваясь с молекулой воздуха, ионизирует ее, в результате чего образуется огромное число электронов, обладающих высокой энергией. Попав в электрическое поле между облаком и землей, электроны ускоряются до околосветовых скоростей, ионизируя путь своего движения и, таким образом, вызывая лавину электронов, движущихся вместе с ними к земле. Ионизированный канал, созданный этой лавиной электронов, используется молнией для разряда (см. «Наука и жизнь» № 7, 1993 г.).
Каждый, кто видел молнию, заметил, что это не ярко светящаяся прямая, соединяющая облако и землю, а ломаная линия. Поэтому процесс образования проводящего канала для разряда молнии называют ее «ступенчатым лидером». Каждая из таких «ступенек» — это место, где разогнавшиеся до околосветовых скоростей электроны остановились из-за столкновений с молекулами воздуха и изменили направление движения. Доказательство для такой интерпретации ступенчатого характера молнии — вспышки рентгеновского излучения, совпадающие с моментами, когда молния, как бы спотыкаясь, изменяет свою траекторию. Недавние исследования показали, что молния служит довольно мощным источником рентгеновского излучения, интенсивность которого может составлять до 250 000 электронвольт, что примерно в два раза превышает ту, которую используют при рентгене грудной клетки.
Как вызвать разряд молнии? Изучать то, что произойдет непонятно где и когда, очень сложно. А именно так в течение долгих лет работали ученые, исследующие природу молний. Считается, что грозой на небе руководит Илья-пророк и нам не дано знать его планы. Однако ученые очень давно пытались заменить Илью-пророка, создавая проводящий канал между грозовой тучей и землей. Б. Франклин для этого во время грозы запускал воздушный змей, оканчивающийся проволокой и связкой металлических ключей. Этим он вызывал слабые разряды, стекающие вниз по проволоке, и первым доказал, что молния — это отрицательный электрический разряд, стекающий с облаков на землю. Опыты Франклина были чрезвычайно опасными, и один из тех, кто их пытался повторить, — российский академик Г. В. Рихман — в 1753 году погиб от удара молнии.
В 1990-х годах исследователи научились вызывать молнии, не подвергая опасности свою жизнь. Один из способов вызвать молнию — запустить с земли небольшую ракету прямо в грозовую тучу. Вдоль всей траектории ракета ионизирует воздух и создает таким образом проводящий канал между тучей и землей. И если отрицательный заряд низа тучи достаточно велик, то вдоль созданного канала происходит разряд молнии, все параметры которого регистрируют приборы, расположенные рядом со стартовой площадкой ракеты. Чтобы создать еще лучшие условия для разряда молнии, к ракете присоединяют металлический провод, соединяющий ее с землей.
Молния: подарившая жизнь и двигатель эволюции . В 1953 году биохимики С. Миллер (Stanley Miller) и Г. Юри (Harold Urey) показали, что одни из «кирпичиков» жизни — аминокислоты могут быть получены путем пропускания электрического разряда через воду, в которой растворены газы «первобытной» атмосферы Земли (метан, аммиак и водород). Спустя 50 лет другие исследователи повторили эти опыты и получили те же результаты. Таким образом, научная теория зарождения жизни на Земле отводит удару молнии основополагающую роль.
При пропускании коротких импульсов тока через бактерии в их оболочке (мембране) появляются поры, через которые внутрь могут проходить фрагменты ДНК других бактерий, запуская один из механизмов эволюции.
Почему зимой грозы очень редки? Ф. И. Тютчев, написав «Люблю грозу в начале мая, когда весенний первый гром…», знал, что зимой гроз почти не бывает. Чтобы образовалось грозовое облако, необходимы восходящие потоки влажного воздуха. Концентрация насыщенных паров растет с повышением температуры и максимальна летом. Разница температур, от которой зависят восходящие потоки воздуха, тем больше, чем выше его температура у поверхности земли, так как на высоте нескольких километров его температура не зависит от времени года. Значит, интенсивность восходящих потоков максимальна тоже летом. Поэтому и грозы у нас чаще всего летом, а на севере, где и летом холодно, грозы довольно редки.
Почему грозы чаще над сушей, чем над морем? Чтобы облако разрядилось, в воздухе под ним должно быть достаточное число ионов. Воздух, состоящий только из молекул азота и кислорода, не содержит ионов, и его очень тяжело ионизировать даже в электрическом поле. А вот если в воздухе много инородных частиц, например пыли, то и ионов тоже много. Ионы образуются при движении частиц в воздухе аналогично тому, как электризуются при трении друг о друга различные материалы. Очевидно, что пыли в воздухе гораздо больше над сушей, чем над океанами. Поэтому-то грозы и гремят над сушей чаще. Замечено также, что прежде всего молнии бьют по тем местам, где в воздухе особенно велика концентрация аэрозолей — дымов и выбросов предприятий нефтеперерабатывающей промышленности.
Как Франклин отклонил молнию. К счастью, большинство разрядов молнии происходят между облаками и поэтому угрозы не представляют. Однако считается, что каждый год молнии убивают более тысячи людей по всему миру. По крайней мере, в США, где ведется такая статистика, каждый год от удара молнии страдают около 1000 человек и более ста из них погибают. Ученые давно пытались защитить людей от этой «кары божьей». Например, изобретатель первого электрического конденсатора (лейденской банки) Питер ван Мушенбрук (1692-1761) в статье об электричестве, написанной для знаменитой французской Энциклопедии, защищал традиционные способы предотвращения молнии — колокольный звон и стрельбу из пушек, которые, как он считал, оказываются довольно эффективными.
