Физики предупреждают: Молния может ударить даже зимой

YAKUTIA.INFO. Теплое время года в наших северных широтах характеризуется не только ясной солнечной погодой, но и грозами. Об одном из самых грозных природных явлений мы поговорили с ведущим научным сотрудником лаборатории радиоизлучений ионосферы и магнитосферы Института космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН — обособленного подразделения ФИЦ «Якутский научный центр СО РАН», кандидатом физико-математических наук Владимиром Ильичом Козловым. 

— Владимир Ильич, расскажите, пожалуйста, сколько всего гроз происходит на нашей планете ежегодно? И есть ли на Земле территории, над которыми молний вообще не бывает? 

— В любой момент времени на Земле происходят до 1800 гроз со средней длительностью 1 час. В умеренных широтах во время сильных гроз происходит около 200 молний в час, а в тропических регионах — около 100 молний в секунду. Максимум гроз наблюдается в тропических зонах материков. На земном шаре выделяют три мировых центра гроз: Центральная Африка, Юго-Восточная Азия и Австралия, Центральная и Южная Америка. 

Не бывает гроз над Северным Ледовитым океаном и Антарктидой. Но было сообщение NASA, что в августе 2019 года в районе Северного полюса зарегистрирована гроза c 48 разрядами. Впервые же такое явление было зафиксировано учеными в 2012 году. Это связывают с потеплением климата. Так, увеличение температуры на 1 градус, приводит к увеличению количества гроз на 12%.

— Какой мощности разряды фиксируются над нашей республикой?

— В среднем один грозовой разряд несет в себе до 20 000 мегаватт, при этом температура достигает 10 тысяч по Кельвину, что в 5 раз больше чем на поверхности Солнца. Напряжение молнии достигает 50 000 кВ, а ток разряда молнии от 10 до 100 кА, длина молнии может колебаться от 500 метров до 20 км. Есть сведения о наблюдении длины молнии между облаками до 300 км в Южной Америке.

Наиболее мощные — положительные разряды. Наши измерения в 2010 году показали, что ток в отрицательных разрядах от 10 до 25 кА, в положительных от 25 до 70 кА. Положительные грозовые разряды возникали позже отрицательных разрядов в течение развития грозы. Более позднее возникновение сильноточных положительных разрядов связано с высотным развитием грозового облака и сдвигом преимущественно положительно заряженной верхней части облака относительно середины и нижней части облака, заряженной отрицательно.

— У нас в Якутии грозы наблюдаются только при положительной температуре окружающей среды с мая по сентябрь? В зимнее время молний не бывает?

— Наиболее длительный сезон гроз в Центральной Якутии начинается со второй половины мая и продолжается до конца августа – начала сентября. 

Но и зимой в снежных кучевых облаках бывают редкие грозы, даже в Якутске в декабре.

На усредненной карте плотности грозовых разрядов видно, что максимум гроз наблюдается на юге и юго-западе Якутии и вдоль Верхоянского хребта.

— Молнии часто становятся причиной лесных и луговых пожаров.

— Да, действительно, в Сибири и на Северо-востоке Азии значительная часть лесных пожаров происходит из-за разрядов молний. Учитывая огромную территорию и малонаселенность региона, такие пожары обнаруживаются очень поздно и наносят огромный ущерб лесным массивам и экологической обстановке. По результатам исследований в России и за рубежом установлено, что в зависимости от местности и сезона до 50% лесных пожаров может быть обусловлено грозовыми разрядами на малонаселенных территориях Российской Федерации. На территории же Якутии (по данным авиалесоохраны) отмечаются годы с существенно большей вероятностью возгорания лесов от гроз. Можно отметить, например, что в 1991 году свыше 60% лесных пожаров имели грозовую природу, а в 1995 году — почти 70%. По данным мчс за последние годы 94% лесных пожаров вызываются сухими грозами, 3% возникают из-за эффекта линзы от различного рода стеклянного мусора и оставшиеся 3% пожаров возникают по вине человека. Думаю, стоит возродить прием стеклотары, и может тогда люди будут реже выкидывать бутылки в лесах.

— Владимир Ильич, какие наблюдения и исследования проводятся в вашей лаборатории?

— Мы занимаемся исследованием естественных радиоизлучений в диапазоне от 300 Гц до 100 кГц. В основном эти радиоизлучения имеют ионосферно-магнитосферное происхождение и вызываются взаимодействием всплесков потока частиц от солнца, так называемого «солнечного ветра», с частицами и радиоизлучениями, населяющими магнитосферу.

Основным естественным источником радиоизлучений на этих частотах служат грозовые разряды. Грозы — это электрические разряды в атмосфере, видимые как молнии и слышимые как гром. Радиоимпульсы от молний можно услышать в радиоприемниках на средних и длинных волнах — их слабые затухания, накладываясь друг на друга, порождают тот самый, знакомый каждому радиослушателю шипящий фон, а мощные радиоимпульсы от относительно близких молний слышны как потрескивание.

Часть этих радиоимпульсов проникает сквозь ионосферу в магнитосферу, и после путешествия в ней возвращается назад к нам в виде «свистов», которые можно иногда услышать в радиоприемниках на длинных волнах. Их параметры дают нам некоторое представление о состоянии магнитосферы. Яркое впечатление производят дискретные сигналы растущей частоты, которые могут накладываться друг на друга. На слух такие сигналы напоминают щебетание птиц, поэтому они получили название «хоры».

