Еще в середине XVIII века М. В. Ломоносов и В. Франклин сделали открытие, что молния — это электрическая искра, проскакивающая между облаками и землей.
Но многие годы понадобились для того, чтобы раскрыть секреты механизма возникновения молнии.
Особенно успешно дело пошло тогда, когда ученые научились воспроизводить молнию искусственно, в лаборатории.
Оказалось, что для появления искры-молнии нужно, чтобы между соседними наэлектризованными телами, например облаком и землей, находилось поле с напряжением около 3.0 тысяч вольт на каждый метр расстояния между ними.
И как только такие условия будут созданы, начнется удивительный процесс рождения молнии. Он развивается очень быстро в узком воздушном канале, где воздух сильно нагревается. Канал служит путем, по которому из облака к земле начинает стекать электрический заряд. Но это не сама молния, а ее предвестник, называемый ее лидером.
Лидер молнии движется скачкообразно, с большой скоростью, измеряемой сотнями метров в тысячные доли секунды. Как только он приблизится к земле, по каналу ринутся навстречу друг другу отрицательные электрические заряды облака и положительные заряды, скопившиеся на земной поверхности. Их скорость во много раз больше, чем у лидера молнии: несколько десятков тысяч километров в секунду. И тогда в канале возникает электрический ток огромной мощности — молния, которую мы видим на небе. Едва она сверкнула, а новый лидер прокладывает своей госпоже другую дорогу. И так процесс повторяется до 30–50 раз.
Поэтому молния имеет вид длинной разветвленной искры, напоминающей по своим очертаниям речную систему в том виде, как ее изображают на карте. Длина молний бывает самой различной — от 2 до 20, а в отдельных случаях до 50 километров. Поскольку все происходит очень быстро, наш глаз, обладающий свойством удерживать в своей «памяти» в течение короткого времени увиденное, успевает запечатлеть почти всю систему разветвленных зигзагов молний.
Механизм возникновения грома более прост. В момент образования молнии в проводящем канале температура бывает необычно высокой — около 20–25 тысяч градусов. Ясно, что при такой температуре воздух в нем очень сильно расширяется и плотность его становится весьма малой. В канале образуется разреженное пространство — вакуум. Но в природе вакуум — явление крайне нежелательное и кратковременное. Он обязательно должен быть чем-то заполнен, и немедленно. Так и нашем случае. В канал тотчас же устремляется воздух извне, причем с большим грохотом. Мы же в это время слышим гром.
Как вы видите, на подготовку уходит времени во много раз больше, чем на действие самой молнии.
Некоторые думают, что молнии можно использовать для получения огромного количества электроэнергии. Действительно, мощность особенно сильных молний может превысить мощность электростанций мира, вместе взятых. Однако, несмотря на столь колоссальную силу, энергия, выделяемая такой молнией, невелика, потому что продолжительность разряда длится в течение ничтожно короткого времени. И если оценить стоимость энергии молнии по тарифу Мос- или Ленэнерго, то она составит всего лишь несколько рублей. Да и «поймать» молнию практически очень трудно. Несмотря на кратковременность, молния обладает большой разрушительной силой. Немало бедствий причинила она человеку.
6000 пожаров в год, 70 миллионов убытка — таков результат активной деятельности молний в Соединенных Штатах Америки.
У нас до революции, как показывают статистические данные, ежегодно горело от молний более 3000 крестьянских дворов в год. При Советской власти, благодаря мерам защиты, урон снизился в несколько раз.
Иногда катастрофы от молний принимают широкие масштабы. Так, например, было в Японии в 1940 году. Газета «Правда» писала: «20 июня, в 10 часов вечера, в Токио разразился ураган и ливень, сопровождавшийся сильной грозой. От ударов молнии в центре города возник большой пожар.
Пламя от пожара озаряло весь город. Одновременно от ударов молнии возникли пожары в других местах города».
Известно множество случаев гибели людей от удара молнией. Статистика показывает, что в Европе молния поражает в среднем около 40 человек за год, а в США — 230 человек.
Еще с давних времен было замечено, что молния чаще всего ударяет в наиболее высокие предметы, находящиеся на местности — колокольни, башни, опоры, деревья.
