Pražnjenja groma - munje - smatraju se električnim pražnjenjem džinovskog kondenzatora čija je jedna ploča grmljavinski oblak nabijen s donje strane (najčešće negativni naboji), a druga je zemlja, na čijoj su površini pozitivni naboji. indukovane (munja prolaze i između suprotno naelektrisanih delova oblaka). Ove kategorije se sastoje od dvije faze: inicijalne (liderske) i glavne. U početnoj fazi, munja se polako razvija od grmljavinskog oblaka do zemljine površine u obliku slabo svijetlećeg joniziranog kanala, koji je ispunjen negativnim nabojima koji teku iz oblaka (slika 4.9).

Rice. 4.9 Oblak grmljavine

Tipičan oscilogram talasa struje groma koji prolazi kroz pogođeni objekat (slika 4.10) pokazuje da u roku od nekoliko mikrosekundi struja munje raste do maksimalne (amplitude) vrednosti i. Ovaj deo talasa (vidi sliku 4.10, tačke 1-2) naziva se vreme fronta talasa t. Nakon toga sledi opadanje struje. Vrijeme od početka (tačka 1) do trenutka kada struja groma, padajući, dostigne vrijednost jednaku polovini svoje amplitude (tačke 1-4), naziva se period poluraspada T1

Važne karakteristike struje groma su i amplituda i brzina porasta struje groma (strmina talasa).

Amplituda i strmina struje groma zavise od mnogih faktora (naboj oblaka, provodljivost zemlje, visina zahvaćenog objekta, itd.) i veoma variraju. U praksi, amplituda talasa je određena krivuljama verovatnoće strujanja groma (slika 4.11).

Na ovim krivuljama po osi ordinate su ucrtane amplitudske vrijednosti struja groma Im, a duž ose apscise vrijednosti vjerovatnoće pojave ovih struja.

Vjerovatnoća se izražava u postocima. Gornja kriva karakterizira struje groma s vjerovatnoćom do 2%, a donje krive - do 80%. Iz krivulja na sl. 4.11 može se vidjeti da su struje groma u ravnim područjima (kriva 1) približno dvostruko veće od struja groma u planinskim područjima (kriva 2), gdje je otpor tla prilično visok. Kriva 2 se također primjenjuje na struje groma koje padaju u vodove i visoke objekte sa kontaktnim otporom objekt-zemlja reda veličine stotina oma.

Najčešće se uočavaju struje groma do 50 kA. Struje groma preko 50 kA ne prelaze 15% u ravnim prostorima i 2,5% u prostorima za kockanje. Prosječna strmina struje groma je 5 kA/µs.

Bez obzira na geografsku širinu, polaritet struje pražnjenja groma može biti pozitivan i negativan, što je povezano sa uslovima za formiranje i razdvajanje naelektrisanja u grmljavinskim oblacima. Međutim, u većini slučajeva struje groma imaju negativan polaritet, odnosno negativni naboj se prenosi sa oblaka na tlo, a samo u rijetkim slučajevima se bilježe struje pozitivnog polariteta.

Upravo se sa strujama groma (negativni i pozitivni polaritet) često povezuje pojava prenapona u električnim instalacijama, uključujući i žičane komunikacione uređaje. Postoje dvije vrste udara struje groma: direktan udar groma (p.o.m.) u komunikacijsku liniju i indirektni efekti struje groma tokom pražnjenja groma u blizini LS. Kao rezultat oba utjecaja u žicama komunikacione linije, prenaponi od str. m. i inducirani prenapon, objedinjeni pod opštim nazivom atmosferski prenapon.

Prilikom direktnog udara groma pojavljuju se prenaponi do nekoliko milijuna volti, koji mogu uzrokovati uništenje ili oštećenje opreme komunikacijske linije (stubovi, traverze, izolatori, kabelski ulošci), kao i žičane komunikacione opreme uključene u linijske žice. Učestalost p. at. m. direktno zavisi od intenziteta grmljavinske aktivnosti na datom području, koju karakteriše ukupno godišnje trajanje grmljavine, izraženo u satima ili grmljavinskim danima.

