Мини-лекции. Молния

   Несколько лет назад попалось мне это фото. Надеюсь Вы уже успели разглядеть произошедшее?.. Вот так увидеть результат... Да, в шестидесятые пришлось видеть подобное, на моей работе, но там пострадал один трансформатор. Причём был лишь взрыв и никаких последствий в виде пожара, а здесь такое... Да, это фото немножко подрезано снизу, а там (в оригинале) был текст (естественно на англицком...) вот он внизу.

   A damaged home along State Route 109 in Swan Creek Township in Fulton County, Ohio, Sunday, June 6, 2010, that bumed apparently after being struck by lightning during a storm Saturday night.

   После чего я своей программой-переводчиком, X-Translator PLATINUM перевёл текст. Вот дословно он ниже (с поправкой на США).

   Поврежденный дом по Государственному Маршруту 109 в Городке Ручья Лебедя в Фултонском Графстве (в Англии, в США же в Округе), Штате Огайо, воскресенье, 6 июня 2010, который горел очевидно после того, как ударились молнией в течение шторма в субботу ночью.
Конечно перевод слегка корявый, но всё же...

   Как Вы и поняли, говорить мы будем о этой чертовке, о молнии! И если Вы думаете, что это Вас не коснётся, Вы очень глубоко ошибаетесь! В особенности если Вы владелец очень частного дома (коттеджа)! Или картинка из США Вас не впечатлила?! Чуть-чуть вспомним физику (если есть, что вспомнить?). Итак, нас интересует только электрические разряды... Точнее ток в газах. Прохождение электрического тока через газы называется ГАЗОВЫМ РАЗРЯДОМ. Ведь всё это шапито происходит в газе, точнее в смеси газов под названием атмосфера.

   Что же нам говорят вумные книги? Ток в газе может происходить при наличие заряженных частиц, а точнее ионов или электронов. А, откуда их взять если вокруг все атомы, молекулы нейтральные (не несущие заряды)? Нужны их заставить стать этими ионами и родившимися электронами. Значит нужно нечто способное совершить акт ионизации, разбить атомы (молекулы) на ионы и электроны... И этим нечто является электрическое поле, но?. Но только при определённых условиях. Да, существуют и другие хонурики, но их ещё надо поискать... Это и высокая температура и всякие нехорошие излучения: рентгеновские, радиация, космическое... Ионизация газа состоит в отщеплении электрона от нейтральной молекулы и в присоединении некоторой части свободных электронов к нейтральным молекулам и атомам.

   Ток в газах или, что нам ближе газовые разряды могут быть разных видов. Во-первых, несамостоятельный и самостоятельный. В том смысле несамостоятельный в отсутствие ионизатора прекращается, а самостоятельный нет! Во-вторых, делится на категории: тлеющий разряд, дуговой, коронный и искровой. Именно искровой нам гораздо ближе остальных. Ключевым словом в этом грязном деле, это ИСКРА.

   Электрическая искра имеет вид тонкой, светящёйся полоски древовидно изогнутой и обычно довольно сильно разветвленной. Полоска искры быстро пронизывает разрядный промежуток. Потом гаснет, возникает и вновь проносится по одному и тому же каналу. Пробой газа, завершающийся искровым разрядом, происходит при определенной напряженности поля, которая должна быть тем больше, чем больше плотность газа и чем меньше его начальная ионизация. Может поэтому дожди, а точнее грозы происходят при низком атмосферном давлении?! Для Вас же достаточно знать лишь одну цифорку 30000 В. Напряжение при котором происходит (при нормальном условии) пробой воздуха на расстоянии в 1см. И Вы можете получить хорошую встряску даже не касаясь, а только приблизившись на опасное расстояние. У кого старый телевизор (монитор) с кинескопом, знайте, что на проводке анода (он отдельно подходит) от 27 до 30 тысяч вольт!!! Относительно металлического шасси конечно. А сколько Вам достанется...

   Итак! Молния, это искровой разряд между обкладками конденсатора рис.6. Одна обкладка облака, вторая земля. Сразу скажу, что Вы мне не очень-то верьте?! Потому как почти во всех книгах, статьях по теме сплошные отговорки: «Это выходит за рамки книги». Или автор красочно описывающий процесс... В конце: «Действительная картина развития (процесса) более сложна...» А, Вы принимайте всё как есть: бахнуло, трахнуло, тарарахнуло... А нече высовываться... Шутка конечно, но всё же...