Интересны также открытые в 90-х годах «молниевые» разряды с вершин облаков в нижний слой ионосферы — «эльфы», «голубые джеты» и «красные спрайты». Радиоимпульсы от этих высотных разрядов также регистрируются нами.

— Чем еще интересны грозы с научной точки зрения?

— Очень большой интерес представляют для нас ядерные реакции, проходящие в молниевых разрядах, в частности рождение нейтронов, регистрируемых в Якутске на спектрографе космических лучей имени Ариана Ильича Кузьмина. 

Широкая распространенность радиоизлучений на низких (звуковых) частотах, возможность регистрации большинства их типов на больших расстояниях от источников привлекают к себе внимание с точки зрения использования наблюдений этих радиошумов в целях диагностики окружающей среды.

Например, над местом землетрясения локально за несколько дней меняются свойства нижней ионосферы, что влияет на распространение радиоимпульсов грозовых разрядов, находящихся за местом предполагаемого землетрясения. Это дает возможность разрабатывать методику прогноза землетрясений.

— Где в нашей республике расположены установки, фиксирующие радиоизлучение молниевых разрядов и какой у них радиус охвата?

— В Институте космофизических исследований и аэрономии СО РАН разработан однопунктовый грозопеленгатор-дальномер, задачей которого является определение пеленга атмосферика — электрического сигнала, создаваемого радиоволнами, излучаемыми разрядами молний, а также оценка дальности до его источника. Этот прибор установлен на радиополигоне института, который находится около Якутска, в 10 км по лесной дороге от села Владимировка.

Грозопеленгаторы радиусом действия до 400 км установлены на крыше здания нашего института в Якутске и в стационарном научно-исследовательском полигоне «Якутская комплексная установка ШАЛ» в селе Октемцы Хангаласского улуса. Такие же приборы установлены на зданиях Политехнического института (филиал) СВФУ в городе Мирном и Технического института (филиал) СВФУ в городе Нерюнгри.
 

Оперативные данные о грозовой активности на территории Якутии можно увидеть на сайте института по этой ссылке:

https://ikfia.ysn.ru/operativnye-dannye-grozovoj-aktivnosti-v-yakutii/

В 2009 году приемный пункт регистратора гроз, установленный в городе Якутске, был включен во всемирную сеть грозолокации World Wide Lightning Location Network (WWLLN).

— По верованиям различных народов, древесина деревьев, в которые когда-либо попадала молния, считается наиболее подходящей для изготовления оберегов, талисманов и даже различных предметов обихода.

— У большинства народов главный бог являлся громовержцем. И если в дерево попала молния, то оно отмечено главным божеством, и ему начинают поклоняться, а его древесина считается священной. Чаще всего молнии попадают в дуб, а у нас в республике в лиственницу и чуть реже в сосну.

— А какова природа шаровых молний? Каким образом они проникают внутрь помещений?

— Шаровая молния встречается очень редко и поэтому это явление мало изучено. Не так давно группа китайских ученых из Северо-Западного университета вела наблюдения в высокогорных районах Тибета, используя видеокамеры и спектрографы. Во время грозы молния ударила рядом с ними в землю и при этом образовалась шаровая молния диаметром около пяти метров. Пролетев 15 метров, через 1,6 секунды шар бесследно исчез. Спектрометр успел зафиксировать химический состав основных элементов шаровой молнии: кремний, железо и кальций, которые распространены в почве. На этом основании китайские физики заявили, что им удалось подтвердить выдвинутую гипотезу, что при ударе молнии в землю сильное повышение температуры быстро испаряет из почвы оксиды кремния, железа и других элементов. А ударная волна выбрасывает образовавшийся газ в воздух, формируя шар. Внутрь помещения шаровая молния может попасть с помощью сквозняков.

— Что внутри зданий и сооружений может «притянуть» молнию? Почему иногда молнии поражают людей, находящихся внутри помещения?

— Находясь дома нужно закрыть окна и двери, чтобы исключить возможные сквозняки, вдоль которых внутрь может попасть шаровая молния. Во время грозы нельзя находиться вблизи металлической батареи, подоконника или электроприборов — именно в них чаще всего разряжается молния. Также находясь в помещении, рекомендовано отключить от сети бытовую технику и выключить радиоприборы.

— Ежегодно по всему миру происходят грозы с человеческими жертвами, к сожалению, это происходит и в нашей республике. В чем причина таких явлений, почему молнии попадают в людей? Каких рекомендаций следует придерживаться, чтобы обезопасить себя во время грозы?

— Разряд обычно бьет в самую высокую точку на поверхности земли. Если гроза застает человека на открытой местности, следует постараться стать как можно ниже: спрятаться в канаву или ложбину, присесть на корточки, но нельзя прятаться под одиноко растущим деревом. Молния чаще попадает в сосну или лиственницу, реже в березу. В грозу нельзя находиться в воде — она является хорошим проводником тока, и если даже молния ударит в водоем в нескольких метрах от находящегося в воде человека, то его все равно поразит током. Поэтому нужно отойти подальше от водоема. Сейчас практически все люди носят с собой мобильные телефоны, которые тоже притягивают к себе молнии. Советую во время грозы отключать телефоны.

Известны случаи, когда молния била по ключам, находящимся в кармане, цепочке на шее и даже по раскрытому зонту. Поэтому, если есть возможность, то следует снять с себя всё металлическое.

— Большое спасибо за содержательную беседу, Владимир Ильич!

Беседовала Мария Ефремова.

Фото из открытых источников и личного архива Владимира Козлова.