Погода интересует всех - [54]
Нелегко представить себе процесс развития грозового разряда, т. е. распространение ионов отдельными ступенями, создающее линейную молнию. Поясним этот процесс на примере из механики. Всем, конечно, хорошо известны самосвалы, у которых специальный механизм поднимает одну сторону кузова и машина автоматически разгружается. Такие грузовики используются для перевозки песка и камней. Проследим внимательнее за процессом разгрузки песка из кузова самосвала. Когда кузов начинает подниматься, то лишь в отдельных его местах небольшие струйки песка толчками сдвигаются к заднему борту машины. Чем круче наклоняется кузов, тем сильнее будет двигаться песок. Точно так же при постепенном увеличении разности потенциалов между облаком и землей электрический заряд начинает ступенями продвигаться в воздухе. Наконец весь заряд устремляется к земной поверхности. Это происходит, как в примере с песком при достаточно крутом наклоне кузова самосвала. Далее представим себе, что в кузове находится не песок, а какое-то горючее вещество, например порох, который при разгрузке падает на какую-нибудь горячую поверхность. В этом случае порох, достигнув земли, воспламенится сам и тотчас же подожжет все мешки с порохом, еще оставшиеся в кузове или летящие из него к земле. Совершенно так же, когда объемный электрический заряд доходит до земной поверхности, то начинает «гореть» вся та область, внутри которой ионы успели дойти до земли. Благодаря этому и возникает разветвленная линейная молния. Подготовка молнии происходит гораздо медленнее, чем сам разряд. От начала отделения положительных и отрицательных зарядов в облаке до образования лидера часто проходит более получаса, тогда как сама молния длится лишь доли секунды.
Молнию можно еще сравнить с падением груза в паровом молоте. Машина медленно поднимает тяжелый груз вверх, а когда он достигает определенной точки, то удерживающий его трос освобождается и груз быстро падает вниз вдоль тех же направляющих стержней, по которым его поднимали вверх. Когда груз падает на сваю, забиваемую в землю, то мы поражаемся силе его мгновенного удара. Но ведь сначала машина должна была поднять этот груз, а эта-то медленная ее работа обычно не так сильно бросается нам в глаза.
В грозовом облаке при вспышке молнии создаются носители электричества, т. е. ионы. Восходящими движениями воздуха, господствующими в таком облаке, ионы поднимаются на высоту до 5000–7000 м. И лишь когда разность потенциалов между облаком и землей станет достаточно большой, ионы и электроны найдут путь к земной поверхности и тогда блеснет молния. При этом первоначальный, но имеющий решающее значение процесс образования ионов в облаке идет еще медленнее и спокойнее, чем поднимается груз в рассмотренном примере с паровым молотом.
Во время каждой грозы наблюдается в среднем 60 электрических разрядов, а сила тока в одном разряде составляет 60 000 ампер. Но в связи с тем, что разряд происходит очень быстро, энергия молнии оказывается сравнительно небольшой. При напряжении 2 000 000 в, силе тока 60 000 ампер и продолжительности разряда 0,001 секунды энергия молнии в соответствии с формулой
>вольт-ампер-секунда = ватт-секунда
составит 2 000 000 60 000 0,001 ватт-секунд = 33,3 киловатт-часов или 29 000 килокалорий.
Это примерно соответствует энергии, получаемой при сжигании всего 3,5 кг каменного угля.
Таким образом, представление о том, что из молний можно добывать значительную энергию, является совершенно ошибочным. Кроме того, на земле пришлось бы расставить много миллионов установок, чтобы «поймать» хотя бы ничтожную часть молний.
Однако, поскольку энергия молнии высвобождается за очень короткое время, мощность молнии довольно велика. Она может за 0,001 секунды составлять 150 миллионов лошадиных сил. Так как энергия молнии переходит в тепло за столь короткое время, то при ударе возможны большие разрушения. За несколько миллисекунд, например, могут полностью испариться сотни метров телефонных проводов.
Нет ничего удивительного в том, что в средние века молнии приписывалась чудодейственная сила. Конечно, средневековые суеверия, связанные с молнией (например, представление о том, что во время грозы нельзя пользоваться вилками), отошли теперь в далекое прошлое. Если принимать эти суеверия всерьез, то пришлось бы во время грозы не есть, не смотреть в окна и даже не указывать на молнию пальцем. Не существует в природе и гнезд молний, т. е. таких точек, куда чаще всего ударяет молния и которые будто находятся в местах слияния подземных водоносных жил и вблизи разных таинственных мест.
Молнии действительно ударяют, как правило, в наиболее высокие предметы — башни, колокольни, высокие деревья и т. д. Поэтому, хотя и опасно во время грозы находиться на открытой местности, еще опаснее прятаться под деревьями. Оказавшись во время грозы на открытом месте, не надо бояться промочить одежду. Если молния на пути к земной поверхности и заденет человека, то вероятность смертельного поражения в мокрой одежде будет меньше, чем в сухой, так как первая лучше проводит электричество.