Бенджамин Франклин, пытаясь защитить Капитолий столицы штата Мериленд, в 1775 году прикрепил к зданию толстый железный стержень, который возвышался над куполом на несколько метров и был соединен с землей. Ученый отказался патентовать свое изобретение, желая, чтобы оно как можно скорее начало служить людям.
Весть о громоотводе Франклина быстро разнеслась по Европе, и его выбрали во все академии, включая и Российскую. Однако в некоторых странах набожное население встретило это изобретение с возмущением. Сама мысль, что человек так легко и просто может укротить главное оружие «божьего гнева», казалась кощунственной. Поэтому в разных местах люди из благочестивых соображений ломали громоотводы. Любопытный случай произошел в 1780 году в небольшом городке Сент-Омер на севере Франции, где горожане потребовали снести железную мачту громоотвода, и дело дошло до судебного разбирательства. Молодой адвокат, защищавший громоотвод от нападок мракобесов, построил защиту на том, что и разум человека, и его способность покорять силы природы имеют божественное происхождение. Все, что помогает спасти жизнь, во благо — доказывал молодой адвокат. Он выиграл процесс и снискал большую известность. Адвоката звали Максимилиан Робеспьер. Ну а сейчас портрет изобретателя громоотвода — самая желанная репродукция в мире, ведь она украшает известную всем стодолларовую купюру.
Как можно защититься от молнии с помощью водяной струи и лазера . Недавно был предложен принципиально новый способ борьбы с молниями. Громоотвод создадут из. струи жидкости, которой будут стрелять с земли непосредственно в грозовые облака. Громоотводная жидкость представляет собой солевой раствор, в который добавлены жидкие полимеры: соль предназначена для увеличения электропроводности, а полимер препятствует «распаду» струи на отдельные капельки. Диаметр струи составит около сантиметра, а максимальная высота — 300 метров. Когда жидкий громоотвод доработают, им оснастят спортивные и детские площадки, где фонтан включится автоматически, когда напряженность электрического поля станет достаточно высокой, а вероятность удара молнии — максимальной. По струе жидкости с грозового облака будет стекать заряд, делая молнию безопасной для окружающих. Аналогичную защиту от разряда молнии можно сделать и с помощью лазера, луч которого, ионизируя воздух, создаст канал для электрического разряда вдали от скопления людей.
Может ли молния сбить нас с пути? Да, если вы пользуетесь компасом. В известном романе Г. Мелвила «Моби Дик» описан именно такой случай, когда разряд молнии, создавший сильное магнитное поле, перемагнитил стрелку компаса. Однако капитан судна взял швейную иглу, ударил по ней, чтобы намагнитить, и поставил ее вместо испорченной стрелки компаса.
Может ли вас поразить молния внутри дома или самолета? К сожалению, да! Ток грозового разряда может войти в дом по телефонному проводу от рядом стоящего столба. Поэтому при грозе старайтесь не пользоваться обычным телефоном. Считается, что говорить по радиотелефону или по мобильному безопасней. Не следует во время грозы касаться труб центрального отопления и водопровода, которые соединяют дом с землей. Из этих же соображений специалисты советуют при грозе выключать все электрические приборы, в том числе компьютеры и телевизоры.
Что касается самолетов, то, вообще говоря, они стараются облетать районы с грозовой активностью. И все-таки в среднем раз в год в один из самолетов попадает молния. Ее ток поразить пассажиров не может, он стекает по внешней поверхности самолета, но способен вывести из строя радиосвязь, навигационное оборудование и электронику.
Фульгурит — окаменевшая молния. При разряде молнии выделяется 10 9 -10 10 джоулей энергии. Большая ее часть тратится на создание ударной волны (гром), нагрев воздуха, световую вспышку и другие электромагнитные волны, и только маленькая часть выделяется в том месте, где молния входит в землю. Однако и этой «маленькой» части вполне достаточно, чтобы вызвать пожар, убить человека и разрушить здание. Молния может разогреть канал, по которому она движется, до 30 000 ° С, в пять раз выше температуры на поверхности Солнца. Температура внутри молнии гораздо больше температуры плавления песка (1600-2000°C), но расплавится песок или нет, зависит еще и от длительности молнии, которая может составлять от десятков микросекунд до десятых долей секунды. Амплитуда импульса тока молнии обычно равна нескольким десяткам килоампер, но иногда может превышать и 100 кА. Самые мощные молнии и вызывают рождение фульгуритов — полых цилиндров из оплавленного песка.
Слово «фульгурит» происходит от латинского fulgur, что означает молния. Самые длинные из раскопанных фульгуритов уходили под землю на глубину более пяти метров. Фульгуритами также называют оплавленности твердых горных пород, образованные ударом молнии; они иногда в большом количестве встречаются на скалистых вершинах гор. Фульгуриты, состоящие из переплавленного кремнезема, обыкновенно представляют собой конусообразные трубочки толщиной с карандаш или с палец. Их внутренняя поверхность гладкая и оплавленная, а наружная образована приставшими к оплавленной массе песчинками. Цвет фульгуритов зависит от примесей минералов в песчаной почве. Большинство из них имеют рыжевато-коричневый, серый или черный цвет, однако встречаются зеленоватые, белые или даже полупрозрачные фульгуриты.
