Zemi už druhý měsíc sužují lijáky a bouřky. Blesk nachází další a další oběti. Jakmile zpráva prošla, bouřka v Noginské oblasti vypálila tkalcovnu a vešlo se ve známost, že ve Voroněžské oblasti blesk zabil ženu, když zaháněla kozy do chléva. V Kunguru úder blesku připravil o život tři ženy, které si odpykávaly trest v nápravné kolonii č. 18. Pak se blesk nemilosrdně vypořádal s muži v oblasti Istra a Tula.
Kdo s větší pravděpodobností „chytne blesk“? Je výboj blesku i s palisádou hromosvodu schopen vytvořit v zemi obchvatovou cestu a zespodu prorazit k objektu? Co se skrývá za výrazem „ohniví hadi“? Je nebezpečné být v letadle nebo autě během bouřky? Je možné používat mobilní telefon během bouřky?
Pro upřesnění jsme se obrátili na doktora technických věd, odborníka na výboje blesku, vedoucího laboratoře pro modelování elektrofyzikálních procesů v Krzhizhanovsky Energy Institute, profesora Eduarda BAZELYANA.
Foto: Kirill Iskoldsky
Kde hnízdí blesky?
— Jakou povahu mají blesky, jak vznikají?
— Představte si, že sedíte v zimě v místnosti a češete si vlasy. Poté přiložte prst k hřebenu a objeví se jiskra. Když se hřeben tře o vlasy, vznikají elektrické náboje, které se shromažďují na špičce hřebenu a vytvářejí silné elektrické pole, a když přiložíte prst k zubům hřebenu, zabliká dva až tři milimetry dlouhá jiskra.
Blesk je stejná elektrická jiskra, jen v kolosálním měřítku. A tady to není hřeben, který se tře o vlasy nebo vlnu, ale spousta sněhových vloček a dešťových kapek, které odborníci nazývají „hydrometeory“. Při tření se sněhové vločky nabíjejí a shromažďují v oblacích do nabitých článků s poloměrem až kilometr. Tyto nabité články mohou být tak velké, že napětí dosahuje mnoha milionů voltů. Ale bez ohledu na to, kolik elektřiny se tam shromažďuje, aby došlo k blesku, musíte mít nějaký druh „zapalovacího zařízení“ – plazmový prvek, ze kterého začíná výboj. Jak vzniká – pomocí kosmického záření nebo „hydrometeorů“ náhodně organizovaných vírem – o tom vědci stále vedou spory.
Blesk se vyskytuje zřídka. V Rusku udeří v průměru tři až čtyři blesky na kilometr čtvereční země za rok.
— Jaká je teplota blesku? K čemu se to dá přirovnat?
– Teplota na povrchu Slunce je 6 tisíc stupňů, v oblouku svařovacího stroje stejná a v kanálu blesku – 30 tisíc stupňů, 5krát více! Ale i přes vysokou teplotu blesk často nic nezapálí. Pamatujte, jako v Tvardovského „Terkinovi na onom světě“: „Zdá se, že se to děje, sanitka přijíždí, řeže, tlačí, pomáhá.“ Blesk se sám vznítí a pak silnou rázovou vlnou (pamatujte na hrom!) sám odfoukne zplodiny hoření.
K požáru způsobenému bleskem může dojít v lese nebo v zařízení na těžbu ropy nebo plynu. Ale představit si, že dům v Moskvě začal hořet kvůli blesku, je něco neuvěřitelného.
— Jaký druh energie se uvolňuje při výboji blesku?
“Kdyby se někomu podařilo shromáždit všechnu energii, která se uvolňuje v kanálu blesku, a nacpat ji do sklenice, pak by to mohlo stačit na to, aby moskevský byt vydržel měsíc.” To znamená, že se neuvolňuje mnoho energie. A tato energie se rozptýlí z oblaku na zem. Není možné ji sbírat, tato energie je plýtvána.
Ve 40. letech vyšel sci-fi román, ve kterém postavy sbíraly energii blesku. Vědci se s nápadem autora hodně bavili.
— Jak lze přibližně vypočítat vzdálenost k nejbližšímu místu blesku v kilometrech?
– Na tuto otázku si může odpovědět každý sám. Vidíte záblesk blesku, začněte počítat vteřiny: jedna, dvě, tři. Uběhlo 10 vteřin – zaburácel hrom; Zvuková vlna urazí asi 300 metrů za sekundu a 10 kilometry za 3 sekund. Na tři kilometry daleko je zřetelně slyšet hrom.
— Lze blesk „připojit“ ke konkrétnímu místu?