Intenzitet pražnjenja groma karakteriše veličina struje groma. Promatranjima u mnogim zemljama utvrđeno je da se jačina struje u kanalima munjevitog pražnjenja kreće od nekoliko stotina ampera do nekoliko stotina hiljada ampera. Trajanje munje se kreće od nekoliko mikrosekundi do nekoliko milisekundi.

Struja pražnjenja ima pulsni karakter sa prednjim delom, koji se naziva front talasa, i zadnjim delom, koji se naziva raspad talasa. Vrijeme talasnog fronta struje groma je označeno sa x µs, vrijeme raspadanja talasa do 1/2 amplitude struje označeno je sa t.

Ekvivalentna frekvencija munje je frekvencija sinusoidne struje koja, djelujući u omotaču kabela umjesto impulsnog vala, uzrokuje napon između jezgre i omotača amplitude jednake amplitudi za prirodnu struju groma. U prosjeku, m = 5 kHz.

Ekvivalentna struja groma je efektivna vrijednost sinusoidne struje sa ekvivalentnom frekvencijom munje. Prosječna vrijednost struje prilikom udara o tlo je 30 kA.

Broj i obim oštećenja koja nastaju tokom godine na podzemnom komunikacijskom kablu zavise od više razloga:

Intenzitet aktivnosti groma u području polaganja kablova;

Konstrukcija, dimenzije i materijal vanjskih zaštitnih omota, električna provodljivost, mehanička čvrstoća izolacijskih premaza i pojasne izolacije, kao i električna čvrstoća izolacije između žila;

Otpornost, hemijski sastav i fizička struktura tla, njegova vlažnost i temperatura;

Geološka građa terena i područje trase sajle;

Prisustvo visokih objekata u blizini kabla, kao što su jarboli, stubovi za prenos struje i komunikacije, visoko drveće, šume itd.

Stupanj otpornosti kabela na udar groma karakterizira faktor kvalitete kabela q i određen je omjerom maksimalnog dopuštenog udarnog napona i omskog otpora metalnog poklopca kabela na dužini od 1 km. :

Oštećenje kabla ne nastaje svakim udarom groma. Opasni udar groma je takav udar u kojem rezultirajući napon premašuje probojni napon kabela u amplitudi u jednoj ili više tačaka. Kod istog opasnog udara može doći do nekoliko oštećenja kabela.

Kada grom udari na određenoj udaljenosti od kabla, dolazi do električnog luka prema kablu. Što je veća amplituda struje, veća je udaljenost sa koje može nastati luk. Širina ekvivalentne trake uz kabl, čiji udari dovode do oštećenja kabla, uzima se u proseku na 30 m (sa kablom u sredini). Površina koju zauzima ova traka čini ekvivalentno zahvaćeno područje, dobijeno je množenjem širine ekvivalentne trake sa dužinom kabla.

Glavna uprava Ministarstva za vanredne situacije Rusije za Jakutiju podsjeća da je grmljavina jedna od najopasnijih prirodnih pojava za ljude. Udar groma može uzrokovati paralizu, gubitak svijesti, respiratorni i srčani zastoj. Kako ne biste patili od udara groma, morate znati i pridržavati se nekih pravila ponašanja tokom grmljavine.

Prije svega, treba imati na umu da munja—to je električno pražnjenje visokog napona, ogromne struje, velike snage i vrlo visoke temperature koje se javlja u prirodi. Električna pražnjenja koja se javljaju između kumulusnih oblaka ili između oblaka i tla praćena su grmljavinom, jakom kišom, često gradom i olujnim vjetrom.

Zaposleni u republičkom odeljenju Ministarstva za vanredne situacije daju niz jednostavnih saveta šta treba da se radi tokom grmljavine.

