Почему удар молнии часто расщепляет дерево?
Разряд молнии проходит по пути наименьшего электрического сопротивления. так как между высоким объектом и грозовым облаком расстояние, а следовательно, и электрическое сопротивление, меньше, то молния, как правило, ударяет в высокие объекты, но не обязательно. например, если расположить рядом две мачты — металлическую и более высокую деревянную, то молния скорее всего ударит в металлическую мачту, хотя она ниже, потому что электропроводимость металла выше. молния также значительно чаще ударяет в глинистые и влажные участки, чем в сухие и песчаные, т. к. первые обладают большей электропроводностью.
Например, в лесу молния действует тоже избирательно, попадая прежде всего в такие лиственные деревья как дуб, тополь, верба, ясень, т. к. в них содержится много крахмала. хвойные деревья — ель, пихта, лиственница и такие лиственные деревья как липа, грецкий орех, бук, содержат много масел, поэтому оказывают большее электрическое сопротивление, и в них молния ударяет реже. из 100 деревьев молнией поражаются 27% тополей, 20% груш. , 12% лип, 8% елей и только 0,5% кедровых.
Дерево при ударе молнии расщепляется. механизм этого следующий: древесный сок и влага на участке прохождения разряда мгновенно испаряются и расширяются, при этом создаются огромные давления, которые и разрывают древесину. аналогичный эффект, сопровождающийся разлетом щепок, может иметь место при ударе молнии в стену деревянного строения. поэтому нахождение под высоким деревом во время грозы опасно.
Источник
почему дерево ломается от удара молнии
А что Вы скажете, уважаемые «кипятильщики», если молния рассекает АБСОЛЮТНО высохшее дерево? Там-то влаги нетути 🙂 Кроме того, удар молнии может не рассечь, а просто повалить дерево. Скорее всего, из-за мощного джоулева тепловыделения происходит быстрый разогрев древесины и возникают мощные термоупругие деформации, которые и раскалывают ствол.
И всё-таки, уважаемый «профессор метеорологии», как быть с сухими деревьями, в которых нет влаги?
Уважаемая Юлия!
Молния — это мощный электрический разряд, который при прохождении в воздухе мгновенно (за доли секунды) разогревает воздух до нескольких тысяч градусов (почему молния «ярко светится») и в то же время «молниевый шток» мгновенно расширяется и получается «тепловой удар», который распространяется дальше в стороны как звук — гром. При прохождении заряда через ствол дерева, в котором содержится клеточный сок (много воды) возникает дополнительный фактор — мгновенное образование пара из воды (как взрв парового котла) , который и разрывает дерево изнутри по ходу молниевого разряда. Причём «ход» разряда может оказаться в теле дерева нелинейным, а иногда и спиральным, поэтому разлом может иметь сложную, иногда «витую» форму. При выборе места для пержидания грозы в лесу нужно выбрать лучше поляну, или низкорослые деревья, поскольку молния чаще всего бьёт именно в более высокие деревья, играющие роль «громоотвода». У меня в жизни был случай (когда я был ещё молодым человеком лет 20-25), во время сильной грозы наша компания (кажется, 5 чел. ) спряталась под деревом, благо не под самым высоким, и вот, в соседнее дерево (в 15-20 м от нас, это была очень высокая ель) ударила молния, а т. к. я стоял «лицом» к этому дереву, у меня мгновенно запечатлелось в памяти произошее. Дерево было рассечено «по спирали» сверху вниз, страшный удар грома (молния рядом) , сверху с треском полетели большие ветки и целые деревянные «блоки» размером с поленья с человеческий рост размером, к счастью, из нас никто не пострадал. При этом из места разлома ствола в стороны летели снопы искр, на вид — как при работе точильного станка. И важно заметить при этом, что почва под ногами в момент удара молнии явствено содрогнулась «поскочив вверх», как если бы стоять в автобусе и он на скорости наехал бы на кочку на дороге! . Это была реакция почвы на прохождение разряда, так называемый «пьезоэффект», принцип которого используется в игольных проигрывателях, а тут он проявился в таких больших масштабах!
Всего Вам доброго. Проф. метеорологии Глазунов В.
Источник
Когда молния бьёт в дерево!
В интернет полно роликов, на которых запечатлены моменты удара молний в деревья.