По-видимому, первое описание фульгуритов и их связи с ударами молнии было сделано в 1706 году пастором Д. Германом (David Hermann). Впоследствии многие находили фульгуриты вблизи людей, пораженных разрядом молнии. Чарльз Дарвин во время кругосветного путешествия на корабле «Бигль», обнаружил на песчаном берегу вблизи Мальдонадо (Уругвай) несколько стеклянных трубочек, уходящих в песок вертикально вниз более чем на метр. Он описал их размеры и связал их образование с разрядами молний. Известный американский физик Роберт Вуд получил «автограф» молнии, которая чуть не убила его:
«Прошла сильная гроза, и небо над нами уже прояснилось. Я пошел через поле, которое отделяет наш дом от дома моей свояченицы. Я прошел ярдов десять по тропинке, как вдруг меня позвала моя дочь Маргарет. Я остановился секунд на десять и едва лишь двинулся дальше, как вдруг небо прорезала яркая голубая линия, с грохотом двенадцатидюймового орудия ударив в тропинку в двадцати шагах передо мной и подняв огромный столб пара. Я пошел дальше, чтобы посмотреть, какой след оставила молния. В том месте, где ударила молния, было пятно обожженного клевера дюймов в пять диаметром, с дырой посередине в полдюйма…. Я возвратился в лабораторию, расплавил восемь фунтов олова и залил в отверстие… То, что я выкопал, когда олово затвердело, было похоже на огромный, слегка изогнутый собачий арапник, тяжелый, как и полагается, в рукоятке и постепенно сходящийся к концу. Он был немного длиннее трех футов» (цитируется по В. Сибрук. Роберт Вуд. — М.: Наука, 1985, с. 285).
Появление стеклянной трубочки в песке при разряде молнии связано с тем, что между песчинками всегда находятся воздух и влага. Электрический ток молнии за доли секунд раскаляет воздух и водяные пары до огромных температур, вызывая взрывообразный рост давления воздуха между песчинками и его расширение, что слышал и видел Вуд, чудом не ставший жертвой молнии. Расширяющийся воздух образует цилиндрическую полость внутри расплавленного песка. Последующее быстрое охлаждение фиксирует фульгурит — стеклянную трубочку в песке.
Часто аккуратно выкопанный из песка фульгурит по форме напоминает корень дерева или ветвь с многочисленными отростками. Такие ветвистые фульгуриты образуются, когда разряд молнии попадает во влажный песок, который, как известно, имеет бo’льшую электропроводность, чем сухой. В этих случаях ток молнии, входя в почву, сразу начинает растекаться в стороны, образуя структуру, похожую на корень дерева, а рождающийся при этом фульгурит лишь повторяет эту форму. Фульгурит очень хрупок, и попытки очистить от прилипшего песка нередко приводят к его разрушению. Особенно это относится к ветвистым фульгуритам, образовавшимся во влажном песке.
Физические процессы в грозовом облаке и их воздействие на оптические линии Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»
За последние годы вначале со спутников, а потом и с помощью приборов, установленных на поверхности земли, сделаны удивительные открытия в исследовании молнии . Молния представляет собой очень яркое зрелище, сопровождаемое световыми и звуковыми эффектами и протеканием большого тока. Однако эта наблюдаемое явление является лишь небольшой частью всего процесса молниевого разряда. Ввиду его яркости, исследования были сосредоточены на изучении именно этой части. Изучение длится уже около 300 лет, если начинать с Франклина и Ломоносова, но и до сих пор в процессе образования разрядов молнии многое остаётся неясным. В последние годы были сделаны поразительные открытия, которые могут иметь серьёзные последствия для развития науки. Установлено, что в процессе развития грозового разряда на высоте 6-8 км над поверхностью земли возникают мощные импульсы рентгеновского и γ-излучения, а также генерируются электрон-позитронные пары. Эти излучения, в особенности γ-излучение, могут представлять опасность не только для людей, но и для оптических волокон, в частности для волоконных линий, расположенных в горах, вблизи молниеотводов, высоких сооружений и в летательных аппаратах.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Соколов С. А.
Временной интервал между ончи кнч-радиоимпульсами разрядовой молнии
Возможный риск неправильного приёма информации по оптическому кабелю при грозовых разрядах
Роль космических лучей в образовании молний
Излучение молниевого разряда
Космические лучи в механизме образования грозовых облаков
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Текст научной работы на тему «Физические процессы в грозовом облаке и их воздействие на оптические линии»
Физические процессы в грозовом облаке и их воздействие на оптические линии
Ключевые слова: молния, ступенчатый лидер, рентгеновское излучение, гамма-излучение, оптическое волокно.
За последние годы вначале со спутников, а потом и с помощью приборов, установленных на поверхности земли, сделаны удивительные открытия в исследовании молнии. Молния представляет собой очень яркое зрелище, сопровождаемое световыми и звуковыми эффектами и протеканием большого тока. Это наблюдаемое явление является лишь небольшой частью всего процесса молниевого разряда. Ввиду его яркости, исследования были сосредоточены на изучении именно этой части. Изучение длится уже около 300 лет, если начинать с Франклина и Ломоносова, но и до сих пор в процессе образования разрядов молнии многое остается неясным. В последние годы были сделаны поразительные открытия, которые могут иметь серьезные последствия для развития науки. Установлено, что в процессе развития грозового разряда на высоте 6-8 км над поверхностью земли возникают мощные импульсы рентгеновского и у-излучения, а также генерируются электрон-позитронные пары. Эти излучения, в особенности у-излучение, могут представлять опасность не только для людей, но и для оптических волокон, в частности для волоконных линий, расположенных в горах, вблизи молниеотводов, высоких сооружений и в летательных аппаратах.