Kada ste u seoskoj ili baštenskoj kući tokom grmljavine, trebalo bi da:

—Zatvorite vrata i prozore, isključite propuh.

—Ne zagrijavajte peć, zatvorite dimnjak, jer dim koji izlazi iz dimnjaka ima visoku električnu provodljivost i može privući električno pražnjenje.

—Isključite TV, radio, električne uređaje, isključite antenu.

— Isključite sredstva komunikacije: laptop, mobilni telefon.

—Ne biste trebali biti blizu prozora ili na tavanu, kao ni blizu masivnih metalnih predmeta.

—Nemojte biti na otvorenom prostoru u blizini metalnih konstrukcija, dalekovoda.

—Ne dirajte ništa mokro, željezo, električnu energiju.

— Skinite sav metalni nakit sa sebe (lančiće, prstenje, minđuše), stavite u kožnu ili plastičnu vrećicu.

—Ne otvaraj svoj kišobran.

—Nikada nemojte tražiti zaklon ispod velikog drveća.

—Nepoželjno je biti u blizini vatre.

—Držite se dalje od žičanih ograda.

—Ne izlazite da skinete odjeću koja se suši na konopcima za rublje, jer i oni provode struju.

—Nemojte voziti bicikl ili motocikl.

— Veoma je opasno razgovarati mobilnim telefonom tokom grmljavine, mora biti isključen.

Tako da grom ne udari ako ste u autu

Mašina dosta dobro štiti ljude iznutra, jer čak i pri udaru groma, pražnjenje prolazi kroz površinu metala. Ako ste u automobilu po grmljavini, zatvorite prozore, isključite radio, mobilni telefon i GPS. Ne dirajte kvake na vratima ili druge metalne dijelove.

Da vas ne udari grom ako ste na motociklu

Bicikl i motocikl, za razliku od automobila, neće vas spasiti od grmljavine. Potrebno je sjahati i odmaknuti se oko 30 m od bicikla ili motocikla.

Pomoć žrtvi od udara groma

Da biste pružili prvu pomoć osobi koju je pogodio grom, odmah je premjestite na sigurno mjesto. Dodirivanje žrtve nije opasno, u njegovom tijelu nema naboja. Čak i ako se čini da je poraz fatalan, može se ispostaviti da u stvari nije.

Ako je žrtva u nesvijesti, položite je na leđa i okrenite mu glavu na stranu kako jezik ne bi uronio u disajne puteve. Do dolaska hitne pomoći potrebno je uraditi vještačko disanje i masažu srca.

Ako su ove radnje pomogle, osoba pokazuje znakove života, prije dolaska ljekara žrtvi dajte dvije-tri tablete analgina i stavite mu vlažnu i savijenu maramicu na glavu. Ako ima opekotina, potrebno ih je preliti sa dosta vode, skinuti opečenu odjeću, a zatim pokriti zahvaćeno područje čistim zavojem. Prilikom transporta u medicinsku ustanovu potrebno je žrtvu staviti na nosila i stalno pratiti njegovo dobro.

Za relativno blage ozljede od munje, žrtvi dajte bilo koji lijek protiv bolova (analgin, tempalgin, itd.) i lijek za smirenje (tinktura valerijane, korvalol, itd.)

Vazdušni omotač planete sastoji se od nekoliko slojeva: troposfere (gornja granica 7 - 18 km), stratosfere (visina od 7 18 km iznad zemlje - do 80 km), jonosfere (od 80 do 900 km). Ionosfera je dobro provodljiv medij, koji je, takoreći, obloga ogromnog sfernog kondenzatora, čija je druga obloga sferna površina zemlje; zračni medij između njih može se smatrati dielektrikom. Gornja obloga (jonosfera) je pozitivno nabijena, Zemljina površina je negativno nabijena. Jačina električnog polja takvog prirodnog kondenzatora je neujednačena zbog različite gustine vazduha, na površini zemlje iznosi 120 V/m. Jačina električnog polja u atmosferi varira i zavisi od prisustva naelektrisanih oblaka.

