Популярно о науке

Previous Entry Share Next Entry
Тема выпуска - молнии.
ahiin


Насколько опасно плавать на открытой воде во время грозы?
—Jay Gengelbach

Что будет, если получить удар молнии принимая душ? Или стоя под водопадом?
—same3chords

Что получится, если в корабль или самолет, в котором вы находитесь, ударит молния? А в подводную лодку?
—SoobNauce

А если молния ударит в тот момент, когда вы на вершине радиовышки меняете лампочку? Или делаете сальто назад? Или стоите на графитовом поле? Или смотрите прямо на вспышку?
—Danny Wedul

Что если молния ударит в летящую пулю?
—Timothy Campbell

Что если во время грозы я буду перепрошивать BIOS и меня ударит молния?
—njsg



Прежде чем двигаться дальше, желаю подчеркнуть следующее:

Я никоим образом не являюсь официальным лицом в области грозозащиты.
Я просто парень, который рисует картинки в интернете. Мне нравятся, когда разные штуки вспыхивают и взрываются, то есть, как вы понимаете, я далеко не всегда стою на страже ваших интересов. Официальные лица в области грозозащиты - это ребята из Национальной службы погоды Соединенных Штатов:
http://www.lightningsafety.noaa.gov/

Вот. Держа сказанное в уме...

Чтобы ответить на вышеперечисленные вопросы, нам необходимо разобраться, куда наиболее вероятно ударит молния. Для этого есть забавный трюк, о котором я вам расскажу прямо сейчас: возьмите 60-метровую воображаемую сферу и покатайте по окружающему ландшафту, замечая в каких точках она его касается.

Говорят, молния бьет в самую высокую точку поблизости. Это одно из тех раздражающе невнятных утверждений, которые порождают кучу вопросов. Как далеко это "поблизости"? Ведь далеко не все молнии бьют в вершину Эвереста. Ударит ли молния в самого высокого человека в толпе? Самый высокий человек, которого я знаю - это Ryan North, (палеонтологи оценивают его рост 5 метров в холке) [шуточка про комиксы о динозаврах, которые помянутый Ryan создает]. Должен ли я стараться тусить поблизости от него, защищаясь от удара молнии? Как насчет других причин? (Вот почему в этом блоге вопросы задаете вы, а не я.)

Но как молния выбирает цель?

Это видео (на Ютубе его почему-то прикрыли, но можно посмотреть здесь), снятое Томом Уорнером (Tom A. Warner), возможно, самое крутое из того, что я когда-либо видел. Оно демонстрирует вспышку молнии, снятую со скоростью 7207 кадров в секунду. 33 секундное видео соответствует 1/10 секунды реального времени. Есть куча замедленных съемок молний, но это - намного лучше всего, что мне удалось найти. Видео Тома позволяет понять, как движется молния. Она начинается с пучка разрядов, "лидера", спускающегося с облака. Это то, что вы видите в начале видео. Лидер распространяется вниз со скоростью от десятка до сотни километров в секунду, покрывая несколько километров до поверхности за несколько десятков миллисекунд.

По лидеру течет сравнительно небольшой ток, порядка 200 ампер. Этого вполне достаточно, чтобы убить вас, но даже близко не сравнимо с тем что последует потом. Как только лидер вступает в контакт с землей, облако и земля выравнивают потенциал посредством колоссального разряда порядка 20000 ампер. Это и есть та ослепительная вспышка, которую мы видим. Она устремляется вверх по каналу со скоростью, составляющей значительную долю световой, покрывая всю дистанцию менее чем за миллисекунду, в пределах одного кадра на видео.

(Технический момент: хотя этот разряд и называется и называется “возвратный удар”, электрический заряд по-прежнему перемещается вниз. Однако сам разряд развиваетя вверх. Этот процесс похож на то, как при включении зеленого (или какого другого ) света, начинают движение передние машины, затем задние, так что стартовая волна выглядит распространяющейся назад.)

Таким образом, место, где мы видим удар молнии - это точка, в которой лидер впервые вступил в контакт с поверхностью. Лидер перемещается в атмосфере маленькими скачками. Он безусловно направит свой путь в сторону положительного (обычно) заряда на земле. Однако, он "чувствует" такой заряд лишь в нескольких десятках метров от себя. Если в пределах этой дистанции есть что-либо, имеющее электрический контакт с землей, то лидер скакнет в эту точку. В ином случае, он прыгает в полупроизвольную точку, и затем процесс повторяется.

lightning makes a series of steps down toward ryan north

Упомянутая 60-метровая сфера берется как раз отсюда. Это способ представить себе, какая точка будет первой, которую почувствует лидер и на которую он может прыгнуть во время следующего (последнего) шага.

Чтобы определить, куда наиболее вероятен удар молнии, покатаем воображаемую 60-метровую сферу по окружающему ландшафту (в целях безопасности, не используйте настоящую сферу). Сфера легко закатывается на деревья и дома, не проходя сквозь них и не прогибаясь. Места контакта сферы с поверхностью - верхушки деревьев, столбы и игроки в гольф являются потенциальными целями молнии.

Таким образом, можно рассчитать "тень" молнии вокруг объекта высоты h на плоской поверхности.

a sphere of radius 30 meters rests on the ground next to a man on a platform with a flag
["тень" молнии]

Эта "тень"  - та область, где лидер с наибольшей вероятностью ударит по высокому объекту, а не в землю вокруг.

