Башня Теслы. Что происходит в небоскребе и рядом с ним, когда ударяет молния?

    Когда в сентябре на башню Лахта Центра «напали» молнии, наш главный инженер Сергей Никифоров всех успокоил, сообщив, что у башни «классическая система молниезащиты» и бояться нечего. Что это за «классическая»? На ум приходит что-то древнегреческое… А почему бы и нет? Ведь используем мы по сей день такими результатами древней мысли, как колесо, замок, календарь или бумага. Может и молниезащита в башне – хорошо забытое старое? Тогда — может ли столь старое помочь столь новому?

    image
    Фото ch0col8te

    Разберемся!

    Ехал грека через реку


    В интернете ходит байка об античных мореплавателях.

    image
    Фото триремы отсюда

    Якобы, уже тогда греческие моряки и правда умели отвести гнев Громовержца хитроумным способом. На мачту привязывали вертикально меч, к нему – трос, концы – в воду. Звучит сомнительно. Для того, чтобы придумать нечто похожее, нужно понимать природу молний. Греки понимали, что на Олимпе очередная семейная ссора, спасайся кто может, зачем меч?

    image

    И даже если путем каких-то случайностей, спустя тысячи потопленных Зевсом трирем, удалось выйти на понимание, что на кописы и ксифосы прекрасно ловятся молнии, то дальше цепочка прерывалась. Стальных тросов у древних греков не было, а те что были – льняные, обладают сравнительно высоким удельным сопротивлением. Используй такой в качестве проводника – и дальнейшее путешествие вплавь почти гарантировано. Если вовремя спрыгнуть с горящего судна, конечно. Если совсем везунчик, то доплывешь до берега и расскажешь, как неправильно грозить Зевсу мечом с мачты.

    image
    Картина «Одиссей и Навсикая», Роза Сальватор, Музей искусств Лос-Анжелеса, ок. 1655 г. Источник

    Конечно, может быть там были не тросы, а цепь или поволока, или трос хорошо замачивали перед тем, как пустить в дело. И вообще разбирались в свойствах электричества, проводников и диэлектриков… Но почему-то это очень полезное знание дальше кануло Лету, вынырнув века спустя. Зато точно нашлось другое средство, бороться с применением которого пришлось даже полиции.

    image

    Гром и молния! Три тысячи чертей!


    В средние века научная парадигма перевернулась – Юпитер и Тор отправились в забвение, а в грозе увидели козни дьявола.

    image
    Разрушение католической церкви. Гравюра Матиаса Герунга, Германия, 1547 г. Источник

    Климатическое оружие эпохи – колокольный звон, ведь, как известно: «первый удар колокола приводит нечистую силу в оцепенение, при втором ударе она в смятении бросается во все стороны, на третьем, если не успеет убежать, проваливается в преисподнюю».

    image
    Зловещий Мефистофель пролетает над Виттенбергом. Литография Эжена Делакруа, 1828 г

    Сколько звонниц сгорело и мракоборцев пало в этой борьбе- веками не считали. Но более поздние записи – свидетельство смертельного риска:
    «В Journal de Paris, за август месяц 1807 года, рассказывают о Трульском (близ Тулузы) прихожанине Пужибе, человеке более набожном, нежели опытном, который, услыхав раскаты грома, побежал на колокольню и изо всей силы принялся звонить для отвращения грозы. Трульский мэр, знавший физику лучше Пужибе, поспешил в церковь, чтобы прекратить звон; но было уже поздно: несчастный Пужибе лежал на полу, пораженный громом. Редактор Journal de Paris говорит по этому случаю: «Вот новый пример опасности звонить в колокола во время грозы».

    image
    Место событий — Тулуза, фотограф Флориан Калас (Florian Calas)

    Или вот, из записок Парижской академии наук:
    «В 1718 году, 15 августа, поднялась сильная гроза в Нижней Бретани; гром, гремя сильными раскатами, ударил в двадцать четыре церкви, находившиеся между Ландернау и Сен-Поль-де-Леон; во всех этих церквах звонили, чтобы отдалить грозу; в которых же не звонили, те остались целы» (Этот и другие случаи можно найти в Edinburgh New Philosofical Journal, т. 20, собрано Робертом Джеймсоном)

    image

    В общем, по крайней мере, во Франции в колокола во время грозы запрещено звонить уже лет 30 – официальным распоряжением полиции. С другим средневековыми способами предотвратить погодные неприятности, например, показав в окно кое-какие части тела, думается, тоже покончено. Ведь наконец нашлись они — безопасные и работающие средства.

    image

    Классическая молниезащита как она есть


    В 18 веке Бенджамин Франклин – тот самый, чье лицо многим хорошо знакомо по другому поводу, изобрел громоотвод. В 1752 году на крыше собственного дома он установил металлический стержень, соединенный металлической же проволокой с колодцем во дворе.