д.т.н., Профессор кафедры»Направляющие телекоммуникационные среды»МТУСИ, slanislava,sokolov@gmail.com
Краткая история вопроса
В последние годы были сделаны поразительные открытия, которые могут иметь серьезные последствия для развития науки. Было обнаружено рентгеновское и у-излучение, возникающее при грозовых разрядах в землю и между облаками. Обнаружение рентгеновского и у-излучения, сопровождающего грозы, напоминает детективную историю. Еще в 1991 г. при изучении у-излучения нейтронных звезд со спутников было замечено яркое миллисекундное у-излучение со стороны земли. Это было принято за ошибку измерения. Однако уже в 2001 г. Моор (C.B.Moore [1]) заметил, что во время грозы происходит излучение с большой энергией, но у него не было соответствующих приборов для идентификации излучений. В 2002 г. NASA запустила солнечный спектральный телескоп RHESSI для исследования излучений Солнца. Он неожиданно начал фиксировать вспышки у-излуче-ния со стороны Земли. В 2003 г. астрофизик Джозеф Двайер и его сотрудники засекли мощный всплеск у-излучения из грозового облака продолжительностью 0,3 миллисекунды. С августа 2008 г. по декабрь 2010 г. космическим телескопом Ферми было зафиксировано примерно 150 всплесков у-излучения, возникавшего где-то поблизости, причем всегда во время сильных гроз на Земле. В дальнейшем телескоп фиксировал до 500 вспышек в год. В 2011 г. телескопом Ферми были открыты кругосветные потоки позитронов, идущих вокруг силовых линий магнитного поля Земли. Последовавшими исследованиями было установлено, что в процессах образования грозовых разрядов внутри облака одновременно возникают рентгеновское, у-излучение и электрон-позитронные пары. Энергия излучаемых квантов может достигать величины 100 МэВ.
Образование грозового разряда
Молния представляет собой очень яркое зрелище, сопровождаемое световыми и звуковыми эффектами. Однако эта наблюдаемое явление является лишь небольшой частью всего процесса молниевого разряда. Ввиду его яркости, исследования были сосредоточены на изучении именно этой части, тем более, что она сопровождается большим электрическим током. Изучение длится уже около 300 лет, если начинать с Франклина и Ломоносова, но и до сих пор в процессе образования разрядов молнии многое остается не-
ясным. Однако в последние годы были сделаны поразительные открытия, которые могут иметь серьезные последствия для развития науки. Было обнаружено рентгеновское и у-излучение, возникающее при грозовых разрядах в землю и между облаками.
При образовании облака его нижняя часть обычно имеет отрицательный заряд. В верхней части облака и на поверхности земли под облаком индуцируется положительный заряд, а возникающая напряженность электрического поля внутри облака и между облаком и землей, может достигать величины 100 миллионов Вольт.
При достижении большой напряженности поля в нижней части облака начинается ионизация, и возникают лавины зарядов, которые, объединяясь, порождают стримеры, направленные в сторону земли. Образуется канал лидера, движущийся по направлению к земле. Характерной особенностью лидера является его прерывистость. Продвинувшись на несколько десятков метров, лидер останавливается, и только по прошествии нескольких десятков микросекунд движение вновь восстанавливается. Развитие последующих ступеней происходит аналогично, почему он получил название ступенчатого лидера. В развитии лидера участвуют ударная и термоионизация молекул, поэтому лидер продвигается к земле ступенями. Иногда от основного канала ответвляются в стороны новые ветви, которые в дальнейшем могут послужить основой для разветвленного удара молнии одновременно в несколько различных точек (обычно два-три, но бывает и больше) на поверхности земли. В канале лидера образуется плазма, и из облака в канал начинает стекать отрицательный заряд. Вследствие ступенчатости и относительно медленного продвижения лидера к земле (средняя скорость ступенчатого лидера примерно равна 0,15 м/мкс) величина тока в канале невелика и составляет всего несколько десятков ампер. Свечение канала в видимом диапазоне в это время очень мало. При достижении лидером земли происходит короткое замыкание с положительным зарядом на поверхности и начинается главная стадия разряда молнии, заключающаяся в нейтрализации отрицательных зарядов лидера и примыкающих частей облака. Эта часть молнии характеризуется большим током, достигающим величины десятков и даже сотен ки-лоампер, и сопровождается сильным магнитным полем, ярким свечением канала вследствие его нагрева и звуковыми эффектами расширяющихся нагретых газов. Скорость развития главного разряда достигает величины порядка сотни м/мкс, так что длительность главного разряда составляет всего несколько десятков микросекунд, тогда как длительность лидерной стадии может составлять тысячи микросекунд. После протекания главного разряда канал молнии остается еще некоторое время ионизированным и проводящим, и по не-
му могут развиваться повторные разряды с неразрядившихся частей облака. Период угасания может длиться несколько десятков миллисекунд. В это время по каналу протекают длительные остаточные токи порядка нескольких десятков ампер. Разветвленность разряда может возникать уже на лидерной стадии, но иногда к моменту повторного разряда канал в своей нижней части может развалиться, и дальнейшее развитие разряда пойдет по другому пути. Как видим из общей длительности молнии в несколько десятков и даже сотен миллисекунд главная стадия, сопровождаемая большим током, занимает всего пару сотен микросекунд, но, как уже говорилось, именно она привлекала наибольшее внимание исследователей вследствие возможных серьезных последствий при протекании большого тока. Однако в последние годы в изучении молнии были сделаны удивительные открытия, связанные с обнаружением рентгеновского и гамма излучения.
