Как формируется разряд молнии

Грозовая туча работает как гигантский конденсатор. Внутри облака постоянно сталкиваются кристаллики льда, капли воды и крупинки града. Восходящие потоки воздуха подбрасывают их вверх, сила тяжести тянет вниз, и в результате этого трения происходит разделение зарядов. Нижняя кромка грозового облака накапливает колоссальный отрицательный заряд, а земля под тучей заряжается положительно.

Разница потенциалов между облаком и землей достигает сотен миллионов вольт. Обычный воздух служит отличным изолятором, но когда напряжение преодолевает критическую отметку, начинается электрический пробой. Из тучи к земле со скоростью сотен километров в секунду начинает пробиваться лидер — невидимый глазом ступенчатый канал ионизированного воздуха. Он движется рывками по несколько десятков метров, ища кратчайший и самый легкий маршрут к противоположному заряду.

Земля отвечает встречным движением. С возвышенностей, крыш домов и верхушек деревьев навстречу нисходящему лидеру вытягиваются положительные стримеры. Когда лидер тучи встречается с одним из таких стримеров, электрическая цепь замыкается. В эту миллисекунду по ионизированному каналу устремляется главный обратный разряд. Сила тока в нем может составлять от 20 до 200 тысяч ампер, а температура внутри плазменного шнура подскакивает до 30 тысяч градусов. Это в пять раз горячее поверхности Солнца.

Почему одинокое дерево становится идеальной мишенью

В открытом пространстве — будь то распаханное поле, берег реки или поляна в лесу — любая возвышенность искажает электростатическое поле. Одинокое дерево поднимается над плоской равниной на десятки метров. Лидеру молнии гораздо проще пробить воздушный зазор до кроны, чем тянуться до самой поверхности земли.

Живая древесина наполнена влагой, минеральными солями и соками. Ее электрическая проводимость значительно выше проводимости сухого воздуха. Мощная корневая система дерева уходит глубоко в водоносные слои почвы, обеспечивая идеальный контакт с землей. Фактически дерево работает как готовый проводник, уже поднятый навстречу грозовому облаку. На его вершине концентрируется максимальная напряженность поля, оттуда поднимается самый мощный восходящий стример, который первым смыкается с каналом молнии.

Скрытые угрозы под деревом

Оставаться под деревом смертельно опасно, даже если сам удар молнии пришелся в макушку ствола. На человека действует сразу несколько поражающих факторов.

Боковая вспышка

Дерево проводит ток лучше воздуха, но гораздо хуже медного кабеля. Когда через ствол проходит ток чудовищной силы, древесина оказывает мощное сопротивление. Возникает падение напряжения вдоль ствола. Тело человека состоит из соленой воды и проводит электричество легче, чем кора и волокна древесины. Молния просто «перескакивает» с дерева на человека по воздуху. Такой удар называют боковой вспышкой, и спастись от него на расстоянии меньше пары метров невозможно.

Шаговое напряжение в грунте

Достигнув земли, электрический заряд не исчезает мгновенно. Он растекается по поверхности во все стороны от точки удара концентрическими кругами. Чем дальше от центра удара, тем ниже электрический потенциал почвы.

Если человек стоит под деревом, широко расставив ноги, или делает шаг, его ступни оказываются в точках с разным потенциалом. Разность потенциалов между ногами называют шаговым напряжением. В момент удара оно достигает тысяч вольт. Ток входит в одну ногу, проходит через тазовую область, задевает жизненно важные органы и выходит через другую ступню. Падение на землю в этот момент еще опаснее: расстояние между точками касания увеличивается, и ток идет напрямую через сердце.

Физический взрыв древесины

Мгновенный нагрев ствола молнией превращает внутриклеточную влагу в пар за микросекунды. Давление пара разрывает толстый ствол изнутри с силой хорошего артиллерийского снаряда. Острые щепки, массивные ветви и обломки коры разлетаются вокруг на десятки метров. Человек под кроной рискует получить тяжелейшие механические травмы, переломы или удар падающим суком.

Что делать, если гроза застала в открытом поле

Гроза в поле требует быстрых и хладнокровных действий. Главная задача — перестать быть самой высокой точкой на местности, но при этом не лечь на сырую землю.

  1. Немедленно отойди от одиноких деревьев, столбов электропередач, металлоконструкций и высоких заборов минимум на 30–50 метров.
  2. Найди естественное углубление в рельефе: сухую канаву, ложбину, овраг или яму. Местность с перепадами высоты защищает от прямого попадания.
  3. Избавься от высоких предметов над головой. Металлический зонт привлекает стримеры, поэтому его нужно закрыть и отложить в сторону.
  4. Сложи в кучу и отодвинь на несколько метров металлические вещи: велосипед, самокат, туристический топор, рыболовные удочки.
  5. Сядь на корточки, пригни голову к коленям, обхватив ноги руками. Ступни держи строго сомкнутыми вместе. Пятки должны соприкасаться, чтобы свести шаговое напряжение к минимуму.
  6. Подложи под ноги изолятор, если есть возможность: полиэтиленовый пакет, свернутую куртку, рюкзак или сухой автомобильный коврик.
  7. Никогда не ложись на мокрую траву плашмя. Увеличение площади контакта с землей многократно повышает риск смертельного поражения шаговым током.

Как вести себя в лесу

Густой лес безопаснее открытого поля, но правила защиты действуют и здесь. В массиве деревьев молния поражает самые высокие кроны, возвышающиеся над общим зеленым пологом. Поэтому укрытие стоит искать среди низкорослых деревьев с густыми ветвями. Избегай полян, опушек и берегов лесных ручьев. Не прислоняйся спиной к стволам и не ставь палатку под старыми великанами, ветви которых могут обломиться от сильного ветра или удара грозы.

Частые вопросы

Почему молния часто попадает в водоемы и берега?

Вода содержит растворенные соли и отлично проводит ток. Береговая полоса, особенно с влажным грунтом и высокими деревьями, обладает максимальной электропроводностью. Во время грозы нахождение в воде или на песчаной косе смертельно опасно.

Безопасно ли прятаться во время грозы в автомобиле?

Автомобиль с цельнометаллическим кузовом служит надежным укрытием благодаря эффекту клетки Фарадея. Электрический заряд стекает по наружной металлической обшивке и уходит в мокрую землю через мокрые колеса. Главное — закрыть окна, опустить антенну и не касаться металлических деталей каркаса изнутри.

Притягивает ли включенный мобильный телефон молнию?

Сам по себе радиосигнал смартфона слишком слаб, чтобы ионизировать воздух и изменить путь лидера молнии. Опасность представляют металлические детали корпуса наушников или телефона при прямом контакте с кожей, так как они вызывают сильные ожоги при протекании наведенного тока.

На каком расстоянии от дерева безопасно пережидать грозу?

Безопасным считается расстояние, превышающее высоту самого дерева. Если сосна возвышается на 20 метров, отходить от нее нужно минимум на 20–30 метров, найдя укрытие пониже.