    image
    Схема молниезащиты Франклина. Рисунок Wdchk. Источник

    Первую атаку небесного электричества этот громоотвод отразил 34 года спустя. Успешно. Возможно, идея подобной конструкции к тому моменту уже витала в наэлектризованном открытиями воздухе. В России молнии изучают Ломоносов и Рихман, а промышленник Акинфий Демидов строит Невьянскую башню высотой 57, 5 метров.

    image
    Источник

    Башня затем попала на герб города, серебряную монету банка России 2007 года и на 5 уральских франков (в 91-м году было и такое) – за «знаковость» в истории и архитектуре: отклонение башни от вертикали — 1, 85 м.
    image

    Но на ней же – первый отечественный громоотвод, за 25 лет до Франклина. Конструкция похожа: металлический шпиль плюс заземление.

    image
    Источник

    С тех пор человечество стало одерживать победы над молниями. Сначала – в суде. Буржуа Вилье, установивший новинку на крыше дома, отбивался от претензий соседей, которые считали громоотвод опасной затеей. На стороне защиты – Максимилиан Робеспьер, на стороне обвинения – Жан-Поль Марат — невероятное время! В ходе 4-летнего разбирательства суд встал на сторону Вилье и громоотводов. В Париже становятся популярны зонты и шляпки с молниезащитой.

    image

    В штатах и без подобных историй число громоотводов исчисляется сотнями. Схема Франклина – молниеприемник – токоотвод — заземление, сегодня считается классической. Ничего лучше нее пока что не придумано: эффективность хорошего классического громоотвода приближается к 99 %. Вот ее-то и поминал наш главный инженер в этот грозовой сентябрь.

    image

    Почему громоотвод Франклина работает?


    Франклин, как и Ломоносов, и Рихман, дошел до понимания электрической природы молний, а затем – до главного: можно «притянуть» электричество из атмосферы, поймав молнию на условный копис. Описанный опыт Франклина с запуском воздушного змея в грозовую тучу сегодня ставят под сомнение, но так или иначе, к верным выводам он пришел в добром здравии, в отличие от российского коллеги Рихмана – тот поплатился за науку жизнью. Свойства проводников тогда уже были открыты, остальное – вопрос инженерной смекалки и дело техники.

    image
    С 1860 по 1890 на 10-долларовой банкноте США была виньетка с экспериментом Франклина с воздушным змеем и лишь позже потрет изобретателя попал на 100-долларовые купюры

    Принципиальный момент в классической системе молниезащиты – один. Обеспечить с помощью проводника непрерывную цепь от приема разряда до его заземления. Можно сказать, что такая система предугадывает и реализует намерение самой молнии. Электрическая небесная гостья хочет ровно того же — не пробиваться сквозь толщу воздушного изолятора, а привести разнополярные частицы к соединению с наименьшими усилиями. И люди ей предлагают путь наименьшего удельного сопротивления.

    image
    Фото Патрика Фишера. Источник

    Как это выглядит в башне Лахта Центра


    Итак, нам нужен токоприемник из металла. Металлический шпиль башни подходит как нельзя лучше – более 100 метров ввысь чистого проводника!

    image

    Но – не только он. Профиль рам стеклопакетов оболочки супертолла тоже металлический, металл – в элементах системы обслуживания фасадов.

    image

    Поймать молнию башня может по всей высоте. Это важно – удар не всегда приходится на самую высокую точку, да и грозовые облака могут оказаться ниже шпиля.
    После приема разряд переходит на токоотводы. В шпиле их роль играют стальные колонны-трубы, ниже — пластины оцинкованной стали. Пластины опоясывают периметр этажа и соединяются в надежную цепь вертикальными магистральными полосами, расположенными в теле периметральных колонн и оболочке ядра.

    image
    Ток с внешней оболочки переходит через гибкий проводник (в красной оплетке) на металлическую пластину-токоотвод по периметру этажа

    image

    Вертикальная магистраль для отвода электрического разряда — сквозная, проходит сверху до низу башни без разделения перекрытиями и является основным молниепроводом для небоскреба. Она идет
    до минусовых отметок, где контур молниезащиты башни соединяется с контуром заземления Многофункционального здания. Оттуда электроны спешат по арматурному каркасу свай МФЗ глубоко в землю и, наконец, встречаются с протонами, обнуляясь где-то в древних толщах докембрийских глин.

    Может ли молния расплавить фасад или шпиль башни?