Образование лавин убегающих электронов
Чтобы объяснить появление квантов излучения, А. Гуревич и К.Зыбин из Физического ин-та РАН им. Лебедева создали теорию образования быстрьх лавин «убегающих электронов», которые могут приводить к возникновению квантов большой энергии, но предположили, что они образуются в спрайтах на высоте 60-70 км над землей. Впоследствии выяснилось, что быстрые убегающие электроны, столкновение которых с атомам и приводит к образованию х- и у-лучей, возникают не в спрайтах, а в грозовых облаках на высоте 6-8 км. А спрайты (призраки) — это распределенные на площади в несколько квадратных километров заряды, образующиеся при разрядах между облаком и ионосферой, которые кстати тоже были открыты только в самом конце ХХ в. Но выяснилось, что именно электрические поля в верхних слоях облака способны вызвать подобный лавинный разряд электронов высокой энергии, которые, столкнувшись с атомами, вызывают испускание высокоэнергичных фотонов излучения. Было обнаружено, что рентгеновское излучение возникает в виде дискретных интенсивных всплесков синхронно с образованием шагов лидера, однозначно демонстрируя, что источник рентгеновского излучения тесно связан со ступенчатым процессом. Когда выяснилось, что в процессе развития лидерной стадии молния генерирует рентгеновское и у-излучение, процессы лидерной стадии пришлось пересмотреть.
При высоких энергиях электроны движутся по почти прямым линиям в лавине, получая под действием электрического поля б?льшую энергию, чем теряют при столкновениях. Эти убегающие электроны ускоряются почти до скорости света и могут пролететь даже несколько сот метров до столкновения. Сталкиваясь с молекулой газа в воздухе, они выбивает другие электроны. Возникает экспоненциально возрастающая лавина электронов высокой энергии. Мощность рентгеновского и у-излучения сильно возрастает. Продолжительность излучения достигает 0,3 мс и буквально освещает местность. Если бы наш глаз мог видеть в этом спектре частот и за короткие промежутки времени, то излучение молнии возможно казалось нам более ярким и длительным, чем то, что мы наблюдаем сейчас. Внутри грозового облака на большой высоте выделяется огромная энергия, приводящая к возникновению у-излучения. В свою очередь у-кванты, взаимодействуя с ядрами атомов, могут рождать электрон-пози-тронные пары, причем эта реакция может произойти на значительном расстоянии от места возникновения молнии. Фотоны у-излучения, направляющиеся вверх, на высоте порядка 40 км, могут сталкиваться с молекулами воздуха, образуя электрон-позитронные пары, которые в дальнейшем захватываются силовыми линиями магнитного поля Земли. И действительно, с помощью приборов зафиксированы пучки позитронов на большой высоте. Электрические поля в
верхних слоях облака способны вызвать лавинный разряд электронов высокой энергии, которые, столкнувшись с атомами, вызывают испускание высокоэнергичных фотонов излучения.
Обнаружение рентгеновского излучения
Исследования Моора и Двайера, проведенные в 2001-2003 гг., обнаружили, что во время лидерной стадии возникает радиация с большой энергией, а в 2004 г. Двайер показал, что это излучение является рентгеновским излучением с энергией, достигающей в некоторых случаях сотен кэВ. Процесс эмиссии рентгеновских квантов кратковременен и не превышает 1 мкс и всегда связан с лидерной стадией. Почему поле вырастает до весьма больших величин и точный механизм быстрого пробоя с возникновением радиации с большой энергией, несмотря на теорию Гуревича-Зыбина, к сожалению пока полностью не ясен. Рентгеновское излучение возникает за время порядка 0,9-1,2 миллисекунды до главного разряда и заканчивается близко к началу возвратного удара. Это время начала последней ступени лидера.
Обнаружение у-излучения грозового облака
Поскольку естественные грозовые разряды не возникают по заказу, и происходят недостаточно часто, изучение процессов продолжается не только в виде наблюдений естественной молнии, но и с помощью инициированных разрядов с земли. С целью вызвать электрический разряд молнии из облака в землю, в направлении к облаку запускается ракета, к которой прикреплен тонкий проводник. При приближении ракеты к облаку с верхушки ракеты начинает развиваться положительный стреловидный лидер. При достижении облака происходит электрический разряд, тонкая проволока моментально испаряется и дальнейшее развитие процесса происходит как и в естественной молнии. Такие искусственно вызванные инициированные разряды получили в западной литературе название триггерных молний.
При исследовании триггерных молний Двайером на уровне поверхности земли были обнаружены сильные излучения в виде у-квантов с энергией, превышающей 10 МэВ. Начало у-вспышки происходит, когда восходящий положительный стреловидный лидер, связанный с верхушкой ракеты и с вытянутой проволокой, достигает заряда облака в нескольких километрах над землей, то-есть источник излучения находился в облаке на высоте в несколько километров. Энергия квантов превышала несколько мегаэлектронвольт. Если учесть, что у-излучение очень сильно ослабляется атмосферой, то можно представить, какой большой величины могли быть у-кван-ты в точке возникновения. Вспышки излучения наблюдались и через 20 миллисекунд после испарения поджигающей проволоки и не только в связи с инициированным каналом, но и на расстоянии в несколько сот метров от него, то-есть происходили вероятно под воздействием убегающих электронов в соседнем облаке. Наблюдались вспышки, состоящие из нескольких сотен квантов с периодом порядка 300 мкс. На рис.1 показана примерная форма вспышки Г-излу-чения, которое записывалось системой сбора данных во время триг-герного разряда, а на рис. 2 приведен спектр энергии у-лучей, зафиксированный в этих опытах.
