И.С. Белюченко
Экология Краснодарского края (Региональная экология)
Учебное пособие. – Краснодар: КубГАУ, 2010. - 356 с.
11. Стихийные явления, чрезвычайные ситуации и катастрофы
11.1. Неблагоприятные явления в атмосфере
11.1.9. Гроза
Гроза -
это атмосферное явление, при котором между мощными кучево-дождевыми облаками и
землей возникают сильные электрические
разряды - молнии. Такие разряды достигают напряжения в миллионы вольт, а
общая мощность «грозовой машины» Земли
составляет 2 млн. киловатт (при одной грозе расходуется столько энергии,
что ее было бы достаточно для обеспечения потребностей небольшого города
в электроэнергии в течение года). Скорость
разряда достигает 100 тыс. км / с, а сила тока – 180 тыс. ампер. Температура в канале молнии - из-за протекающего
там огромного тока - в 6 раз выше, чем на поверхности Солнца, поэтому
почти каждый предмет, пронизанный молнией,
сгорает. Ширина разрядного канала
молнии достигает 70 см. Из-за быстрого расширения воздуха, нагревающегося в канале, слышны раскаты грома. Плотность
грозовых разрядов на землю (км2/год) составляет в лесостепи – до 7,
в степной зоне уменьшается до 3-4. В горах этот показатель увеличивается по
сравнению с равнинами (на Северо-Западном Кавказе – 7).
Для развития грозы нужна значительная энергия,
сосредоточенная в сравнительно небольшом объеме кучево-дождевого облака. Такое
облако может возникать из обычного кучевого облака, если достаточно влажный и
прогретый воздух все время будет теплее окружающей среды и из-за этого как бы
всплывать. Развивающееся грозовое облако сравнивают с громадной вытяжной
трубой, в которой воздуху по мере поднятия сообщается дополнительное тепло,
выделяющееся при конденсации водяного пара. Если прогревания нижних слоев
достаточно для дальнейшего подъема влажного воздуха, то облако продолжает расти
и может превратиться в громадное грозовое облако. Его основание обычно лежит на
высоте 0,5-2,0 км, а вершина – на высоте 8-15 км. Диаметр основания такого
облако очень изменчив: от 5 до 15 км, иногда больше (Человек и стихия, 1989).
Время формирования грозового облака – от 30 минут до
нескольких часов. В одном грозовом облаке может быть от двух до пяти
вершин-куполов, которые развиваются независимо друг от друга, как отдельные
грозовые ячейки. В каждой ячейке существует своя система восходящих воздушных
потоков и происходят свои электрические процессы. В стадии зрелости ячейка находится
около 20 мин. Несмотря на это, гроза может бушевать в одном материнском облаке
несколько часов подряд, поддерживая свою силу за счет вновь возникающих
грозовых ячеек. Механизм рождения грозовых электрических процессов окончательно
еще не изучен. Предполагается, что электрические заряды в облаках образуются
при ударении облачных частиц о частицы осадков. При этом существенным является
наличие в облаке ледяных частиц.
Молнии различают по видам: линейная, плоская, четочная
и шаровая. Чаще всего человек встречается с линейной и шаровой молниями. Линейная
молния – это гигантская электрическая искра с множеством ответвлений между
облаками или между облаком и землей. Продолжительность прохождения молнии от
облака к земле составляет 0,001-0,02 с. Шаровая молния – более редкая и
возникает иногда вслед за линейной или четочной - светящийся
шар диаметром от 5 до 30 см, путь движения которого
непредсказуем. Истинная причина возникновения шаровой молнии не выяснена.
Наиболее распространены гипотезы о её плазменной и кластерной природе
(Стаханов, 1985). Молния обычно
бьет в возвышенные места, отдельно стоящие деревья,
технику. Опасно находиться в воде или
вблизи нее, нельзя ставить палатки у самой воды.
Ежегодно
на земном шаре бывает до 44 тыс. гроз. Продолжительность их - в пределах часа. Грозовые разряды
атмосферного электричества опасны для жизни людей, а попадая в здание, могут его
разрушить и вызвать пожар. Для предотвращения пожаров и снижения ущерба от
них на хозяйственных объектах проводится: строительство водоемов, бассейнов и других водных хранилищ; поддержание в порядке огнезащитных
полос; обеспечение
готовности связи, систем оповещения, средств разведки;
контроль готовности средств
пожаротушения. Для защиты
используют молниеотводы различных конструкций: а) стержневые, б) антенные, в)
сетчатые. Любой молниеотвод
состоит из трех элементов: молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Особое внимание обращается на то,
чтобы не было контакта между контуром заземления в здании и контуром заземлителя грозозащиты.
Способы устранения опасности
от статического электричества: надежное заземление оборудования,
коммуникаций, сосудов; снижение
удельного (объемного) сопротивления с помощью повышения влажности, применения антистатических примесей; ионизация воздуха или среды; недопущение создания взрывоопасных
концентраций, уменьшение скорости движения
жидкости и длины продуктопроводов,
использование менее пожаро- и взрывоопасных веществ. Для электрозащиты оборудования используются:
плавкие вставки (расплавляются
или перегорают при величине
тока в цепи, выше допустимой); автоматические выключатели, автоматы защиты электромагнитного, теплового или
комбинированного действия (обеспечивают разрыв электрической цепи при
превышении допустимой
величины проходящего по ней тока); тепловые реле для защиты электродвигателей (на основе биметаллических пластин). Грозы
приводят к наиболее опасным проявлениям стихии – пожарам.
|