    Конечно, температуры молний ужасают. «Лидер» — форвад разряда, доходит до температур в 30 тысяч градусов Цельсия! В пять раз горячее, чем ядро земли, в 30 раз жарче, чем лава, в миг уничтожившая Помпеи, Геркуланум и Стабии. И все же шпиль башни выдержал три атаки молний за сентябрь и остался в неизменном виде.

    image
    Фото Виктора Гусика

    Все потому что молния пролетает путь от токоприемника до заземления на сверхзвуковых скоростях – более 1000 километров в секунду! Электрические частицы завершают свой маршрут так быстро, что металл просто не успевает нагреться и расплавиться. Если бы в цепочке были звенья с высоким сопротивлением или сам импульс длился много дольше, то исход, конечно, мог быть другой.

    Клеточная защита


    Внутри шпиля башни размещено оборудование навигации и связи, системы СОФ и другое, электрическое. Если в шпиль попадет молния, что с ним будет? И вообще с остальным электрооборудованием небоскреба?

    image

    Такая ситуация является штатной – во всех электрощитовых Лахта Центра имеется защита от импульсных перенапряжений. Что касается непосредственно размещенного в шпиле, тут добавляется любопытная деталь. Сам шпиль Лахта Центра по своему строению схож с клеткой Фарадея – ячеистая структура металлического фасада, замкнутый и заземленный контур дают эффект экранирования электрического импульса и защищают размещенное внутри шпиля оборудование.

    image
    Сетка фасадов шпиля башни Лахта Центра

    Опасно ли находиться в Лахта Центре во время удара молнии?


    В сентябре этот вопрос взволновал многих, имеющих в планах посещение обзорной площадки в башне комплекса. Страшиться не стоит. В грозу безопасно находится абсолютно на любом обитаемом уровне супертолла. Обзорную площадку от главного токоприменика – шпиля, отделяет бетонное перекрытие на 88 уровне – его можно условно считать кровлей здания. Все потенциальные пути отклонения тока молнии от проложенной для него магистрали надежно перекрыты: стекло – само по себе диэлектрик, как и бетон, окутывающий сердечники колонн и формирующий тело ядра.

    image
    Металлические пластины-токопроводы в теле колонны обетонированы — мощный слой бетона выступает изолятором

    Вообще, молнии бьют небоскребы довольно часто. Старомодный джентльмен среди сверхвысотной «молодежи», Empire State Building, получает свои ежегодные «лайтин страйки» в количестве от 12 до 100 и пока что ни один из его посетителей за уже почти вековую историю здания разу не пострадал. Как и посетитель любого другого небоскрёба.

    Охотники за впечатлениями


    Чаще всего удар молнии в небоскреб — световое представление для тех, кто наблюдает со стороны, обитатели же могут и не подозревать, что вокруг них – настоящее тесла-шоу. Именно это и случилось во время сентябрьских гроз с теми, кто в те яркие минуты трудился в башне Лахта Центра. Про грозы и молнии узнали из многочисленных фото, в ответ на просьбу поделиться впечатлениями – развели руками. Всю грозу проработали, ничего не посмотрели, обидно! В общем, в небоскребе в грозу не только безопасней, но иногда и куда скучнее – все самое интересное открывается со стороны.

    image

    Вот тут, например, фотограф Моххамед Азми рассказывает, как охотился два года за кадром, где молния ударяет в небоскреб – выжидая в непогоду на крышах близлежащих зданий.

    image
    Все ради этого кадра

    А что можно увидеть с обзорной площадки небоскреба, оказавшись там в грозу? Кое-где конструктивные особенности позволяют наблюдать за кульминационными сценами небесной драмы. Например, такие строки можно увидеть в материале о достопримечательностях австралийского небоскреба Q1:
    «…Помимо серфинга, тематических парков и полетов на воздушном шаре, посетители популярного Золотого побережья Австралии могут добавить еще одну достопримечательность в свой список острых ощущений: отправиться в пригород Surfers Paradise и наблюдать, как молния ударяет по ориентиру Q1 – в то время как уютно внутри него… Как утверждает один из источников, посетители любят лежать на полу во время грозы, чтобы посмотреть, как молния ударяет по впечатляющему 97,7-метровому шпилю Q1. Судя по этому невероятному образу, это, должно быть, чертовски интересный опыт, и уж точно не для слабонервных!»
    image
    Фото Ann VB

    Тем, кто отправится наблюдать за грозой с обзорной Лахта Центра, бьющих в шпиль молний, увы, не видать – все будет происходить за верхним перекрытием. Но молнию, ударяющую ниже, застать вполне вероятно. Нужен лишь хороший прогноз и немного везения.

    Башня притягивает молнии?