Начало вспышек обычно происходило примерно в то же время, что и возникал положительный лидер, связанный с верхушкой ракеты и поджигающей проволокой в нескольких километрах над землей. Поскольку поглощение фотонов у-излучения в атмосфере велико, а возникает оно на высоте 6-8 км, энергия отдельных фотонов в источнике может быть очень велика, порядка 100 МэВ, правда зарегистрированная плотность потока фотонов на уровне земли невелика, составляя всего единицы фотонов (с энергией в несколько МэВ) на квадратный сантиметр (рис. 2).
Рис. 1. Общая форма вспышки Y-излучения
РИс. 2. Спектр энергии фотонов Y-излучения
Направленные вверх разряды от высоких заземленных объектов (например, высоких предметов, башен, молниеотводов) также имеют начальную стадию, подобную триггерной молнии, и вспышки у-лучей возможно случаются во время молниевых разрядов с высоких структур. Возникновение рентгеновских и у-излучений наблюдались также вблизи облаков и на вершинах гор.
Исследование триггерных молний имеет большое практическое значение, поскольку действие защитных сооружений и молниеотводов, а также развитие молниевых разрядов в высотные сооружения и в горах начинается как в триггерной молнии с развития положительного лидера к облаку, и вспышки у-лучей возможно случаются во время молниевых разрядов с высоких структур, что подтверждается практикой, поскольку возникновение рентгеновских и у-излуче-ний наблюдались близко к облакам и на вершинах гор.
Воздействие излучений на оптический кабель
Известно, что ионизирующие излучения оказывают серьезное влияние на оптические кабели, ухудшая их свойства. В настоящее время магистральная связь практически полностью осуществляется с помощью оптических кабелей. Проложенные в грунте или подвешенные на опорах оптические кабели могут подвергаться воздействию грозовых разрядов, и, как следствие, в некоторых случаях подвергаться рентгеновскому и у-облучению. В некоторых случаях и летательные аппараты могу оказаться вблизи заряженных облаков. Хотя длина оптических кабелей внутри аппарата небольшая, но амплитуда воздействия вследствие близости к источнику может быть велика. До последнего времени о таких воздействиях ничего не было известно, но последние открытия в области исследования молнии заставляют обратить внимание на эту проблему
Основные эффекты, производимые рентгеновским и у-излучени-ем в волокне — это смещение атомов из нормального положения в кристаллической решетке и ионизация. Радиация приводит к нарушению имеющихся в основе материала оптического волокна связей и к появлению свободных связей, которые служат ловушками зарядов. При этом возникают дефекты в структуре решетки. Эффект усиливается, если в структуре решетки уже имеются дефекты или примеси. При облучении вещества фотонами с энергией менее 1 МэВ возникающие дефекты относительно незначительны и могут иметь тенденцию к восстановлению исходного состояния. В некоторых случаях при наличии примесей и дефектов и при относительно малых энергиях фотонов могут возникать более сложные не восстанавливающиеся повреждения структуры, которые приводят к появлению уровней в запрещенной зоне. При более высоких энергиях нарушения будут носить необрати-
мый характер. При облучении в результате захвата структурными и примесными дефектами электронов и дырок возникают так называемые центры! окраски, которые поглошрют свет в некоторых частях спектра, что и приводит к дополнительному затуханию. В результате облучения изменяются первичные параметры оптического волокна — коэффициент преломления и величина затухания. Легирующие добавки, остаточные механические напряжения, примеси, малое содержание гидроксильной группы! ОН снижают радиационную стойкость волокна. В этой связи, волокна с отсутствием водяного пика могут оказаться более чувствительны к радиационным воздействиям. При импульсном облучении оптические потери достигают более высоких значений чем при стационарном. В случае полимеров ионизирующее излучение существенно изменяет их макроскопические свойства, нарушая связи полимерных цепочек. При энергии квантов порядка 1 Мэв действие излучения сводится к эффектам, создаваемым вторичными быстрыми электронами. Вторичные электроны! эффективно взаимодействуют с атомными электронами, вызывая ионизационные потери. При очень больших энергиях Y-квантов (порядка десятков и сотен МэВ) возможно непосредственное взаимодействие с ядрами атомов как в случае нейтронных потоков. Тогда возможно изменение фазового состояния и плотности стекла и образование объемных и точечных дефектов, вызывающих образование внутренних напряжений и деформаций. Возможно выбивание атомов из положения равновесия на сравнительно большие расстояния, образование дефектов на границе между сердцевиной и оболочкой. Конечными продуктами такого рода физических процессов будет появление свободных радикалов, изменение положения некоторых атомов, вакансий и т.п.