Это не удивительно, ведь, деревья зачастую выше строений, находящихся поблизости и принимать молнию им гораздо «удобнее». Кроме того, дождевая вода, покрывающая дерево во время ливня обеспечивает отличный уровень проводимости электрического тока молнии.
На фотографии ниже, сделанной с долгой выдержкой запечатлён путь прохода молнии через дерево (по словам автора).
Фотография Даррена Пирсона
Подробнее о явлении молнии и ударах молний в деревья:
Молния может происходить внутри одного облака, между облаками и между облаком и землей. Последние — то, что мы обычно видим во время грозы. Мелкие частицы льда сталкиваются в грозовых облаках, вызывая накапливание электрического заряда. Объекты, расположенные на земле, особенно такие высокие, как горы, здания, деревья, и даже людей, также могут накапливать электрический заряд. Когда электрические заряды, сходящие с облаков, противоположны электрическим зарядам, идущим от земли, они соединяются и создаётся электрический ток, проходящий на очень быстрой скорости из облака к земле. Это мы называем вспышкой или ударом молнии.
Вы, возможно, испытывали аналогичное явление, известное как статическое электричество. Если вы прошли, например, по ковру и после этого дотронулись до чего-то металлического, ты можете почувствовать силу электрического разряда. Разряд — это статическое электричество, образовавшееся между вами металлическим предметом.
Хотя разряд молнии кажется большим для человеческого глаза, в действительности, он всего несколько дюймов шириной. Однако, ужас, который на нас наводит молния, обоснован реальной опасностью, хоть и не всегда заканчивающейся плачевно. Опасность заключается не только своим шоковым эффектом, но и температурой, которая достигает 30 000 ºС (это примерно в пять раз горячее, чем на поверхности Солнца).
Так что же происходит, когда мощная молния ударяет объект на Земле? В частности, что происходит, когда молния ударяет в живое дерево?
Хотя, казалось бы, что дерево может быть сожжено в одно мгновение, молнии в действительности могут приводить к различным последствиям для деревьев. Что именно произойдет, зависит от нескольких факторов, в том числе, какое это дерево, сколько влаги в нем содержится, общее состояние дерева в момент удара, и интенсивность удара молнии.
Большой ущерб для деревьев происходит тогда, когда влага внутри дерева подвергается супер-горячей температуре, вызванной молниями. Слой влаги чаще всего находится глубже внешнего слоя коры и поэтому удары молний часто приводят к разрыву деревьев на большие части.
Если наружный слой коры пропитывается водой от чрезмерных осадков, то молния может проходить вдоль внешней стороны дерева на землю, в результате чего повреждение будет небольшим.
Учитывая то, что молния проходит по «самому короткому» пути в грунт, находиться во время грозы под деревьями не безопасно, как для человека, животных, так и для автомобилей и электрооборудования.
При выборе и проектировании молниезащиты для объекта, деревья, находящиеся на участке, должны также учитываться как возможная точка попадания молнии.
Читайте также:
Источник
Зачем и как делать молниезащиту деревьев
А нужна ли вообще молниезащита деревьям? Защита лесного массива вряд ли имеет смысл. Лесные деревья подвергаются ударам миллионы лет. Лесной пожар из-за попадания грозового разряда — это не только стихийное бедствие, но и процесс естественного обновления растительности. На месте сгоревшего вырастает новый лес, а старая древесина выступает прекрасным удобрением.
Не менее естественно желание человека защитить себя и свои постройки от случайного попадания молнии в дерево и следующего за ним пожара. Достаточно распространен вариант использования высокой растительности в качестве молниеприемника, с помощью которого защищается дом или другое строение. Другой случай — когда по какой-то причине защищается само дерево. Рассмотрим их подробнее.
1. Использование дерева в качестве молниеприемника
Описание данного решения есть в пункте 2.30 стандарта по молниезащите РД 34.21.122-87 (далее РД 34) и заявлено в нем в качестве упрощенного. Оно гласит: если на расстоянии 3-10 м от строения присутствуют деревья, превышающие его высоту в 2 раза или более, то по стволу дерева должен быть проложен токоотвод, верхний конец которого будет возвышаться над кроной не менее чем на 0,2 м. Внизу токоотвод необходимо соединить с заземлителем. Токоотвод должен принять удар молнии и безопасно отвести в землю. При этом невредимым должно остаться как само дерево, так и защищаемое им сооружение.