    Сентябрьские грозы у башни Лахта Центра неплохо прогремели в соцстеях и СМИ. Настолько неплохо, что появились разного рода догадки о природе нетипичного явления.

    image
    Мойка 78

    Во-первых, таких гроз на веку не видали. Во-вторых – молнии бьют в самую высокую точку, а башня Лахта Центра, как известно, самая высокая в Европе… Совпадение?

    image

    Разъяснения о том, что молнии возникают при определенных погодных условиях и никакой небоскреб не способен изменить климат, пришлось давать даже главному синоптику Санкт-Петербурга Александру Колесову. Мы бы в свою очередь были и рады, если бы Лахта Центр смог сделать каждое лето и осень в Петербурге такими же теплыми, как минувшие, но с сожалением приходится признавать правоту специалиста: поменять погоду ни башня в отдельности, ни даже комплекс в целом не могут.

    image

    Для совсем подозрительных даже есть небольшая историческая демонстрация. До того, как башня была завершена, роль молниеотводов выполняли башенные краны.

    image

    Несмотря на то, что эти машины были самой высокой точкой на строительном участке, не было ни одного случая попадания молнии в кран – лето в предыдущие годы не баловало.
    В этом году аномально теплый сентябрь привел не один грозовой фронт. И хорошо, что башня была достроена – иначе молнии могли бы выбрать другую мишень, и неизвестно, что или кто бы стал ею. С другой стороны, целиком уповать на столь внушительный «громоотвод» не стоит – не редки случаи, когда громовержец целится не туда.

    Когда небоскреб в грозу опасен


    Вот впечатляющий кадр с грозой, сделанный совсем недалеко от башни. Кроме собственно молнии и небоскреба тут запечатлена и единственная, но потенциально очень опасная ситуация.

    image

    Есть подсчеты, согласно которым до половины пострадавших от ударов молнией прятались под высокими деревьями. Башня — не дерево, но во время грозы настоятельно необходимо укрыться в здании и абсолютно точно не выцеливать впечатляющие кадры из амфитеатра или с какого-нибудь газона рядом с небоскребом, когда площадка будет открыта, отмахиваясь познанием, что Лахта Центр в случае чего выступит громоотводом. Молнии передвигаются «отрезками» в несколько десятков метров и на любом из этих участков могут изменить направление. На этом же кадре видно, как основной удар приходится не в шпиль, а в землю или в залив за башней.
    А на этом видео — как молния меняет направление на разных отрезках.

    Когда-нибудь Марти отправится домой


    Больше всего про молнии знают школьники, а меньше всего – ученые. Для первых – параграф в учебнике, для последних – настоящая терра инкогнита. В научном сообществе обсуждает темные, невидимые молнии – очень редкие и мощные, спрайты, джеты и эльфы – явления во время грозы в верхних слоях атмосферы и внутри грозового облака, положительные молнии – от земли в небо, шаровые молнии, их космическое происхождение…

    image
    Первое цветное изображение спрайта, снятое в околоземной атмосфере. Фотоисточник

    Тайн очень много. С их разгадкой одна беда – поймать молниеносного изучаемого невероятно сложно. Никто не знает, где он ударит в следующий раз, а сама вспышка длиться миг. В этом году на МКС отправили специальный комплекс, который будет изучать световые явления в верхних слоях атмосферы. С нижними – по старинке. Нужно искать места, где вероятность застать молнии наиболее высока. Одним из таких мест в свое время был Empire State Building. Инженеры General Electric оборудовали лабораторию на 102 этаже башни – оттуда делали замедленную съемку вспышек, результаты использовались в проекте по изучению скачков напряжения в электросетях во время гроз. Вот такой вклад небоскребов в научное дело.

    image
    Фото — Museum of Innovation and Science Schenectady

    Вообще, молнии могут быть очень полезны. Они могут отправить Марти домой и бесплатно зарядить лампочки.

    image

    Надеемся, когда-то с молниями будет установлен не только вооруженный нейтралитет, но и настоящая дружба. Тогда мы достанем аккумуляторы, поставим их на башне и станем еще более дружественны к экологии и энергоэффективны, чем сейчас. Да, кстати, нас можно поздравить – на днях Лахта Центр стал первым российским небоскребом, получившим наивысший уровень Platinum в международной системе зеленой сертификации LEED.

    image

    ***
    За помощь в подготовке материала спасибо уходит нашим специалистам — Дмитрию Матвееву, руководителю направления по фасадным и металлическим конструкциям и Василию Балакшину, руководителю направления по электрическим системам АО «МФК Лахта Центр»
    Лахта Центр
    35,00
    Компания
    Поделиться публикацией

    Комментарии 51

      +1
      Насчет кембрийских глин… вы ничего не путаете? Разность потенциалов — это дефицит электронов с одной из сторон. В Земле, обладающей емкостью аж 0,7 фарад, их дефицита быть не может. Я всегда думал, что именно лидер прокладывает разветвленный канал от дефицитной по электронам области, триггерясь от всяких неоднородностей атмосферы и космических лучей, а уже потом по этому каналу идет снизу вверх лавина электронов из земли, уравновешивая потенциал, или я неправ?
        +1

        Более того: мне казалось, что одна из ролей громоотвода в том, что он сам по себе без удара молнии выравнивает разряд. Электроны сами потихонечку “вылетают” из громоотвода, снижая локальную разность потенциалов.