Таким образом, констатируя, можем заключить, что в результате последних исследований молнии открыты удивительные новые явления, в возникновении которых еще не все ясно, и которые нуждаются в дополнительном изучении, чтобы определить, насколько это опасно для волоконно-оптических линий связи, а также в необходимости возможных защитных мер. Энергия квантов излучений у поверхности земли имеет величину порядка 100 кэВ —10 МэВ и их количество не превышает нескольких единиц на квадратный сантиметр площади, то-есты находится как раз на границе воздействия на оптическое волокно. Но уже вблизи высоких сооружений, молниеотводов и в горах энергия и количество воздействующих квантов может быть существенно больше. Необходима дальнейшая работа в этой области. В последующие несколько лет США, Европа и Россия планируют запуск специальных зондов для исследования этих процессов.
1. C.B.Moore et al. Energetic radiation associated with lightning stepped leader. J.Geophis. Res., 102, 9659-9666, 2001.
2. J.R.Dwyer et al. X-ray bursts associated with leader steps in cloud-to-ground lightning. Geophysical Research Letters, vol.32, L01803, 2005.
3. J.R.Dwyer et al. A ground level gamma-ray burst observed with rocket-triggered lightning. Geophysical Research Letters, vol.31, L05119, 2004.
4. Ларин Ю.Т. Оптические кабели. — М. :Престиж, 2006. — 304 с.
5. Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи. — М.: Радио и связь, 1990. —224 с.
6. AV. Gurevich, K.RZybin. Runaway breakdown and electric discharges in thunderstorms. Phys.Usp. 44, 1119-1140.
Physical processes in a thundercloud, and their impact on the optical line
Sokolov SA, MTUCI
The surprising discoveries in lightning research have been made recently initially by satellite and then by devices on ground surface. It is determined that during lightning development process powerful x-rays and Y-rays appear at a height 6-8 km over ground surface, and there are electron-positron beams. These radiations can be of great danger especially Y-rays for people and for optical fiber, particularly for situated optical lines near lightning protectors, tall buildings and aircraft. Keywords: lightning, stepped leader stroke, x-ray, Y-ray, optical fiber.
Формирование грозовых разрядов
Процесс возникновения грозовых разрядов достаточно хорошо изучен современной наукой. Считается, что в большинстве случаев (90%) разряд между облаком и землей имеет отрицательный заряд. Оставшиеся более редкие виды грозовых разрядов можно разделить на три вида:
- разряд от земли к облаку отрицательный;
- положительная молния от облака к земле;
- вспышка от земли к облаку с позитивным зарядом.
Большая часть разрядов фиксируется в пределах одного облака или между разными грозовыми тучами.
Образование молнии: теория процесса
Формирование грозовых разрядов: 1 = примерно 6 тыс. метров и -30°С, 2 = 15 тыс. метров и -30°С.
Атмосферные электрические разряды или молнии между землей и небом образуются при сочетании и наличии определенных необходимых условий, важным, из которых является появление конвекции. Это природное явления во время, которого воздушные массы достаточно теплые и влажные переносятся восходящим потоком в верхние слои атмосферы. При этом имеющаяся в них влага переходит в твердое агрегатное состояние – льдинки. Грозовые фронты образуются, тогда когда кучево-дождевые облака располагаются на высоте более 15 тыс. м, а восходящие от земли потоки имеют скорость до 100 км/ч. Конвекция приводит к возникновению грозовых разрядов, так как более крупные градинки из нижней части облака сталкиваются и трутся об поверхность более легких льдинок верхней его части.
Заряды грозового облака и их распределение
Отрицательные и положительные заряды: 1 = градина, 2 = кристаллы льда.
Многочисленные исследования подтверждают, что падающие более тяжелые градинки, образующиеся при температуре воздуха теплее — 15°С, носят отрицательный заряд, а легкие кристаллы льда, образовавшиеся при температуре воздуха холоднее — 15°С, обычно положительно заряженные. Восходящие от земли потоки воздуха поднимают в более высокие слои положительные легкие льдинки, в центральную часть тучи отрицательные градинки и делят облако на три части:
- самую верхнюю зону с положительным зарядом;
- среднюю или центральную зону, частично отрицательно заряженную;
- нижнюю с частично положительным зарядом.
Ученые объясняют развитие молнии в облаке тем, что электроны распределяются таким образом, что верхняя его часть имеет положительный заряд, а средняя и частично нижняя – отрицательный. Временами этот своеобразный конденсатор разряжается. Зародившаяся в отрицательной части облака молния идет к положительной земле. При этом необходимая для разряда молнии сила поля должна быть в пределах 0,5-10 кВ/см. Эта величина зависит от изолирующих свойств воздуха.
Распределение разряда: 1 = примерно 6 тыс. метров, 2 = электрическое поле.
Системы молниезащиты
- Что такое молниезащита?
- Громоотвод
- Молниеотвод
- Молниеприемник
- Токоотвод
- Заземление
- Устройства защиты от перенапряжений
- Активная система молниезащиты
- Зонная концепция молниезащиты
- Система уравнивания потенциалов
Расчет стоимости
Наши объекты
АО «Мосводоканал», Физкультурно-оздоровительный комплекс дома отдыха «Пялово» Адрес объекта: Московская область, Мытищинский район, дер. Пруссы, д. 25 Вид работ: Проектирование и монтаж системы внешней молниезащиты. Состав молниезащиты: По плоской кровле защищаемого сооружения уложена молниеприемная сетка. Две дымоходные трубы защищены посредством установки на них молниеприемных стержней длиной 2000 мм и диаметром 16 мм. В качестве молниеприемного проводника использована сталь горячего цинкования диаметром 8 мм (сечение 50 кв.мм в соответствии с РД 34.21.122-87). Токоотводы проложены за водосточными трубами на хомутах с зажимными клеммами. Для токоотводов использован проводник из стали горячего цинкования диаметром 8 мм.