– Úžasná otázka. Odborníci se stále přou, zda tam blesková hnízda jsou, nebo ne. Jsou to místa na zemi, kde často udeří blesk. Hypotéza, že existují, je celkem podložená. Představte si rovnou plochu, ze které skála zasahuje do země. Jak známo nevede elektřinu, ale uvnitř hornin teče vodní proud, který elektřinu dokonale vede. Vzhůru se táhla jakási řeka. To je to, co může blesk „cítit“. Proto existuje mnoho příznivců, kteří věří, že hnízda blesků skutečně existují. Ale zatím neexistují žádné přesvědčivé experimenty, které by to prokázaly.
„Blesk někdy zahraje blázna“
— Jak pravdivé je tvrzení, že blesk – „šíp bohů“ s jasnou plazmovou stopou – volí cestu nejmenšího odporu a zasáhne bod nejblíže jeho dráze?
„Přesně to si mysleli první vynálezci hromosvodů. První hromosvod vynalezl v roce 1752 Benjamin Franklin, jehož portrét je na 100 dolarové bankovke. Ve skutečnosti blesk obecně urazí nejkratší vzdálenost a zasáhne vysoko stojící kolík. Ale existují výjimky. Občas blesk “blázni”.
Specialisté ústavu po mnoho let prováděli pozorování výbojů blesků na televizní věži Ostankino. A nejednou zaznamenali, jak blesk „minul“ a zasáhl věž 200 metrů pod vrcholem nebo do země přibližně ve stejné vzdálenosti od věže. Představte si, že věž Ostankino je půl kilometru vysoká a chrání velmi malou oblast 200-300 metrů.
— Kolik blesků udeří do televizní věže Ostankino za rok?
“Blesk do něj udeří asi 30krát za rok. Ale slovo “úder” se sem nehodí. Protože ve 25–27 případech blesk naopak vystartuje z věže a letí do oblak takříkajíc „vzhůru nohama“. Odborníci nazývají takový blesk jako vzestupný blesk.
— Kdo má větší šanci „chytit blesk“?
— Lidé ve vzácných případech trpí přímým úderem blesku. Pamatuji si, že v televizi byl příběh o Číňanovi: blesk, hrom, spadl, hlasatel v zákulisí řekl: „Muž byl zasažen bleskem.“ Najednou vyskočí, běží, zase padá, hlasatel tragickým hlasem: „Další blesk“. Nebyl jediný spolehlivý případ, kdy by ho přímý úder blesku nechal naživu. Všechny příběhy o tom, jak na stadion zasáhl blesk – a deset fotbalistů bylo hospitalizováno, blesk zasáhl autobusovou zastávku – a všichni lidé, kteří tam dostávají elektrické šoky, jsou špatně interpretovány. To vše jsou sekundární účinky blesku.
Blesk udeří např. do stromu, dále po mokrém dřevě se bleskový proud dostane do země a šíří se jí jako vodičem. Podle Ohmova zákona vzniká napětí, které působí podél povrchu země. Mezi nohama člověka stojícího na zemi je napětí. A čím blíže k bodu dopadu stojí, tím silněji toto napětí působí. A může dosáhnout několika desítek kilovoltů. Právě toto napětí sráží lidi na pláži, na zastávkách, na stadionu. Celá tato akce, jak říkají odborníci, je napětím kroku, který působí mezi nohama člověka stojícího na zemi.
Nedoporučoval bych být na místě, kde se během bouřky něco tyčí. Pokud jste hluboko v lese, blesků se nemusíte bát. Jiná věc je, když půjdete na okraj, kde na jedné straně začíná pole a na druhé vysoké stromy. Tyto stromy budou aktivně přitahovat blesky a můžete se ocitnout pod vlivem krokového napětí.
Vliv tohoto krokového napětí, ať už na zemi nebo na vodě, je přibližně stejný. Pokud blesk udeří do země ve vaší blízkosti, můžete na vteřinu ztratit vědomí, spadnout a pak vstát. Ve vodě může přerušení dýchání způsobit udušení. Samozřejmě, během bouřky se musíte naléhavě dostat na břeh.
— Proč udeří blesk častěji dobytek než lidi?
— U skotu je vzdálenost mezi předními a zadními končetinami poměrně velká, a proto na ně napětí kroku působí mnohem silněji.
— Působí blesk a holé dráty stejně?
– Ano, pouze na exponovaných drátech u vás doma je 220 voltů, na ulici se můžete dostat pod 10 tisíc voltů, s bleskem – pod milion.
— Je pravda, že palisáda z hromosvodů neplete blesk? Když je tradiční cesta zablokována, může se prorazit k objektu zespodu a vytvořit tak řešení v zemi?