Люди были не раз свидетелями того, как молния, ударив в дерево, дробила его в щепы. От сверхвысокой температуры сок в нем вскипает, пар разрывает древесину и разбрасывает щепы на десятки метров вокруг. Случается, что молния лишь скользнет по стволу, проложит себе желоб. На вековых деревьях (особенно дубах) можно иногда увидеть свежие раны или шрамы от удара, нанесенного огненной стрелой.
«Ты видишь, царь, как бог поражает молнией больших животных и не трогает маленьких, подобно тому как его молния падает на самые высокие дома и высочайшие деревья?» — так, по свидетельству древнегреческого историка Геродота, говорил персидскому царю Ксерксу один из его приближенных.
Мы можем еще сослаться на древнеримского поэта Горация, который в одной из своих од писал:
Чаще треплет вихрь великаны сосны,
Тяжелей обвал высочайших башен,
И громады гор привлекают чаще
Молний удары.
Можно ли бороться с молнией, сделать огонь ее безвредным?
Оказалось, что да. Вековой опыт научил людей предотвращать гибельные ее удары.
Тысячи лет назад священные храмы ограждались высокими мачтами, чтобы защитить их от прямых ударов молний. Жрецы же внушали людям: храмы находятся под покровительством бога.
В Японии люди прятались во время грозы в пещерах, а на крышах устраивали водоемы для тушения «небесного огня».
Во Франции грозу «пугали» колокольным звоном: когда она приближалась, в церквах начинали трезвонить. Но это, конечно, не помогало: за 33 года в XVIII веке молнии ударили в 386 колоколен и поразили 121 звонаря.
В XVIII веке гениальный ученый М. В. Ломоносов первый предложил надежный способ защиты от молний путем установки молниеотводов.
«Такие стрелы на местах, от обращения человеческого по мере удаленных, ставить за небесполезное дело почитаю, дабы ударяющаяся молния больше на них, нежели на головах человеческих и на храминах силы свои изнуряла», — писал он.
М. В. Ломоносов много работал над изучением атмосферного электричества, ставил опыты и добился блестящих успехов. Невежественное реакционное духовенство всячески мешало работе, настаивало на запрещении исследований. Императрице Елизавете было представлено даже требование издать о том специальное распоряжение, «дабы никто отнюдь ничего писать и печатать о всем, вере святой противном и с честными нравами не согласном, под жесточайшим за преступление наказанием не отваживался».
Но из их затей все равно ничего не вышло. Научная правда победила.
Первый молниеотвод в России был установлен во второй половине XVIII века на шпиле Петропавловского собора, правда лишь после того, как в него дважды ударила молния. Вскоре защитные устройства стали ставить на многих высоких сооружениях.
Молниеотводы (ранее их неправильно называли громоотводами) — простейшее приспособление. Один конец его укреплен на крыше защищаемого здания, а нижний — заземлен. По молниеотводу электрический заряд спокойно уходит в землю и там рассеивается.
А как человеку уберечься от молнии? Не таскать же с собой повсюду молниеотводы, да и потом — как же быть с заземлением?
Можно просто обезопасить себя, если соблюдать ряд предосторожностей.
В начале грозы закройте окна, двери, дымоходы. Находитесь подальше от окон, печей, проводов, массивных металлических изделий. Не разговаривайте по телефону, заземлите радиоантенны или выключите радиоприемники, соединенные с антенной, установленной на крыше.
Если гроза застанет в лесу, не ищите защиты от дождя под деревьями, особенно под большими и одиночными. Замечено, что в дуб чаще всего ударяет молния, очевидно потому, что у него длинные, хорошо разветвленные корни. Второе место занимают другие лиственные породы деревьев, а на третьем — хвойные — ель и сосна. Реже всего поражаются молнией бук и лавровое дерево.
На открытом месте не прячьтесь в одиночных необжитых строениях — полуразрушенных сараях, бараках, не старайтесь укрыться в стогах сена, скирдах, снопах. Садитесь на землю и спокойно пережидайте. Главное — не впадать в панику.
И еще очень важно знать, что' вблизи удара молнии образуется «воронка напряжений» — электрическое поле, которое в течение некоторого времени сохраняется на местности и представляет собой большую опасность для людей и животных.
До сих пор мы говорили об обычной молнии. Ученые называют ее линейной или ленточной. Но есть и другие типы молний. Они редко появляются в атмосфере, и потому многие люди их никогда не видели.