          0
          Даже если это так, то свободные электроны в воздухе лишь помогают возникнуть молнии.
          +1
          К сожалению я не спец в физике, но тем не менее…
          Тут не важен дефицит или профицит — важнее, что где-то заряд больше, где-то меньше. Рязряд просто пробивает воздух, как это происходит в конденсаторе при превышении максимального напряжения на обкладках.
          Электроны могут идти откуда угодно: все упирается в разность потенциалов между двумя точками. Весь прикол в том, что нижние слои грозового облака заряжены отрицательно (во время испарения воды заряд около земной), а значит относительно земли имеет отрицательный потенциал (земля 0), поэтому ток течет снизу вверх, но электроны летят сверху вниз.
          Лидер — просто место, где прошла большая часть заряда (но это не точно)
            0
            Верх тучи приобретает положительный заряд, середина и низ — отрицательный, земля заряжена положительно. На Вики все довольно подробно расписано, да ещё и с картинками.
            en.m.wikipedia.org/wiki/Lightning
              0
              В Земле, обладающей емкостью аж 0,7 фарад,
              Поправлю: всё же ёмкость Земли существенно меньше, 0.0007Ф = 700мкФ
              +5
              Личный опыт. Сидим на работе, никого не трогаем. За окном — дождь, гроза. Очень близкий разряд молнии — за окном вспышка, и тут же (до одного досчитать не успел) зверский БАБАХ.
              Было ощущение, что жахнуло не только за окном, а несколько ближе.
              И вот с этого момента началось нечто необычное. В комнате запахло горелым. Ну вот натурально так, запах горелой изоляции. Ну мы, понятно, повскакивали, начали искать место возгорания. Электроприборов вокруг много — всякая измерительная техника, осциллографы, генераторы, паяльники, компьютеры. Ну вот разработчики РЭА в комнате сидят, сами понимаете. Народ в спешке все из розеток выдергивает, кто-то к щитку побежал.

              Я замечаю, что гарью воняет сильнее всего там, где никаких электроприборов и в помине нет. Явно дым идет из шкафа, в который мы всякие куртки и пальто зимой вешаем. По летнему времени шкаф пустой, там только халат чей-то висел на плечиках. Ну вот открываю я этот шкаф… Йошкин кот, а оттуда клубы дыма. Что вижу — там среди деревянных плечиков висели одни самодельные, согнутые из огрызка алюминиевого кабеля толщиной полсантиметра. Так вот, эти плечики выглядят так, как будто по ним пропустили десяток килоампер, не меньше. Середина кабеля оплавлена, (участок 4-5 см поврежден) и ПВХ изоляция вокруг него горит. Точнее, дымится.
              Ну я эти плечики из шкафа выхватываю — а они горячие… Еле в руках удержал.

              Здание постройки 1970-х, с точки зрения электробезопасности наверняка все было в порядке. Этаж у нас был последний, (всего лишь четвертый), и над нами еще чердак был.

              В общем, что это тогда было — мы толком не поняли. Шаровая молния?
                +6
                В общем, что это тогда было — мы толком не поняли.


                По-моему, все понятно.

                Плечики — замкнутый контур или два замкнутых контура. Молния — огромный ток. Проходящий по каналу молнии ток наводит напряжение в замкнутом контуре. А контур плечиков получается короткозамкнутый. То есть весь наведенный ток преобразуется в тепло.
                  +5
                  Знаете, именно такая гипотеза (плечики образовали замкнутый контур, и в результате электромагнитного импульса там появился весьма немаленький ток) тоже рассматривалась как основная (сами понимаете — все сидящие в комнате имели высшее техническое образование, и мы честно пытались понять суть происходящего). Хотя у гипотезы есть несколько слабых мест.

                  В частности, плечики были сделаны не из оголенного провода, а из изолированного. И замкнутым контур изначально не был. Хотя да, он мог таковым стать после пробоя изоляции, под воздействием достаточно высокого напряжения.

                  И все равно непонятно, как канал молнии вообще прошел через помещение, сквозь железобетонные стены, перекрытия и окна здания? Ведь и грозозащита на крыше здания (КБ военного завода) имелась — после того инцЫндента мы это на всякий случай специально уточнили.

