Живые мишени: как убивают молнии?

Представить, как возникают молнии, можно на простом бытовом примере. Многие наверняка помнят, как колючий свитер трещит и "стреляется" при попытке его снять. А если выключить свет, то можно даже увидеть искры, проскакивающие между нами и тканью. Из-за трения двух материалов друг о друга происходит так называемая поляризация — заряды разных знаков (+ и – ) разбегаются и скапливаются на поверхности. В результате образуется два слоя с зарядами: один на свитере, а другой на нас. Как только электрический заряд в какой-то области достигает критического значения, возникает искра. Она переносит лишний заряд со свитера и восстанавливает исходное состояние. По сути, молния — это такая же искра, только гигантская, а гром — тот же треск.

Возвращаясь к грозам, в роли свитера здесь выступают кучево-дождевые облака — огромные массы влажного воздуха, движущиеся над землёй. Внутри них при соблюдении некоторых условий возникают такие же области с большим электрическим зарядом. Согласно одной из гипотез, за их формирование ответственны частицы льда и капли воды, движущиеся в облаке. Крупные льдинки приобретают отрицательный заряд из-за трения и столкновений, но быстро падают из-за своего веса. Мелкие частицы оказываются заряжены положительно и увлекаются к верхней части облака. Кроме того, отрицательно заряженная нижняя часть тучи вызывает скопление положительного заряда и на земле.

Молния возникает в тот момент, когда зарядов скапливается слишком много — её роль как раз и состоит в том, чтобы скомпенсировать их, перебросив часть заряда из одной области в другую. Поэтому учёные делят все подобные высоковольтные разряды на три большие группы в зависимости от того, где находится их начало и конец: молнии внутри одного облака, молнии между облаками и молнии облако — земля. Согласно статистике, каждую секунду на земле возникает свыше 40 молний и лишь четверть из них относится к последнему типу. 

Наиболее часто встречающиеся молнии — внутри- и межоблачные — можно считать практически безопасными, поскольку они не достигают земли. Попасть в такую молнию можно, лишь находясь на борту самолёта или другого летательного аппарата. Специально на этот случай на обшивке самолётов есть специальные  медные полоски, направляющие разряды по максимально безопасному пути, а все бортовые системы надёжно экранированы от электромагнитного излучения молнии. Как рассказывают пилоты и инженеры, в среднем в самолёт за год попадает одна молния.

С ударами молний тем не менее связано несколько авиакатастроф. Так, в 1971 году на территории Перу упал пассажирский самолёт: молния привела к возгоранию топливного бака. Погиб 91 человек из 92, находившихся на борту, единственная выжившая — 17-летняя Джулиана Кёпке. Кроме того, в 2007 году от попадания молнии погиб китайский парапланерист Хе Чжонпинь, попавший в грозовой очаг во время соревнований в Австралии. Интересно, что в том же облаке оказалась немецкая парапланеристка Ева Вишнерска, но ей чудом удалось выжить.

Одно из самых необычных воздушных происшествий, связанных с попаданием молнии, произошло в 1969 году во время старта ракеты-носителя "Сатурн-5" с кораблём "Аполлон-12" лунной программы. Старт происходил в грозовую погоду. Примерно через 36,5 секунды после включения двигателей молния ударила в аппарат, пройдя через него и след от выбросов ракеты и отключив при этом топливные элементы. Затем вторая молния прошла через ракету на 53-й секунде полёта. Из-за происшествия команде пришлось вручную включать топливные элементы и заново настраивать гироскопы системы наведения.

Видеохроника взлёта "Аполлона-12". Начиная с 22-й минуты (22:20) видны помехи от удара молнией и слышен гром.

Благодаря тому что внутри- и межоблачные молнии возникают на большой высоте, их можно увидеть с расстояния в десятки километров. При этом гром слышно лишь в радиусе примерно 25 километров от места возникновения молнии. Подобные вспышки на горизонте и называют зарницами.

Гораздо лучше изучены молнии облако — земля. Их делят на две категории согласно тому, какой атмосферный заряд оказывается их прародителем. Более распространены отрицательные  разряды, но гораздо мощнее и страшнее их положительные собратья.

Начинается развитие молнии сверху: накопившийся заряд пытается стечь к земле и начинает выстраивать сеть дорожек из ионизированного газа, тянущихся вниз. Их называют лидерами.

Выстраивание пути к земле занимает у лидеров десятые доли секунды, а ток, бегущий по дорожкам, достигает сотен ампер (в 4—10 раз больше, чем в домашних предохранителях). Но и эти величины меркнут на фоне разряда, возникающего в момент контакта молнии с землёй. За тысячные доли секунды тонкая дорожка превращается в жгут раскалённой до 50 000 градусов плазмы, по которому проходит ток в 30 тысяч ампер. В среднем высвобождаемая энергия эквивалентна взрыву нескольких десятков килограммов тротила. Эти цифры характерны для отрицательных разрядов — возникающих между нижними отрицательно заряженными частями облаков и возвышенностями на земле.