— Když blesk udeří do země, jako je strom, může jiskra skutečně vystřelit z kořenů stromu po povrchu země. To je naprosto přesný fakt. A takový výboj se může rozšířit na desítky metrů. Vzpomínáte na horké léto 2010? U Omsku vyhořela celá vesnice. Korespondent, který přišel navštívit oběti požáru, se zeptal babiček: “Proč jste neuhasili oheň, když oheň právě začal?” Na to staré ženy odpověděly: „Bylo to tak děsivé! Ohniví hadi běhali po zemi.” Starobylí vesnice nefantazírovali. Blesk, který zasáhne strom nebo sloup, může pokračovat ve své dráze a klouzat po povrchu země. To někdy vede k vážnému poškození zařízení. Například v elektrických rozvodnách jsou kabely uloženy v zemi. Pokud je spálíte, automatika přestane fungovat.
“Muž je nejlepší cíl”
„Stále existují tací, kteří se bojí dotknout člověka zasaženého nebo zasaženého bleskem.
“Myslím, že to věděla i moje babička, která studovala na farní škole.” Takového člověka se můžete dotknout. Jen to nezahrabej do země.
A mylné představy lidí jsou pochopitelné. Například jeden „expert“ vážně navrhl vzít suchou hůl a přikulit takového člověka k první dostupné vodě.
Vězte, že takový člověk nepředstavuje žádné nebezpečí. A můžete mu hodně pomoci. Při silném výboji krokového napětí může u člověka dojít k zástavě dechu a dokonce k zástavě srdce. Pokud mu začnete dávat umělé dýchání a stlačovat hrudník, pak ho můžete do příjezdu sanitky udržet naživu a celkově ho zachránit.
— Může blesk „ukrást“ medailon nošený na krku a zanechat jeho majiteli otisk na těle po mnoho let?
— To znamená, že je možné roztavit řetěz s medailonem nebo křížem na těle člověka? V tomto případě vám nemohu říci kategorické „ne“. A právě proto. Pokud dojde k blízkému úderu blesku, pak v řetězci, stejně jako v každém uzavřeném vodivém obvodu, může magnetické pole blesku vyvolat elektromotorickou sílu (EMF) magnetické indukce. Tento jev objevil anglický experimentální fyzik Michael Faraday. Elektrický svět, ve kterém žijeme, je důsledkem jeho objevu. Z řetězu může být v obvodu indukováno napětí několika kilovoltů. A výsledný indukční proud může roztavit tenký řetěz.
— Když blesk udeří do předmětu, „křoví“ a zanechává charakteristické stopy. Vědci jim říkají „Lichtenbergovy postavy“. Někdy se objevují na lidské kůži: vypadají jako stromy nebo ptačí peří.
— Takové charakteristické stopy může zanechat nejen blesk. Pokud se člověk dostane pod vysoké napětí, elektrický náboj vypálí takové stopy na kůži.
— Překvapivě z nějakého důvodu blesk „upřednostňuje“ muže. Podle pojišťoven tvoří 82 % všech obětí zástupci silnějšího pohlaví.
— Možná proto, že muži jsou mimo domov častěji než ženy. Sekají trávu v bouřce, sbírají houby, stojí u řeky s udicí, hrají fotbal na mýtině.
„Mobilní telefon nepřitahuje nic nebezpečného“
— Když jste doma, potřebujete během bouřky vypnout elektrické spotřebiče a plyn?
— Plynový sporák je v bouřce zcela bezpečný. Ale situace s elektrospotřebiči je taková: pokud jste v Moskvě, pak je malá šance, že se něco poškodí v důsledku úderu blesku. Elektrické komunikace v hlavním městě jsou všechny kabelové, podzemní, jsou dobře chráněny před údery blesku. Jiná věc je, jestli bydlíte ve venkovském domě nebo ve venkovském domě a blíží se k vám nadzemní elektrické vedení. V takovém případě je vhodné během bouřky odpojit televizor a další elektrické spotřebiče.
Ve vzdálenosti 200-300 metrů může blesk ovlivnit elektromagnetické pole tak, že vám shoří anténní zesilovač nebo samotný televizor. A to se stává poměrně často.
Právě bydlím v takovém domě nedaleko Moskvy. Před třemi lety do naší ulice udeřil blesk. Pak jsem chodil od dveří ke dveřím a přemýšlel, kolik elektrických spotřebičů shořelo. Nikdo neuhořel méně než dva. Včetně mě. Švec zůstal bez bot.
— Je bezpečné mýt nádobí nebo se sprchovat během bouřky? Dotknout se telefonu?