Ukupna jačina električnog polja na površini zemlje može doseći 5000 V/m i više. Pri kritičnim razlikama potencijala između oblaka i tla (preko 10 9 V) dolazi do električnog pražnjenja, tj. munja.

Na sl. 1.5, a prikazuje direktan udar groma u kabl bez pucanja izolacije žile.

Linija 1 - omotač kabla, 2 - dve žile kabla.

Rice. 1.5. Direktan udar struje groma u kabl

Kada grom udari u omotač kabla, struja se širi lijevo i desno i indukuje EMF u kablu (U ob-zh - između omotača i jezgre, U well-zh - između žila) i struje i f. Ovi EMF mogu biti opasni za izolaciju kabelskih jezgara i opreme koja je na njih povezana. Ako u isto vrijeme probije izolacija između školjke i provodnika, tada će i struja groma ući u provodnike (slika 1.5, b), dok su na mjestu udara groma naponi Uob-zh = 0, U bunar-zh = 0, na udaljenim mjestima ovi EMF mogu dostići opasne vrijednosti.

Na sl. 1.6 prikazuje slučajeve indirektnog djelovanja munje.

Rice. 1.6. Indirektno djelovanje pražnjenja groma

Kada grom udari u drvo, pražnjenje duž njegovog korena može preći u kabl (slika 1.6, a). Razdaljina A, koji je prekriven električnim lukom munje, raste sa povećanjem otpornosti zemlje.

Drugi slučaj indirektnog djelovanja prikazan je na sl. 1.6, b: tokom pražnjenja munje između oblaka, struja indukuje u kablu (i nadzemnim vodovima) EMF, koji je proporcionalan vrednostima.

1.6. Visokofrekventni kanali prenosnih sistema na visokonaponskim AC i DC dalekovodima

Žice visokonaponskih dalekovoda, osim za prijenos električne energije, mogu se koristiti i za prijenos komunikacijskih signala, za daljinsko upravljanje i zaštitu dalekovoda od vanrednog rada. Ovi visokofrekventni kanali se stvaraju na frekvenciji od 40-500 kHz.

Šema za povezivanje visokofrekventnih uređaja na električne vodove prema shemi "faza-zemlja" prikazana je na sl. 1.7.

Svaki predajnik radi na svojoj frekvenciji, njegova snaga je 10 100 W ili više. Uticaj visokofrekventnih kanala na kanale prenosnih sistema (vazdušni, kablovske komunikacione linije i drugo) treba razmotriti ako snaga visokofrekventnih stubova prelazi 5 W.

U izvore uticaja spadaju i moćne radio stanice.

Rice. 1.7. Šema za priključenje visokofrekventnih uređaja na dalekovode: I, II - visokofrekventni stupovi (komunikacija, daljinsko upravljanje, zaštitni uređaji); P 1, P 2 - primopredajnici; F 1, F 2 - filteri; C1, C2 - kondenzatori; L 1 , L 2 - prigušnice za blokiranje koje ne propuštaju visokofrekventne signale na opremu za napajanje; f 1 , f 2 - noseće frekvencije

Udari munje, munje, jedna su od najviših energetskih pojava na Zemlji, i zapravo su više od bljeska svjetlosti i grmljavine. Pražnjenja munje, kao što je odavno poznato, izvor su bljeskova gama zraka, a nedavno je grupa istraživača iz Japana otkrila da su ti bljeskovi gama zraka, pak, pokretači fotonuklearnih reakcija u atmosferi, tj. rezultat čega nastaje antimaterija, koja se u kontaktu sa običnom materijom odmah anihilira.