Для положительных зарядов характерны токи на порядок больше, около 300 000 ампер. Их источниками оказываются положительно заряженные верхушки грозовых облаков. Из-за гораздо большего расстояния до земли положительные молнии накапливают и переносят огромный заряд. Именно с ними связаны случаи, когда молния ударяет в землю, несмотря на ясное небо над головой.

Интересно, что место будущего удара молнии можно предсказать примерно за пару секунд до разряда. Характерные признаки — электризация волос (они при этом поднимаются во все стороны), ощущение покалывания, запах озона, металлический привкус во рту. Ночью можно также заметить голубоватое свечение от разрядов, начинающих двигаться навстречу лидерам.

Когда в человека попадает молния, он становится частью цепи, по которой идёт ток в десятки тысяч ампер. На первый взгляд, главным поражающим фактором должен быть ожог, однако из-за небольшой продолжительности молнии — тысячные и сотые доли секунды — нагрев тела может быть незначителен. Поскольку наше тело — плохой проводник электричества, большая часть разряда проходит по коже, оставляя на ней характерный рисунок фигур Лихтенберга, напоминающий молнию.

Усилить повреждения могут металлические объекты на теле. Из-за высокой электропроводности они притягивают разряд и могут расплавиться или даже испариться под его действием. Известны два случая, когда владельцы iPod получали ожоги ушей и шеи из-за удара молнии поблизости.

Существенную опасность представляет остановка сердца из-за взаимодействия нервной системы с электрическим током. Кроме того, даже непрямой удар молнии может оказаться опасен для владельцев кардиостимуляторов: электромагнитный импульс может нарушить работу прибора. Мощное электромагнитное излучение в особенности характерно для положительных разрядов.

Большая доля несчастных случаев связана с косвенным воздействием молний — начиная от пожаров, вызванных молниями, заканчивая повреждениями слуха из-за ударного воздействия разрядов.

Несмотря на колоссальный масштаб явления, смертность при ударе молнией невелика — 1—3 случая из 10. Известны случаи, когда в одного и того же человека ударяло молнией несколько раз. Так, Рой Салливан, инспектор по охране (егерь) национального парка Шенандоа в Виргинии, попал в Книгу рекордов Гиннесса как человек, которого молния поразила семь раз, — и он остался жив. За это в СМИ ему дали прозвище "человек-громоотвод". Среди последствий удара молнии, испытанных Роем, — оторванный ноготь большого пальца, травма плеча, неоднократное возгорание волос и ожоги грудной клетки и живота, потери сознания. 

Впрочем, справедливости ради, не во всех случаях молния попадала прямо в Роя, дважды она задевала его "рикошетом" — от трансформаторной будки и деревьев. После четвёртого попадания Салливан всегда носил с собой канистру с водой, а плохую погоду старался переждать внутри грузовика, спрятавшись под сиденьем. Увы, это не помогло, а вот канистра воды выручила — с её помощью Рой тушил загоревшуюся от молнии шевелюру.

Наиболее нашумевший и загадочный случай гибели от молнии произошёл на футбольном поле в провинции Касаи в Демократической Республике Конго на матче между командами Bena Tshadi и Basanga. Молния ударила рядом с полем, после чего футболисты гостевой команды Bena Tshadi один за другим повалились на поле и вскоре умерли. При этом ни один игрок домашней команды Basanga не пострадал. Также получили ожоги разной степени тяжести около 30 зрителей матча. Всем погибшим было от 20 до 34 лет. 

Представители гостей сразу обвинили местную команду в колдовстве, так как в Африке считается, что дожди и грозы вызываются колдунами-заклинателями. Руководители Bena Tshadi посчитали, что местный шаман наложил тяжёлое проклятие на прибывших игроков, а отсутствие каких-либо повреждений у футболистов команды Basanga привели как главное доказательство своей версии. Согласно предположениям ряда экспертов (достоверных данных, увы, никаких нет), дело было во вполне земных причинах: у игроков гостей были дешёвые бутсы с металлическими шипами, поле было влажное, а продолжительный матч привёл к обезвоживанию и потере с потом электролитов, необходимых для нормальной работы сердца, как итог — футболисты могли погибнуть от остановки сердца или других вызванных ударом тока дисфункций сердечно-сосудистой системы. Стоит также отметить, что ряд СМИ (включая BBC) вообще посчитал эту информацию сомнительной, по крайней мере в отношении смерти всех футболистов команды.

Если вы заметили, что в человека попала молния, важно оказать первую помощь. Необходимо оценить состояние человека — в сознании ли он. Если нет, проверить наличие дыхания и сердцебиения. Если дыхания нет, важно прочистить дыхательные пути и вызвать скорую помощь. До её приезда необходимо вести сердечно-легочную реанимацию — искусственное дыхание и непрямой массаж сердца. Если реанимация не требуется, то лучше всего дождаться скорой помощи — при наличии ожогов их можно накрыть стерильными повязками. Если у пострадавшего загорелась одежда или волосы, то их необходимо потушить обычной водой или накрыв пламя плотной тканью. Даже при кажущейся лёгкой степени повреждений лучше обратиться в больницу за помощью — некоторые последствия удара молнии могут проявиться позднее.