   Итак! Первая попытка выйти сухими из воды! На рис.2,3 фотографии разряда-молнии те самые искры. Первое, что озадачивает, так это древовидное расплетание искры. Как и почему? Ведь везде и всюду (даже на заборах) изображают всё это как на рис.3а. А, в общем виде, некую электрическую угрозу! Так как нам всё это с детства втирают, то? Чего ж Вы хотите?..

   Попробуем разобраться. Но только попробуем! Итак, рис.4. Две половинки: верхняя, отрицательная, нижняя стало быть положительная. Хотя визуально одна малина?.. В силу ряда причин и не смотря ни на, что в воздухе присутствуют как свободные электроны и хотя бы на мгновение ионы, и? И стало быть реагируют на электрическое поля нашего конденсатора. Положительные ионы нехотя двигаются к катоду, а электроны быстрее к аноду. И всё бы ничего, да вот при сильном поле, сдуру налетают на всё, на своём пути. В основном на нейтральные молекулы и расщепляя их на ионы и электроны. На рисунке (верхняя часть) главари электроны (1-зелёного цвета), а нижняя ионы (1-красного цвета). Вышибленные и те и другие под цифрой 2. Далее процесс происходит лавинообразно, и вновь рождённые электроны и ионы обозначены как (3-каждый своим цветом).

   Если всё это ограничить прямыми, то получим некий угол. А, ограничив на мгновение процесс получим треугольник. Вот такие треугольники Вы и видите на рис.5. Родоначальником всей этой лабуды тот самый первый и большой, что слева. Всё, что происходит внутри треугольника, — УДАРНАЯ ИОНИЗАЦИЯ. А, что это справа и тоже треугольники? И стрелочки-вектора А,В и А,С? Все треугольнички, всё та же ударная ионизация. А, как же получилось, что родоначальник ещё достиг только уровня В, а некоторые уже на уровне С, обогнав остальных? Вот тут-то вступает другой вид ионизации, — ФОТОННАЯ или короче, ФОТОИОНИЗАЦИЯ. Нет это не про фотоаппарат или наши мордуленции, а про то как атом получив по мордам, вдруг возбуждается и негодуя испускает фотон. И пока родоначальник набирает вес, фотон (волнистые линии) со скоростью 300000 км/сек. оказывается далеко от начала процесса и в каком-то месте, которое изображено концом волнистой линии, ионизируют частицу газа. Обладая достаточной энергией фотон в свою очередь ионизирует встретившийся на свою беду атом. Благодаря фотоионизации электропроводный канал так вот быстро и образуется. Кстати, его ещё с шестидесятых зовут СТРИМЕР. Слово-то какое поганое и конечно же с английского, streamer, столб северного сияния. Или в нашем случае, узкий светящийся разветвлённый канал, образующийся в предпробойной стадии искрового или коронного разряда, например МОЛНИИ. Это у меня из новейшего словаря. В старых словарях не про каналы, там про всякие ленты, полосы и пр.!

   То, что мы рассматривали, всё это касается ОТРИЦАТЕЛЬНОГО СТРИМЕРА. А, если существует отрицательный стример, то можно предположить, что есть и положительный? Какие Вы догадливые?! Конечно есть. Вот только получается по другой хотя и схожей технологии. Настолько другой, что у меня не хватило духу Вам это всё втирать. Тем более, что автор, описывающий процесс напоследок пригрозил: «Действительная картина развития стримера более сложна, так как образующиеся пространственные заряды резко искажают электрическое поле, вызвавшее возникновение стримера». Для нас главное: если существует положительный стример, значит и он присутствует в процессе, как? Очень просто, он движется навстречу отрицательному. И когда две критические массы встречаются и происходит главный, основной разряд!

   Если очень кратко, то положительный стример это канал газоразрядной плазмы, стремительно вырастающий от анода к катоду. Но если на его пути не будет концентрации положительных ионов, то стример оборвётся и прекратит своё существование (как стример). А, теперь, освободившись от долгого разбирательствами стримеров из лабораторных кабинетов вырвемся на природу. На природе оказывается не лучше, это я про молнии. Там вообще, туши свет!