© Univerzitet Kyoto/Teruaki Enoto

Bljeskove gama zraka od pražnjenja groma prvi je put snimila NASA-ina opservatorija gama zraka Compton 1992. godine. Od tada su ovi bljeskovi, nazvani Terrestrial Gamma-ray Flashes (TGF), pomno proučavani, a tek nedavno su istraživači sa Univerziteta u Kjotu uspjeli pronaći objašnjenja za neke od karakteristika signala ovih bljeskova.

“Odavno znamo da pražnjenja groma emituju gama zrake. Na osnovu toga je postavljena hipoteza da će ovi gama zraci izazvati nuklearne reakcije u kojima učestvuju atomi nekih elemenata Zemljine atmosfere. kaže Teruaki Enoto, vodeći istraživač,„Zona zapadne obale Japana zimi je idealno mjesto za posmatranje jakih grmljavina i munja. 2015. godine počeli smo instalirati mrežu minijaturnih gama senzora na obali, a sada su nam podaci prikupljeni pomoću ovih senzora omogućili da razotkrijemo neke od misterija munja.

Tokom oluje koja je bjesnila 6. februara ove godine, gama senzori su prikupili vrlo neobičan skup podataka. Četiri senzora postavljena u blizini grada Kashiwazaki registrovala su jak prasak gama zraka odmah nakon bliskog udara groma. Ali kada su naučnici izvršili detaljnu analizu podataka, otkrili su da se zapravo jedan rafal sastoji od tri uzastopna rafala različitog trajanja.

Prvi, najkraći rafal, koji traje manje od jedne milisekunde, proizvod je pražnjenja groma. Ali sljedeća dva praska su od većeg interesa za naučnike, jer su rezultat fotonuklearnih reakcija do kojih dolazi kada gama zraci iz prvog praska izbace neutrone iz atmosferskih atoma dušika. Izbačene slobodne neutrone apsorbuju drugi atomi, što dovodi do pojave sjaja u gama opsegu, koji traje nekoliko desetina milisekundi.

Trajanje posljednjeg, trećeg praska gama zraka, već je oko jedan minut, a razlog njegovog pojavljivanja je još egzotičniji od razloga za pojavu drugog praska. Atomi dušika koji su izgubili neutrone postaju nestabilni i raspadaju se, oslobađajući pozitrone u svemir, koji su nusproizvod reakcije fisije. Pozitroni su suprotni elektronima na strani antimaterije i kada se sudare sa normalnim elektronima, oni se anihiliraju, međusobno uništavajući jedni druge. A takav proces "samoubistva" pozitrona-elektrona je takođe praćen rafalima gama zraka.

U bliskoj budućnosti, japanski naučnici planiraju da instaliraju niz dodatnih gama senzora, koji će im, zajedno sa 10 već dostupnih, omogućiti da prikupe više podataka i još detaljnije prouče gore opisane fenomene.

“Mnogi ljudi vjeruju da je antimaterija nešto što postoji samo u naučnoj fantastici” kaže Terueki Enoto,“Ali mi tvrdimo da je proces pojave i samouništenja antimaterije najčešća stvar za Zemlju. U nekim regijama takve se pojave dešavaju mnogo puta skoro svaki dan.”

Doprineo Univerzitet Kjoto preko Science Daily
Studija je objavljena u časopisu

Pražnjenja groma (munja) su najčešći izvor snažnih elektromagnetnih smetnji prirodnog porijekla. Prema približnim procjenama, oko stotinu munja udari u površinu zemlje svake sekunde. Okolni objekti, električne konstrukcije, sredstva komunikacije, OIE, divlje životinje su štetno pogođeni gromom:

− elektrostatički;

− elektromagnetne;

− dinamičan;

− termičke;

− biološki.

Udari groma često dovode do smrti ljudi i uzrokuju veliku materijalnu štetu.