                  Второй вопрос — почему канал молнии решил пройти именно через внутренности деревянного шкафа, а не, например, по стенкам железного сейфа, стоящего рядом с тем шкафом? Чем каналу молнии не понравился компьютер, стоящий на моем столе, и подключенный довольно длинными проводами к аппаратуре, с которой я в то время работал? (там тоже были замкнутые контуры, и в большом количестве). Кроме тех обжарившихся плечиков, в комнате тогда не сгорело ничего (за это, конечно, спасибо Илье Пророку с его колесницей, или кто у них там наверху за атмосферное электричество отвечает.)
                    +1
                    Канал молнии и не проходил внутри здания, а тем более внутри шкафа… если бы такое имело место, плечиками бы не обошлось.
                    По поводу замкнутости контура — по постоянному току он был не замкнут и активное сопротивление очень большое, однако для переменного/импульсного тока провод это индуктивность, а разрыв/скрутка это емкость, которые дают реактивное сопротивление, которое при резонансе становится очень незначительным. Молния рождает волны очень широкого диапазона, от километровых до миллиметровых. Конечно основная энергия сосредоточена в низкочастотной области, но энергия и в короткой области очень большая. Так что думаю тут было много совпадений, которые вызвали эффект резонанса.
                      +1
                      У вас там рядом со шкафом не проходила, случаем, по стене шина заземления?
                        0
                        Сейф имеет в разы меньшее сопротивление. А плечикам (не) повезло — в нужном месте с нужной ориентацией.
                        +4
                        Любая железка это короткозамкнутый контур, однако, по рассказу, железа было в комнате навалом, а аномалия произошла только с плечиками. Тут дело скорее в конкретных размерах и форме плечиков как вторичного контура + параметры токовода по которому прошел разряд молнии как первичного контура. При определенных совпадениях можем получить трансформатор в режиме резонанса с короткозамкнутой вторичной обмоткой, и несмотря на существенные расстояния между контурами, энергии то колоссальные.
                        Это конечно IMHO. Электроникой давно уже плотно не занимался.
                          0
                          Для наведения ЭДС в замкнутом контуре ток должен пройти через этот самый контур…
                            0
                            Ну… ЭДС — причина протекания тока, как-никак. И источником ЭДС может быть электромагнитная волна, вызывающая протекание тока по участку проводника. Или, если нагрузки нет, просто создающая разность потенциалов на его концах (ток будет, но небольшой — ограниченный разделением зарядов в куске проводника).
                          0
                          у меня так, однажды, в автомобильном усилителе выгорел выходной каскад. Усилитель был полностью автономен и не связан гальванически с сетью 220, только акустика была подключена. Так вот, линия к ним оказалась идеальной дипольной антенной.
                          +1
                          Металлические части здания доступны и изнутри — на фото видно, что к металлической раме можно прикоснуться изнутри, а также, толстый провод находится внутри здания и доступен людям. Что, если кто-то будет держаться за раму в момент удара? Или стоять на металлической полосе?

                          И куда подсоединено заземление в розетках и через него корпуса приборов? Не к корпусу ли здания? Не перетечет ли в момент удара ток из молнии на корпуса компьютеров, например?
                            +1
                            Молниезащиту обычно с защитным заземлением не соединяют.
                            По крайней мере не соединяют до заземлителя.
                            Другое дело, что металлический каркас здания тоже обычно соединен не с молниезащитой, а с системой выравнивания потенциалов. Но это в обычных домах
                              0
                              Что, если кто-то будет держаться за раму в момент удара? Или стоять на металлической полосе

                              А что, по-вашему, должно быть? Ни одного катастрофического сценария на ум не приходит. Видели как птицы (а иногда и электрики) сидят на высоковольтных проводах? :) ровно та же ситуция.


                              Не перетечет ли в момент удара ток из молнии на корпуса компьютеров, например?

                              Ток? Перетечёт? Заряд, вы имели в виду? Ну, как перетечёт, так и утечёт.

                              +5
                              или трос хорошо замалчивали перед

                              Скорее всего трос мог быть хорошо замолчен ввиду естественных событий сопровождающих молнии — волны соленой воды, дождик…
                                +2
                                Блин, спасибо конечно за статью, но это хоть и сильно расширенное и дополненное, но всё-таки содержание школьного учебника физики, имеющее к небоскрёбу весьма отдалённое отношение. А мы тут на хабре, думаю, половина аудитории сайта и так в курсе, как работает громоотвод. Лучше расскажите, есть ли действительно необычные решения, связанные с особенностью конструкции? Есть ли проблемы с наведёнными токами в слаботочных сетях, например?
                                  0
                                  В Париже становятся популярны зонты и шляпки с молниезащитой.

                                  И это помогало?
                                    +5
                                    Еще как помогало, только не носителям а продавцам
                                    +1

                                    А разве суть работы молниеотвода заключается не в предотвращении скапливания индуцированных зарядов на защищаемых объектах, из-за чего снижается напряжённость электрического поля и вероятность молнии уменьшается? А, собственно, «отвод» ударившей молнии это уже вторичный эффект.