— Můžete umýt nádobí a osprchovat se, protože všechny tyto komunikace v domech jsou dobře uzemněné. V obci je komunikace stále drátová, po ulici vedou telefonní dráty natažené mezi sloupy, takže je lepší se telefonu nedotýkat. Elektromagnetické rušení v telefonní síti může být nebezpečné i pro člověka.
— Když jsi u dače, můžeš za bouřky zapálit v kamnech?
— Moje babička nezapálila ruská kamna za bouřky. Existuje určitá pravděpodobnost, že blesk projde sloupcem zahřátého plynu, ale je to extrémně nevýznamné. Proto bych při bouřce nevypínal kamna na dači.
— Je nebezpečné být v letadle během bouřky?
— Letadla jsou dnes konstruována tak, aby vydržela údery blesku nejvyšším proudem. Žádné dopravní letadlo nezíská mezinárodní certifikát, pokud není testováno proti bleskovému proudu. Testuje se proudem 200 tisíc ampér. Tato proudová síla se vyskytuje pravděpodobně v jednom blesku z deseti tisíc. Po takovém elektrickém výboji musí všechny přístroje letadla správně fungovat, teprve pak je dovoleno létat.
Je tu ještě jedna okolnost: pilot může přijít o licenci, pokud se letadlo dostane do bouřkového mraku. Podle instrukcí ho musí pilot obejít.
Do letadel však udeří blesk. K jedné stávce dojde každých tři tisíce hodin letu. Tato rána je pro něj bezpečná.
— Přitahuje letadlo blesky?
„Letadlo ani tak nepřitahuje blesky, ale stává se samotným iniciačním prvkem, ze kterého blesk začíná a jde na jedné straně do mraku, na druhé straně je přitahován k zemi nebo k buňce bouřky s nábojem opačné znamení.
— Může blesk poškodit přístroje letadla?
– To se občas stává. Pokud však analyzujete letecké havárie, pravděpodobně nebude ani jedno procento, že by za to mohl blesk.
— Je mobilní telefon v bouřce nebezpečný? Můžete získat sonický třesk prostřednictvím mobilního telefonu ve vašich rukou?
– Rozhodně ne! Jednou jsem v televizi slyšel, že při bouřce je potřeba odložit mobil od sebe na vzdálenost deseti metrů. Pravděpodobně k odcizení. S mobilním telefonem nemusíte nic dělat, nepřitahuje žádné blesky. A nedostanete sonický třesk. Můžete také zacinkat celým svazkem klíčů a naplnit si kapsy kilogramovými kusy železa. To nijak neovlivní dráhu blesku.
— Mohu přečkat bouřku v autě nebo autobuse?
— Nechoďte ven: v autě nebo autobuse je to bezpečnější. Jejich kovový obal vytváří ochranný štít, vědci nazývaný Faradayova klec. Blesk neproniká dovnitř, ale „teče“ do země.
Ale nedoporučoval bych držet se vně budovy, abyste unikli dešti pod střechou. Základy domu se velmi často používají jako přirozený systém uzemnění. Při přímém úderu blesku jím protéká velký proud, který vytváří nejnebezpečnější kroková napětí těsně u základu. Raději otevřete dveře a vstupte do vchodu.
Blesk je přírodní jev, který je stejně destruktivní jako krásný. Od pradávna lidstvo obdivovalo vzpouru „elektrického živlu“ v oblacích. Není divu, že fantastické a dokonce božské vlastnosti byly připisovány jevům, které byly z hlediska moderní vědy zcela vysvětlitelné.
Nejprobádanější (kvůli frekvenci) jsou dnes tzv. lineární blesky mrak-zem, které pozorujeme při bouřce. Jsou to právě oni, kdo „zasáhl“ struktury, stromy a krajinné prvky vyčnívající nad plání. A pokud tam nejsou, tak do živých bytostí.
Podle statistik je frekvence úderů blesků na povrch naší planety přes 100krát za sekundu. Blesk je pro člověka nebezpečný nejen kvůli obrovskému napětí a proudu (1 milion voltů, 100 tisíc ampér), ale také kvůli ničivé rázové vlně.
Účinek zásahu bleskem je srovnatelný s detonací velkého objemu výbušniny. Dostatečný k tomu, aby zlomil velký strom nebo budovu v cestě, zranil nebo otřes mozku. Takže i když výboj „nezasáhl“ osobu přímo, může být pobyt v oblasti úderu blesku plný tragických následků.
Ale navzdory všem nebezpečím tohoto prvku vědci sebevědomě tvrdí, že je nemožné, aby člověka zasáhl lineární blesk uvnitř budovy. Je to tak?