Munja je vrsta gasnog pražnjenja sa veoma dugom varnicom. Ukupna dužina kanala groma doseže nekoliko kilometara. Izvor munje je grmljavinski oblak, koji nosi akumulaciju volumetrijskih pozitivnih i negativnih naboja. Formiranje ovakvih prostornih naboja različitog polariteta u oblaku (polarizacija oblaka) povezano je sa kondenzacijom usled hlađenja vodene pare uzlaznih tokova toplog vazduha na pozitivne i negativne kapljice vlage u oblaku pod dejstvom intenzivnih uzlaznih strujanja vazduha.

U prirodi postoje tri glavne vrste pražnjenja groma:

1. Linearna munja - ima oblik uske trake između oblaka i zemlje, između oblaka ili između pojedinačnih nakupina svemirskih naboja unutar oblaka.

2. Kuglasta munja je jako blistav, pokretljiv, konveksan, relativno stabilan plazma ugrušak koji se pojavljuje i nestaje iz razloga koji su trenutno malo razumljivi.

3. Tiha pražnjenja - korona koja se javlja na mjestima oštre nehomogenosti jakosti električnog polja na izbočenim uzemljenim objektima u periodu prije grmljavine i za vrijeme grmljavine.

Linearna munja (u daljem tekstu: munja) je najčešća u prirodi i, u poređenju sa drugim vrstama pražnjenja munje, najčešći je izvor snažnih elektromagnetnih smetnji.

Pražnjenje groma se razvija na različite načine. Pražnjenja unutar oblaka najčešće se javljaju tokom grmljavinskog nevremena koje se dešava visoko iznad tla. U takvim uslovima munja je lakše da se razvije od dna naelektrisanog oblaka do vrha ili obrnuto nego da ode daleko od osnove oblaka, tj. ivica najbliža zemlji, zemlji. Pražnjenja unutar oblaka često se primjećuju u sušnim područjima, gdje su oblaci viši iznad površine zemlje nego u regijama s vlažnom klimom.

Za srednje geografske širine, gdje se oblaci nalaze na visini od oko 1-3 km, broj unutaroblačnih pražnjenja i pražnjenja između oblaka i tla je gotovo isti.

Polarizacija oblaka u procesu razdvajanja naboja se ne dešava na isti način. U 75 ÷ 85% svih slučajeva, baza oblaka nosi negativan naboj, a tokom procesa pražnjenja upravo se naboj ovog polariteta prenosi na zemlju. Istovremeno, vrijednost amplitude struje groma sa negativnim polaritetom je u prosjeku 1,5 ÷ 2 puta manja nego kod pozitivnog polariteta.

Mehanizam nastanka linearne munje povezan je s postupnim nakupljanjem električnih naboja različitih polariteta na gornjim i donjim dijelovima oblaka i formiranjem električnog polja sve jačine oko njega. Kada potencijalni gradijent u bilo kojoj tački oblaka dostigne kritičnu vrijednost za zrak (pri normalnom atmosferskom pritisku od oko 3 10 6 V/m), u toj tački nastaje munja, koja počinje vodećim stupnjem i završava se obrnutim (glavnim ) pražnjenje. Glavni stepen pražnjenja groma je izvor PEMF. Zbog činjenice da se u oblaku formira nekoliko klastera naelektrisanja izolovanih jedno od drugog, munja je obično višestruka, tj. sastoji se od nekoliko pojedinačnih pražnjenja koje se razvijaju duž istog puta. Prosječno trajanje glavnog pražnjenja je 20 ÷ 50 µs; broj ponovljenih pražnjenja može varirati od 2 do 10 ili više; vremenski interval između ponovljenih pražnjenja 0,001 ÷ 0,5 s. Kao što mjerenja pokazuju, struja pražnjenja munje je impuls sa brzim porastom struje od nule do maksimuma (valni front) i relativno sporim opadanjem (valni rep).

Prilikom provođenja mjera zaštite i utvrđivanja elektromagnetnog okruženja (EMS) u određenom području, kao izračunate vrijednosti mogu se uzeti sljedeće vrijednosti glavnih vrijednosti karakteristike groma.