                                      +1
                                      о, из читателей кто-то осилил среднюю школу — радует
                                        0
                                        Да. Вот практическая демонстрация:

                                          0
                                          Почему она снижается? На тонком проводнике должна увеличиваться: мы при той же разности потенциалов приближаем один проводник к другому — по определению напряжённость поля в промежутке вырастет. Кроме того, в проводнике может на небольшой площади скопиться больше заряда, чем в диэлектрике, и заряды скапливаются на заострении: они свободно перемещаются в проводнике, и поле их туда гонит. Больше зарядов на меньшем расстоянии означает большую напряжённость поля в промежутке, то есть большую при равенстве прочих условий вероятность пробоя.
                                            0
                                            Так в том и дело, что там возникает пробой «штатный». Который уменьшает потенциал под зданием без, собственно, молнии.
                                            +2
                                            Интересный феномен: я сначала подумал что за ерунда, снижает напряжённость. Пошёл в википедию, в немецкую (ну мне так проще), ни слова про это. Принцип действия: притягивание заряда и отвод в землю. Но стало интересно, откуда Ваше мнение взялось, Вы ведь явно не одиноки с ним. Пошёл в русскую википедию. И правда, там написано принцип действия: снижение напряжённости. Ага… интересно, а что пишет английская? Оказалось вот что:
                                            A controversy over the assortment of operation theories dates back to the 18th century, when Benjamin Franklin himself stated that his lightning protectors protected buildings by dissipating electric charge. He later retracted the statement, stating that the device's exact mode of operation was something of a mystery at that point.


                                            Так что всё не так однозначно как кажется…
                                            0
                                            Все потому что молния пролетает путь от токоприемника до заземления на сверхзвуковых скоростях – более 1000 километров в секунду! Электрические частицы завершают свой маршрут так быстро, что металл просто не успевает нагреться и расплавиться. Если бы в цепочке были звенья с высоким сопротивлением или сам импульс длился много дольше, то исход, конечно, мог быть другой.

                                            Нас в школе учили, что электрический разряд (не «электрические частицы», а поле) распространяется со скоростью света — независимо от напряжения, сопротивления, длины импульса и т.д.
                                            Тут не так?

                                            ежегодные «лайтин страйки»

                                            Lighting — освещение, lightning — молния.
                                            Не надо путать.
                                              +1

                                              Дрейфовая скорость электрических частиц (их ещё называют электронами ) В МЕТАЛЛЕ обычно составляет сантиметры В ЧАС. Да, больший ток удара молнии — больше скорость.


                                              Но откуда 1000 км/с ?


                                              Ну и с протонами ни в глинах ни где ещё они не встречаются.


                                              Аналогия: пришли вы в театр, нашли свой ряд кресел, все уже сидят, а ваше место в другом конце ряда. Тут все дружно и медленно встали и пересели на соседнее место, а вы сели за освободившееся. Почти тот же результат, если б вы галопом ломанулись через весь ряд.

                                                0
                                                Все потому что молния пролетает путь от токоприемника до заземления на сверхзвуковых скоростях – более 1000 километров в секунду! Электрические частицы завершают свой маршрут так быстро, что металл просто не успевает нагреться и расплавиться. Если бы в цепочке были звенья с высоким сопротивлением или сам импульс длился много дольше, то исход, конечно, мог быть другой.

                                                Это очень плохой и неправильный абзац.


                                                1. Конечно же, никакой "молнии" в проводнике уже нет, есть просто электрический ток.
                                                2. 1000 км/c, в том случае, если это число взято не с потолка, может быть каким-нибудь расстоянием, типа высоты башни, поделенным на какое-нибудь время, типа RC заземляющего контура. К дрейфу и, тем более, тепловому движению электронов (100 км/c) это число не имеет никакого отношения.
                                                3. 1000 км/с — это в 3000 раз больше скорости звука и в 300 раз меньше скорости света. Такая себе сверхзвуковая скорость.
                                                +1
                                                А как насчёт шаровых молний?
                                                  –8
                                                  Лахта Центр? Боги решили покарать «Фабрику троллей»? ))))
                                                    +1
                                                    Спасибо, интересно.

                                                    Замечу, что теоретически можно повлиять на погоду с помощью «небоскребов» — если построить цепь небоскребов, точнее, целую стену так, чтобы она перекрывала в текущей розе ветров теплое или холодное течение. Тогда под защитой такой «стены», рядом с ней будет другой температурный режим, не говоря уже о ветровом.