Казалось бы, мероприятия точно описаны в стандарте, но возникает ряд вопросов уже после прочтения. Во-первых, дерево растет, поэтому токоотвод нужно закладывать с запасом, иначе он может повредиться. Но как это реализовать? Возможно стоит в промежутках между держателями прокладывать токоотвод не внатяг, а с некоторой степенью свободы. Регламентируемый стандартами по молниезащите проволочный токоотвод диметром 8 мм достаточно жесткий, из какого металла бы он ни был, поэтому проложить проволоку с запасом проблематично. Стандарт РД 34 этот момент никак не раскрывает.
Во-вторых, как крепить токоотвод к стволу? Способ крепления держателями на саморезах сразу стоит исключить, как противоречащий экологическим и природоохранным соображениям. Остаются держатели в виде хомутов, но найти их на ствол большого диаметра очень проблематично, тем более со специальным зажимом под токоотвод. Если все-таки удастся приобрести подобный хомут, то желательно, чтобы он мог растягиваться вместе с увеличением диаметра ствола. Токоотвод должен быть закреплен в зажиме, но так, чтобы оставаться подвижным при росте дерева. Чтобы проволока держалась на стволе, ее можно закрепить жестко только в нескольких верхних зажимах.
Третьей проблемой можно считать сложность монтажа. Закрепить токоотвод на дереве любой высоты невозможно без верхолазного снаряжения или использования подъемника с люлькой. Привлечение таких специалистов и техники делает монтаж дорогостоящим.
Самое простое при установке молниезащиты на дереве — это заземление. Оно не будет отличаться от заземлителя отдельно стоящего молниеприемника для III категории молниезащиты по РД 34. Достаточно организовать от ствола два пути растекания тока из горизонтального электрода длиной 5 м, а по его концам установить два вертикальных электрода длиной 3 м.
После описанных сложностей, перейдем к пределам разумного. Конечно же не стоит делать молниеприемник из каждого дерева, если дом находится в лесу и буквально окружен растительностью. Это было бы нерационально и неразумно. В таком случае следует использовать другие мероприятия пожарной безопасности, возможно в виде брандмауэров или систем пожаротушения. Другое дело, когда вокруг дома растет две-три сосны или березы, и есть страх, что молния в них попадет.
Нельзя говорить, что способ молниезащиты с помощью дерева нереалистичный или нерабочий. Все вполне осуществимо и даже выглядит работоспособным, вопрос в том, перевесит ли желание по реализации сопутствующие сложности, и позволит ли бюджет.
2. Молниезащита самого дерева
Молниезащита дерева не оговаривается ни в каких нормативных документах, тем не менее встречаются желающие ее сделать. Есть свидетельства, что молния выбирает в качестве цели высокие предметы чаще, чем другие. Если это действительно происходит, и дерево находится, например, в парке или в местах гуляния и скопления людей, то желание обезопасить их от последствий удара молнии вполне обоснованно. Плохо то, что даже если дерево снабдить молниезащитой и заземлением, это не спасет людей от шагового напряжения. Единственный способ этого избежать — не приближаться к деревьям во время грозы.
Остается рассчитывать, что молниезащита дерева будет полезна для него самого. Механические повреждения происходят из-за того, что ток молнии ищет в стволе путь в землю. Это проблематично, потому что дерево плохой проводник, отсюда происходит и нагрев. Процесс прохождения тока несколько упрощает влажность коры во время дождя, а также жидкость, содержащаяся в древесине. В зависимости от того, какой путь выберет ток молнии, может произойти и разрушение ствола и его возгорание. В случае прокладки токоотвода основная доля тока должна пойти по нему и затем растечься с заземлителя в грунте. В теории дерево останется невредимым.
Мероприятия по молниезащите не будут никак отличаться от описанных в первом пункте, когда дерево используется в качестве молниеприемника. Те же и рекомендации: проложить токоотвод, чтобы он не повредил стволу, использовать щадящие держатели в виде хомутов, организовать запас проволоки, учитывающий рост дерева.
Заключение
В статье мы выяснили, что молниезащита с помощью дерева, как и его самого — это осуществимые и работающие решения, но назвать их идеальными и беспроблемными нельзя. Можно только рекомендовать взвесить все за и против, и если сложности не пугают, делать молниезащиту на дереве, не повреждая его.
Источник