Povaha výboje blesku: cesta blesku od narození k hromosvodu
S rozvojem vědy a používáním moderních systémů ochrany před bleskem se lidem podařilo blesky dobře studovat a dokonce „zkrotit“. Ale i dnes ve společnosti panuje řada předsudků spojených s poškozením výbojem blesku. Jedna z nich hovoří o možnosti zásahu bleskem do člověka uvnitř budovy. Navíc se nebavíme jen o poškození od běžného lineárního blesku, ale také od tzv. kulového blesku. Aby bylo možné poskytnout odůvodněnou odpověď, stojí za to pochopit, odkud a kam atmosférický výboj „jde“.
Příběh o zrození a životě blesku je tak fascinující, že by si zasloužil celý román. Naznačme, že se na tom podílí i kosmické záření. Poznamenáme si ale jen hlavní stage bez zbytečných textů.
Vše začíná vznikem elektrického pole požadovaného napětí (asi 1 MV/m) v určitém kritickém objemu oblaku. V tomto případě musí mít pole v okolním prostoru takovou sílu, aby podpořilo započatý výboj (od 0,1 do 0,2 MV/m).
Poté, když elektrostatické pole dosáhne kritické hodnoty, dojde k nárazové ionizaci. Tedy uvolňování iontů z atomů atmosféry jejich „bombardováním“ elektrony. K tomu dostatečně vysoké rychlosti elektronů se projevují vlivem elektrického pole. Počet takzvaných „uteklých“ elektronů pod vlivem pole se zvyšuje jako lavina. Částice urychlené na začátku se totiž začnou srážet s molekulami vzduchu a „vyrážejí“ z nich nové (relativistické) elektrony.
Když objem elektronové laviny dosáhne určité hodnoty, dojde k elektrickému průrazu vzduchu. Spouštěčem tohoto jevu jsou částice s nejvyšší energií – „kosmické paprsky“. Objeví se vlákno elektrického výboje zvané „streamer“. Streamery se spojí a vytvoří ionizovaný kanál s vysokou teplotou, ve kterém se výboj pohybuje po dráze nejmenšího odporu. Říká se tomu „vůdce stupňovitého blesku“.
Vůdce se nepohybuje k zemi okamžitě, ale po etapách a mezi etapami se zastaví na několik desítek mikrosekund. V jedné fázi výboj urazí několik desítek metrů rychlostí asi 50 tisíc km. za sekundu. Při sestupu z mraku se napětí v „hlavě“ streameru zvyšuje a vytváří odezvový výboj na předměty vyčnívající nad zemský povrch. Předměty vypustí protistreamer, který se znovu spojí s vůdcem. Reverzní (zdola nahoru) výboj blesku protéká kanálem vytvořeným znovusjednocením streamerů, kterým je vybíjen mrak nebo jeho část.
Základem konceptu život zachraňujícího hromosvodu je schopnost zaváděcího streamera vytvářet reciproční vodivé tepelně ionizované kanály vycházející z věžovitých objektů.
Úder blesku do budovy: mýtus nebo realita?
Zjistili jsme tedy, že blesk se pohybuje po dráze nejmenšího elektrického odporu a dopadá na nejvyšší body objektů, které vedou proud. Poté se energie „šíří“ po materiálech, které nevedou proud, a je jimi uhašena.
Pokud tedy lineární blesk zasáhne okno, jeho síla zanikne na úrovni dielektrických materiálů rámu (dřevo, plast), skla, stěn a dalších stavebních konstrukcí.
Co když je okno v místnosti otevřené? Připomeňme, že v moderním městě je spousta budov vybavena hromosvody a systémy ochrany před bleskem s uzemněním. A samotné stavební konstrukce (nemluvě o stromech) jsou pro výboj blesku mnohem „atraktivnější“ než člověk v místnosti.
Pravděpodobnost úderu blesku do objektu uvnitř budovy je tedy nulová. Zde je odpověď na otázku, zda je možné, aby člověka zasáhl lineární blesk uvnitř budovy.
Pokud jde o městské „hororové příběhy“ o kulovém blesku, poznamenáváme, že vědci nebyli schopni tento jev oficiálně zaznamenat ani předložit žádnou obecnou teorii. Nemluvě o tom, že může být znovu vytvořen v laboratorním prostředí (na rozdíl od jiných typů blesků). A všechny videozáznamy a fotografické záznamy údajných očitých svědků se nakonec ukázaly jako „falešné“.
O tom, jak správně chránit svůj domov před úderem blesku, si přečtěte v tomto článku.
