Юный техник, 2014 № 05

Еще одна неожиданность, поразившая специалистов, связана с современными ветряками, пишет Journal of Geophysical Research. Оказалось, что они поражаются молниями аномально часто.

Почему? Жоан Монтанья из Политехнического университета Каталонии в Барселоне (Испания) и его сотрудники решили поискать ответ на этот вопрос при помощи группы радиоприемников-грозоотметчиков, размещенных на равных расстояниях друг от друга сразу в нескольких испанских ветропарках.

Это позволило составить карту радиопомех, вызываемых атмосферным электричеством, и выяснить, что между ветряками возникают периодические разряды, которые достигают пика, когда одна из лопастей турбины ветрогенератора проходит через верхнюю точку своего пути.

Было выявлено и сравнительно редкое событие: разряд от земли к облаку и обратно во время одной из гроз. Обычно подобные разряды реализуются так. Сначала образуется ионизированный канал, так называемый лидер молнии. Он движется вверх, пока не достигает области отрицательного заряда в облаке; после достижения этой точки вниз идет обратный разряд (основной). Однако наблюдения показали противоположную картину: отрицательный заряд от ветротурбины поднялся вверх примерно на 5 км, прямо в облако, где встретился с областью положительного заряда. В теории такая ситуация очень опасна для наземного объекта, однако в облаках в тот день шла своя «борьба» областей с положительным и отрицательным зарядом, отчего обратный разряд (главный) ударил с отклонением в 20–25 км от ветряка.

Однажды удалось заметить, как лидеры поднимаются вверх от 3 турбин сразу, хотя получателем обратного разряда стала только одна из них. Это означает, что турбины не были изолированы друг от друга электрически в надлежащей степени.

Что навлекает на ветряки такие неприятности? А вы вспомните простой опыт: если потереть стеклянную или эбонитовую палочку тряпкой, то на ней образуется электрический заряд. Лопасти ветряков — диэлектрики. Значит, они также не могут свободно рассеивать скопившийся на них заряд, а ведь благодаря своим размерам лопасти испытывают довольно приличное трение о воздух, капли дождя или снега. Обычно предмет с электрическим зарядом окружен слоем ионизированного воздуха, своего рода короной. Она выступает как буфер, гасящий последствия накопления заряда. Однако движение концов лопастей ветряков часто столь стремительно, что они значительно опережают ионизированный воздух вокруг себя и попадают в менее ионизированные области, где разряд с их поверхности (вверх, к облакам) более вероятен.

Что можно рекомендовать для защиты ветряков? Специалисты советуют останавливать или хотя бы притормаживать лопасти турбин во время наиболее сильных гроз, снижая риск их повреждения молниями. Одновременно они задумались и над созданием других, более совершенных методов молниезащиты.

Вулканы — генераторы молний!

Немецкие геологи представили модель вулкана, который во время извержения производит молнию. Это не игрушка для любознательных детей, а способ оценить риск, с которым сталкиваются самолеты, пролетая над недавно извергавшейся огненной горой, пишет журнал New Scientist.

Первое упоминание о вулканической молнии встречается у Плиния Младшего в рассказе об извержении Везувия в 79 году н. э. Точная причина возникновения молнии остается невыявленной. Предполагается, что выброшенные из жерла частицы пепла, сталкиваясь, трутся друг о друга и создают тем самым электрическое поле. Именно этот процесс и постарались воссоздать Коррадо Чимарелли из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (ФРГ) и его коллеги.

Пепел недавних извержений, в том числе знаменитого исландского вулкана Эйяфьятлайокудль, из-за которого в 2010 году европейские авиалинии не работали несколько недель, исследователи поместили в трубку под давлением 100 атмосфер, откуда вывели через сопло в большой бак с воздухом под нормальным давлением, то есть воспроизвели внезапный выброс спрессованного материала из вулканического жерла.

Эти крошечные извержения привели к образованию маленьких молний-искорок, которые уловила высокоскоростная видеосъемка. Чем мельче были частицы пепла, тем больше молний регистрировала камера. Причем анализ видеозаписи показал, что крупные частицы (диаметром около 500 мкм) вылетали из сопла вертикально вверх. Частицы помельче чаще попадали в турбулентность вокруг сопла и поэтому активно сталкивались, генерируя разряды статического электричества. Как предполагают ученые, аналогичные процессы протекают во время настоящих извержений, хотя там и совсем другой масштаб.

Теперь появилась возможность предсказывать, насколько сильно то или иное извержение повлияет на воздушное движение. Дело в том, что просматривается четкая зависимость между количеством разрядов молнии и концентрацией частиц пепла. Причем особенно опасен мелкий, высокодисперсный пепел, способный подниматься в атмосферу на высоту порядка 9 км. Как раз на этой высоте и летают обычно пассажирские и грузовые авиалайнеры.

Кстати…

ПРАВДА О МОЛНИЯХ