                                                    Но думаю, называть такое сооружение «небоскребом» уже неправильно — это будет ветровая плотина )
                                                      +1
                                                      На сайте «Что если?» (перевод сайта от автора знаменитого XKCD) есть статья про молнии. Тоже занимательное чтиво :-)
                                                        0

                                                        Как-то раз удар молнии сжёг несущий трос в ВОК. Так и провис кабель без опоры почти до земли. Район двухэтажных домов, невысоко.
                                                        Так что тепла выделиться может достаточно. Небоскрёб не тросик, потому и жив.
                                                        А ещё ( это даже не из школьной физики, а из "Природоведения") помнится, что молниеотводы создают защищеную зону, примерно равную высоте шпиля.
                                                        Ходил на работу мимо ацетиленовой станции, там шпили молниезащиты стояли по углам площадки.

                                                          0
                                                          Вопрос знатокам-инженерам: в стаье упомянута «сеточная» защита оборудования, а как защищаются от молний антенные устройства, которые (как я понимаю) должны стоять снаружи этих сеточных защит, м?

                                                          И еще вопрос, как защищаются от перенапряжений выходные каскады разных радиопередающих устройств? Я не спец, но мне кажется, что при грозах и близких молниях в антеннах могут наводиться приличные импульсные токи.

                                                          Спасибо!

                                                          Оффтоп: однажды после грозы заметил на тропинке в городе вот такое отверстие. Со странными вспученными краями и по периметру лежали небольшие крошки асфальта. Не уверен, что оно произошло именно в результате удара молнии, но появилось оно в течении дня, и в этот день была гроза, это достоверно.

                                                          Фото

                                                            +2
                                                            На базовых станциях корпуса антенн заземляются, длинные радио фидеры и кабели питания оборудуются устройствами защиты. Это помогает от наведённого потенциала. При прямом попадании молнии не помогает ничего.
                                                              0
                                                              Это крот наружу прорывался.
                                                                0
                                                                Не крот, а гриб! После дождя же!
                                                              0
                                                              Парочка ремарок
                                                              1) как «нагреться и расплавиться», так же и «находиться» («Опасно ли находится...»)
                                                              Учитывая качество орфографии в остальном тексте, видимо, это опечатка, точнее, две подряд ;)
                                                              2) почему-то среди электриков бетон (точнее, железобетон) считается токопроводящим материалом.
                                                                0
                                                                1) Насчет первого пункта что-то вспомнилось «Нормально все было… Драка началась после слов: „Семантика этюдности в прозе Пришвина неоднозначна…“ В общем, с первым пунктом про „успевает нагреться и расплавиться“ вынужден не согласиться, насчет „Опасно ли находится“ – спасибо, поправил.
                                                                2) У электриков считается, что все материалы проводят электричество, просто что-то лучше, что-то хуже, что-то совсем плохо, но абсолютного диэлектрика ни один электрик, вероятно, не назовет. Бетон или железобетон – в обсуждаемом контексте не столь важно — армирующий слой в любом случае находится в бетонной среде. Электропроводность самого бетона связана с содержанием в нем воды, которая „подсасывается“ в поры из окружающей среды. В нас бетон высокопрочный (это характеризует минимальное содержание в нем капиллярных пор), а также водо- и морозостойкий, конструкции внутренние – содержание воды в материале настолько мало, насколько возможно для бетонов. Вряд ли это излишняя смелость — назвать такой бетон изолятором.
                                                                0
                                                                Так почему молнии часто попадали в звонящих в колокол?
                                                                Тело выступало проводником и уменьшало расстояние до земли для тока?
                                                                  0

                                                                  Предполагаю, что звуковое давление изменяет электрическое сопротивление, на ум приходит только угольный микрофон.

                                                                  +1
                                                                  Друзья, на вопросы, связанные с электричеством, детально ответят наши инженеры-специалисты по системам электроснабжения после новогодних каникул. А пока они передают вот такой привет:
                                                                  Это — первая подсветка башни, и сразу — новогодняя. Зажгли сегодня, а гореть «ёлочка» будет все праздники. Если находитесь в Петербурге — приходите посмотреть вживую. Всех с наступающим Новым годом!
                                                                    0

                                                                    скажите, а вы в кадре на 24-й секунде есть? :)

                                                                      +1
                                                                      Действительно в кадре совещание рабочей группы ИТР — людей, которые готовили включение новогодней подсветки.
                                                                      Я тоже есть, но с другой стороны камеры. =)
                                                                        0
                                                                        Его фотография на 25-ом кадре...))))
                                                                      0
                                                                      Разве можно использовать в качестве токотводов конструкции, находящиеся под механическим напряжением? Болтовые соединения не ослабнут?
                                                                        0
                                                                        А мне вот что интересно: если у вас такая хорошая молниезащита (местами даже клетка Фарадея) — как внутри башни с сотовой связью?

                                                                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                        Самое читаемое