   А, что здесь-то не так? Вообще-то конечно так, но не совсем. При развитии молнии всё происходит немного по-другому. Вначале рождается так называемый пилотирующий стример молнии, свечение которого почти не видно. Как правило пилотирующий стример несётся от облака, само собой отрицательно заряженного. По следу пилотирующего стримера молнии, со скоростью тысячи километров в секунду мощные электронные лавины, создающие яркий, светящийся след. Пойдите и сами всё увидите... Может быть?! Электрические качества канала образованного пилотирующим стримером значительно повышаются. Этот исторический момент прозвали как стадия развития ЛИДЕРА молнии. Вся эта комедь происходит по-разному: либо скачками (такие лидеры называют «ступенчатыми»), либо непрерывно с погонялом «стрельчатые».

   И, вот когда обнаглевший лидер приближается к земле, напряженность на его конце растет. От земли или из предметов, выступающих над поверхностью (деревья, крыши зданий) навстречу лидеру выбрасывается ответный стример (канал). Я думаю, что на рис.3 оно и есть? Жёлтая стрелочка показывает на вершины деревьев. А ветки «деревьев» молнии наоборот направлены вверх по сравнению как на рис.2 Это свойство молний (ответный стример) используется для защиты от прямого направления и куда попало, в нужное место и далее в землю, путем установки громоотвода. Хотя, ГРОМООТВОД, это маразм! Во-первых, ГРОМ так и не исчезает и уж тем более не отводится, а во-вторых, сам по себе гром лишь дитя разряда, а точнее температурного расширения канала, создающего давление воздуха. И, что интересно, наш лидер, оказывается распространяется от тучи к земле, а вот обратная яркая вспышка, которую мы и привыкли наблюдать, распространяется от земли к туче. Правильнее говорить, что молния идет не от неба к земле, а происходит между ними. Это про «УДАР МОЛНИИ», кстати!

   Да, мы шибко не задумывались когда с радостью начали сами себе объяснять природу молнии... Ну, да! Вдруг откуда не возьмись, эти мерзкие учёные испортили нам всю малину! Оказывается напряжённость электрического поля в нашем облаке никогда не превышает 400 кВ/м, а пробой в воздухе (надо же?) происходит при напряженности более 2500 кВ/м. Поэтому для возникновения молнии необходимо что-то еще кроме электрического поля. Кривой стартёр нужен, или хотя бы какой-нибудь? И, вот?!

   В 1992 году российский ученый Александр Викторович Гуревич из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) предположил, что своеобразным стартёром запускавшим это чёртово зажигание для молнии могут быть космические лучи — частицы высоких энергий, влетающим к нам из космоса (какие собаки?) с сумасшедшими скоростями. Во, как?! 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.).

   И наверное последнее (раз уж мы завелись) немного о коронном разряде... Вот на рис.1 и рис.4а он и есть. Когда напряжение недостаточно для пробоя газоразрядного промежутка, на электродах наблюдается особый тип разряда, КОРОНА. Почему такой тип разряда назвали скользящий я не знаю?. Исследование же короны показало, что на положительном электроде коронный разряд при относительно невысоких напряжениях состоит из ряда электронно-лавинных импульсов, длящихся каждый десятитысячные доли секунды. Казалось бы нам-то, что с этого? Во-первых уже давно замечено, что все эти коронные НЛО, кстати названные огнями святого Эльма! Кто такой Эльм?! Меня с ним не познакомили?.. Так вот они (огни) появляются не от балды, в смысле где попало, а? Правильно думаете, в местах с повышенном напряжённости поля, на всяких ОСТРЫХ предметах. Это Вам ни о чём не говорит? А по мнению учёных и иже с ними, — КОРОНА, предвестник искрового разряда! А по-моему (и их тоже, только они стесняются в этом признаться) предвестник положительного стримера. И как продолжение, молниевый разряд...

   Кстати, из Википики: Огни святого Эльма названы в честь святого Эразма Формийского (также известного как святой Эльмо), покровителя моряков. Моряки с благоговением относились к этому явлению, которое могло предвещать удар молнии, и иногда считали его добрым знаком.

   И под самый занавес! Если Вы, так между прочим, увидите на частях Вашего курятника огни святого Эльма, не ровён час туда шарандрахнет молния! Главное, чтобы Вас там не було?! Иначе от Вас останется только одна Cветлая память?! Аминь! :-)))