ГТЭС Терешково Адрес объекта: г. Москва. Боровское ш., коммунальная зона «Терешково». Вид работ: монтаж системы внешней молниезащиты (молниеприемная часть и токоотводы). Комплектующие: производства фирмы OBO Bettermann. Исполнение: Общее количество проводника из стали горячего цинкования для 13 сооружений в составе объекта составило 21.5000 метров. По кровлям прокладывается молниеприемная сетка с шагом ячейки 5х5 м, по углам зданий монтируются по 2 токоотвода. В качестве элементов крепления использованы стеновые держатели, промежуточные соединители, держатели для плоской кровли с бетоном, скоростные соединительные клеммы.
Солнечногорский завод «ЕВРОПЛАСТ» Адрес объекта: Московская обл., Солнечногорский район, дер. Радумля. Вид работ: Проектирование системы молниезащиты промышленного здания. Комплектующие: производства фирмы OBO Bettermann. Выбор системы молниезащиты: Молниезащиту всего здания выполнить по III категории в виде молниеприемной сетки из горячеоцинкованного проводника Rd8 с шагом ячейки 12х12 м. Молниеприемный проводник уложить поверх кровельного покрытия на держатели для мягкой кровли из пластика с бетонным утяжелением. Обеспечить дополнительную защиту оборудования на нижнем уровне кровли установкой многократного стержневого молниеотвода, состоящего из стержневых молниеприемников. В качестве молниеприемника использовать стальной горячеоцинкованный прут Rd16 длиной 2000 мм.
Здание Макдональдса Адрес объекта: Московская обл., г. Домодедово, трасса М4-Дон Вид работ: Изготовление и монтаж системы внешней молниезащиты. Комплектующие: производство фирмы J.Propster. Состав комплекта: молниепримная сетка из проводника Rd8, 50 кв.мм, СГЦ; алюминиевые молниеприемные стержни Rd16 L=2000 мм; универсальные соединители Rd8-10/Rd8-10, СГЦ; промежуточные соединители Rd8-10/Rd16, Al; стеновые держатели Rd8-10, СГЦ; клеммы конечные, СГЦ; пластиковые держатели на плоской кровле с крышкой (с бетоном) для оцинкованного проводника Rd8; изолированные штанги d=16 L=500 мм.
Частный коттедж, Новорижское шоссе Адрес объекта: Московская обл., Новорижское шоссе, коттеджный поселок Вид работ: изготовление и монтаж системы внешней молниезащиты. Комплектующие производства фирмы Dehn. Спецификация: проводники Rd8 из оцинкованной стали, медные проводники Rd8, медные держатели Rd8-10 (в т.ч. коньковые), соединители универсальные Rd8-10 из оцинкованной стали, клемма-держатели Rd8-10 из меди и нержавеющей стали, медные фальцевые клемма Rd8-10, биметаллические промежуточные соединители Rd8-10/Rd8-10, лента и хомуты крепления ленты на водосток из меди.
Частный дом, Икша Адрес объекта: Московская обл., поселок Икша Вид работ: Проектирование и монтаж систем внешней молниезащиты, заземления и уравнивания потенциалов. Комплектующие: B-S-Technic, Citel. Внешняя молниезащита: молниеприемные стержни из меди, медный проводник общей длиной 250 м, кровельные и фасадные держатели, соединительные элементы. Внутренняя молниезащита: Разрядник DUT250VG-300/G TNC, производство CITEL GmbH. Заземление: стержни заземления из оцинкованной стали Rd20 12 шт. с наконечниками, стальная полоса Fl30 общей длиной 65 м, крестовые соединители.
Частный дом, Ярославское шоссе Адрес объекта: Московская обл., Пушкинский район, Ярославкое шоссе, коттеджный поселок Вид работ: Проектирование и монтаж системы внешней молниезащиты и заземления. Комплектующие производства фирмы Dehn. Состав комплекта молниезащиты сооружения: проводник Rd8, 50 кв.мм, медь; хомут Rd8-10 трубный; молниеприемные стержни Rd16 L=3000 мм, медь; стержни заземления Rd20 L=1500 мм, СГЦ; полоса Fl30 25х4 (50 м), оцинкованная сталь; разрядник DUT250VG-300/G TNC, CITEL GmbH.
Территория «Ногинск-Технопарк», производственно-складской корпус с офисно-бытовым блоком Адрес объекта: Московская обл., Ногинский район. Вид работ: производство и монтаж системы внешней молниезащиты и заземления. Комплектующие: J. Propster. Внешняя молниезащита: На плоской кровле защищаемого здания уложена молниеприемная сетка с шагом ячейки 10 х10 м. Зенитные фонари защищены посредством установки на них молниеприемных стержней длиной 2000 мм и диаметром 16 мм в количестве девяти штук. Токоотводы: Проложены в «пироге» фасадов здания в количестве 16 штук. Для токоотводов использован проводник из оцинкованной стали в ПВХ-оболочке диаметром 10 мм. Заземление: Выполнено в виде кольцевого контура c горизонтальным заземлителем в виде оцинкованной полосы 40х4 мм и глубинными стерженями заземления Rd20 длиной L 2х1500 мм.
Акция на всю молниезащиту — скидка от 10 до 20% на комплектующие
30 января 2024
Беспрецедентная акция на все оборудование для молниезащиты и заземления — успей купить до окончания зимы со скидкой до 20% импортные комплектующие