Ну, это не значит, что в в безопасности рядом с высоким объектом, часто - ровно наоборот.  Когда молния бьет в высокий объект, электрический ток стекает с него и растекается по земле. Если вы имеете контакт с землей где-то поблизости от удара, ток может пойти через ваше тело. Из 28 человек, убитых молнией в этом году в США, 13 стояли под деревьями или неподалеку от них.

Учитывая вышеперечисленное, рассмотрим возможные поведение молний в ситуациях из списка вопросов.

Насколько опасно плавать на открытой воде во время грозы?

Весьма опасно. Прежде всего, вода электропроводна, но это не главная проблема: важнее то, что когда вы плаваете, ваша голова торчит над обширной плоской поверхностью. И даже если молния ударит рядом - это все равно плохо. 20000 ампер, распространяющиеся во все стороны (по большей части - вдоль поверхности воды) - это... Однако, не так просто посчитать, какую долю от удара молнии на каком расстоянии вы получите. Я полагаю, что опасность будет значительна в пределах как минимум десятка метров и даже далее, если вода чистая, так как в этом случае ток с еще большим удовольствием устроит короткое замыкание через ваше тело.

Что будет, если получить удар молнии принимая душ? Или стоя под водопадом?

lightning strikes two people, one standing in an inside waterfall and one standing in an outside waterfall

Сам водный поток для вас опасности не представит — это просто куча капель воды в воздухе. Ванна под вашими ногами, и лужа воды в ней, контактирующая с водопроводом - вот настоящая опасность.

Что получится, если в корабль или самолет, в котором вы находитесь, ударит молния? А в подводную лодку?

lightning hits a boat, another boat, and a plane. it does not hit the submarine because the ocean is in the way.

Лодка без каюты примерно настолько же опасна, как поле для гольфа.  Лодка с закрытай кабиной и грозозащитой обеспечивает примерно такой же уровень защиты, как легковой автомобиль. Подводная лодка безопасна как подводный сейф (не нужно путать подводный сейф с сейфом в подводной лодке - сейф в подводной лодке существенно безопаснее, чем подводный сейф). [совершенно обалденная игра со значениями слова safe, и увы, в переводе все пропало].

А если молния ударит в тот момент, когда вы на вершине радиовышки меняете лампочку? Или делаете сальто назад? Или стоите на графитовом поле? Или смотрите прямо на вспышку?

lightning strikes a person on a tower, then flows into the tower to the ground. another bolt passes through someone doing a backflip. a person stands in a graphite field (?). a person looks at a lightning bolt which is hitting them in the eyes.
[1.
2. Что это за хрень такая, графитовое поле? Как я сюда попал?
3. Нет! Не смотри прямо на разряд молнии, это может повредить глазам.]


Что если молния ударит в летящую пулю?

Пуля сама по себе не сможет повлиять на траекторию молнии. Нужно каким-то образам подгадать время выстрела так, чтобы пуля была в середине молниевого разряда в тот момент, когда произойдет обратный удар.

Сердцевина молнии диаметром всего несколько сантиметров. Пуля калибром 7,62 от автомата Калашникова примерно 26 мм длиной и движется со скоростью около 700 мм в миллисекунду. Ее свинцовый сердечник покрыт медной оболочкой. Медь - великолепный проводник электричества, так что большая часть из 20000 ампер могут пройти через пулю (замкнув этот участок молнии накоротко).

a bullet passes through the ionized channel of a lightning bolt. as it reaches the center, it glows very brightly. it is still going brightly as the bullet exits undamaged.


На удивление, пуля перенесет это довольно спокойно. Если бы она была неподвижна, то ток быстро разогрел бы и расплавил ее. Но она движется так быстро, что пролетит канал раньше, чем нагреется больше чем на несколько градусов. Таким образом, пуля продолжит свой полет к цели практически такой же, как и была. Конечно, в процессе поучаствуют непростые электромагнитные силы, создаваемые магнитным полем вокруг канала и электрическим током в пуле, но ни одна из тех, что я что я успел проверить, не меняет картину сколь-нибудь существенно.

Что если во время грозы я буду перепрошивать BIOS и меня ударит молния?

the tempest installs microsoft bob (gateway 2000 edition)
[Если вы не поняли шутку про Microsoft BOB - тем лучше, значит этот поделие мелкомягких прошло мимо.]


Источник.




  • 1
тут можно почитать более развернуто
http://ru.wikipedia.org/wiki/Молния

Тема выпуска - молнии.

Пользователь gekkon12 сослался на вашу запись в записи «Тема выпуска - молнии.» в контексте: [...] х" публикаций по физике и математике. Тема выпуска - молнии. Оценить перевод можно здесь. [...]

Тема выпуска - молнии.

Пользователь belka_andreeva сослался на вашу запись в записи «Тема выпуска - молнии.» в контексте: [...] Оригинал взят у в Тема выпуска - молнии. [...]

вообще супер-полезный пост

Пользователь civil_disput сослался на вашу запись в записи «вообще супер-полезный пост» в контексте: [...] нал взят у в Тема выпуска - молнии. [...]

Жаль видео больше недоступно :(

Жаль:(
Превосходные эпитеты автора это видео заслуживало в полной мере.

Охотно верю, я уже слюни пустил, может найду...

Кажется оно, судя по описанию:
http://www.astronet.ru/db/msg/1267926

Оно, да. Сейчас добавлю в текст.

  • 1
?

Log in

No account? Create an account