Все, что вы хотели знать про молнию…

Прежде чем продолжить, я хочу еще раз напомнить: я не эксперт по безопасности во время грозы.

Я рисую картинки в Интернете. Я люблю смотреть, когда что-нибудь горит или взрывается, а значит, не всегда могу действовать в ваших интересах. Настоящие специалисты по безопасности во время грозы – это ребята из Национальной погодной службы США.

Ладно. С этим разобрались…

Чтобы ответить на нижеследующие вопросы, нам нужно понять, куда с наибольшей вероятностью ударит молния. Чтобы узнать это, есть отличный способ, и я вам прежде всего о нем расскажу: прикатите откуда-нибудь воображаемый шар диаметром 60 м, установите его на местности и обратите особое внимание на точку, в которой он касается земли.

В этом разделе я отвечу на несколько разных вопросов, касающихся молнии. Говорят, что молния бьет в самую высокую точку на местности. Это одно из тех раздражающих своей неточностью утверждений, которые сразу вызывают массу вопросов. Самую высокую – в пределах какого радиуса? Я хочу сказать, что не все же молнии бьют в Эверест. Но будет ли молния выбирать самого высокого человека в толпе? Самый высокий человек, которого я знаю, это, вероятно, канадский писатель, программист и автор комиксов Райан Норт. Стоит ли мне стоять рядом с ним во время грозы – или это небезопасно? И вообще – стоит ли мне стоять рядом с Райаном из каких бы то ни было соображений?…

Наверное, мне все-таки стоит отвечать на вопросы, а не задавать их.

Так как же молния выбирает цель?

Удар молнии начинается с ветвящегося электрического заряда – «лидера молнии», который спускается с тучи. Он идет вниз со скоростью, составляющей десятки или даже сотни километров в секунду и преодолевает несколько километров до земли за несколько десятков миллисекунд.

У лидера довольно низкая сила тока – порядка 200 А. Этого достаточно, чтобы вас убить, но это ничто по сравнению с тем, что будет дальше. После того как лидер достигает земли, электрический заряд облака и земли выравнивается, высвобождая где-то около 20 000 А. Это и есть та ослепляющая вспышка, которую мы видим. Она поднимается обратно со скоростью, сопоставимой со скоростью света, преодолевая расстояние меньше чем за миллисекунду.

То место на земле, куда, как мы видим, «бьет» молния, – это та точка, где лидер впервые коснулся поверхности. Лидер спускается через атмосферу маленькими скачками, прокладывая себе путь к (обычно) положительно заряженной поверхности земли. Однако в момент, когда лидер «решает», куда ему устремиться дальше, он «чувствует» этот заряд только в радиусе нескольких десятков метров от себя. Если в этом радиусе имеется что-то, соединенное с положительно заряженной землей, заряд немедленно устремляется туда, в остальных случаях он перемещается в более или менее случайном направлении, и процесс повторяется.

Вот тут мы и используем 60-метровую воображаемую сферу. Это способ определить, какие точки лидер почувствует в первую очередь – точки, на которые он может перепрыгнуть в следующий (последний) шаг.

Чтобы разобраться, куда может ударить молния, давайте покатим по земле нашу воображаемую сферу диаметром 60 м. Огромный шар перекатывается через деревья и здания, однако не проходит сквозь них (и не подминает их). Места, где поверхность шара соприкасается с чем-либо – с верхушкой дерева, столбом изгороди, игроком на поле для гольфа, – и есть вероятные мишени молнии.

Это значит, что можно рассчитать «тень» молнии вокруг объекта высотой h на плоской поверхности.

Тень – это зона, в которой лидер ударит в самый высокий объект, а не в землю вокруг него:

Учтите, это не значит, что в тени вы в безопасности – часто даже наоборот. После того как заряд ударил в высокий объект, он уходит в землю. Если вы касаетесь земли рядом, он может пройти через ваше тело. Из 28 людей, убитых молнией в США в 2012 году, 13 стояли под деревом или рядом с ним.

А теперь давайте посмотрим, каковы будут возможные пути молнии в сценариях, которые описаны нижеследующими вопросами.

ОТВЕТ: Достаточно опасно. Вода представляет собой проводник, но это не самая большая проблема: хуже то, что, когда вы плаваете, ваша голова выступает над большой плоской поверхностью. Но даже если молния ударит в воду рядом с вами, это все равно плохо. 20 000 А распространятся по воде во все стороны, в основном, по ее поверхности, но какой именно разряд вы получите в той или иной точке бассейна, рассчитать сложно.

Я предполагаю, что вы будете в довольно серьезной опасности, если находитесь не дальше десятка метров от места удара – и даже дальше, если вода в бассейне пресная, поскольку разряд будет просто счастлив «срезать» путь через вас.

А что произойдет, если вы будете принимать душ в тот момент, когда в вас ударит молния? Или стоять под водопадом?

Брызги не будут представлять опасности – это просто капли воды, висящие в воздухе. Ванна у вас под ногами и лужица воды в ней, имеющая прямой контакт с металлической выпускной трубой, – вот где настоящая опасность.

ОТВЕТ: Лодка без кабины опасна примерно в той же степени, что и поле для гольфа. Лодка, оборудованная закрытой кабиной и системой защиты от молнии, примерно так же безопасна, как автомобиль. Подлодка безопасна примерно так же, как подводный сейф (не стоит путать подводный сейф с сейфом на подводной лодке, сейф на подводной лодке куда безопаснее, чем подводный сейф). Современные авиалайнеры, как правило, более или менее нормально переживают удар молнии – они сконструированы так, чтобы молния не повредила ни пассажирам, ни электронике самолета.

ОТВЕТ: Пуля не повлияет на траекторию молнии. Пришлось бы как-то рассчитать момент выстрела так, чтобы пуля оказалась в середине разряда молнии, когда случится обратный разряд.

Центр разряда молнии не больше нескольких см в диаметре. Пуля, выпущенная из АК-47, имеет длину примерно в 26 мм и движется со скоростью 700 мм в миллисекунду.

Пуля сделана из свинца в медной оболочке. Медь – замечательный проводник электричества, и немалая часть 20 000 А могла бы пройти через нее.

Как ни странно, пуля перенесла бы это довольно хорошо. Если бы она не двигалась, поток быстро нагрел бы металл и расплавил его. Но поскольку она будет быстро двигаться, то выйдет из потока прежде, чем тот нагреет ее больше чем на несколько градусов. Пуля продолжила бы лететь в цель, практически не изменив траекторию. Возникнут довольно любопытные электромагнитные силы, созданные магнитным полем вокруг разряда и его прохождением через пулю, но ни одна из них, согласно моим расчетам, сильно не изменит картины.