Атмосферные опасности

При появлении  шаровой молнии: нельзя резко двигаться, пытаться поймать огненный шар или вытолкнуть его; даже при соприкосновении шаровой молнии с телом человека следует сохранять спокойствие и помнить, что она может исчезнуть так же неожиданно, как и появилась; иногда шаровая молния взрывается, что может привести к получению травмы.

Основные травмы при поражении молнией: электротравма; паралич, ожог; потеря зрения и слуха.

Сопутствующие травмы: ушибы, переломы, депрессия, стресс; у человека может быть парализована работа мозга и сердца, нередки сильные ожоги; после прямого попадания человек мгновенно теряет сознание и падает; молния воспламеняет одежду.

Разряды атмосферного электричества  способны вызвать взрывы, пожары и  разрушения зданий и сооружений, что  привело к необходимости разработки специальной системы молниезащиты.

Молниезащита — комплекс мер, направленных на предупреждение ударов молнии. Основным техническим средством защиты от удара молнии является молниеотвод. Он должен быть выше защищаемого объекта, иметь заземляющий элемент и металлический проводник, соединяющий верхний стержень молниеотвода с заземлением. Запрещается подходить во время грозы к молниеотводу ближе чем на 15 м.

Молния способна воздействовать на здания и сооружения прямыми ударами (первичное воздействие), которые  вызывают непосредственное повреждение  и разрушение, и вторичными воздействиями — посредством явлений электростатической и электромагнитной индукции. Высокий потенциал, создаваемый разрядами молнии, может заноситься в здания также по воздушным линиям и различным коммуникациям. Канал главного разряда молнии имеет температуру 20 000°С и выше, вызывающую пожары и взрывы в зданиях и сооружениях.

Здания и сооружения подлежат молниезащите в соответствии с СН 305-77. Выбор защиты зависит от назначения здания или сооружения, интенсивности грозовой деятельности в рассматриваемом районе и ожидаемого числа поражений объекта молнией в год.

Интенсивность грозовой деятельности характеризуется средним числом грозовых часов в году пч или числом грозовых дней в году пд. Определяют ее с помощью соответствующей карты, приведенной в СН 305-77, для конкретного района.

Применяют и более  обобщенный показатель — среднее  число ударов молнии в год (п) на 1 км2 поверхности земли, который зависит от интенсивности грозовой деятельности.

 

Таблица 1. Интенсивность грозовой деятельности

Интенсивность грозовой деятельности, ч/год	10-20	20-40	40-60	60-80	80 и более
п	1	3	6	9	12

 

Ожидаемое число поражений  молнией в год зданий и сооружений N, не оборудованных молниезащитой, определяется по формуле:

 

N = (S + 6hx) (L + 6hx) n • 10"6,⁴

 

где S и L — соответственно ширина и длина защищаемого здания (сооружения), имеющего в плане прямоугольную форму, м; для зданий сложной конфигурации при расчете N в качестве S и L принимают ширину и длину наименьшего прямоугольника, в который может быть вписано здание в плане; hx — наибольшая высота здания (сооружения), м; п. — среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 земной поверхности в месте расположения здания. Для дымовых труб, водонапорных башен, мачт, деревьев ожидаемое число ударов молнии в год определяют по формуле:

В незащищенную от молнии линию электропередачи протяженностью L км со средней высотой подвеса проводов hcp число ударов молнии за год составит при допущении, что опасная зона распространяется от оси линии в обе стороны на 3 hcp,

N = 0,42 х К)"3 xLhcpnч

В зависимости от вероятности  вызванного молнией пожара или взрыва, исходя из масштабов возможных разрушений или ущерба, нормами установлены три категории устройства молниезащиты.

В зданиях и сооружениях, отнесенных к I категории молниезащиты, длительное время сохраняются и систематически возникают взрывоопасные смеси газов, паров и пыли, перерабатываются или хранятся взрывчатые вещества. Взрывы в таких зданиях, как правило, сопровождаются значительными разрушениями и человеческими жертвами.

В зданиях и сооружениях II категории молниезащиты названные взрывоопасные смеси могут возникнуть только в момент производственной аварии или неисправности технологического оборудования, взрывчатые вещества хранятся в надежной упаковке. Попадание молнии в такие здания, как правило, сопровождается значительно меньшими разрушениями и жертвами.

В зданиях и сооружениях III категории от прямого удара молнии может возникнуть пожар, механические разрушения и поражения людей. К этой категории относятся общественные здания, дымовые трубы, водонапорные башни и др.

Здания и сооружения, относимые по устройству молниезащиты к I категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии, электростатической и электромагнитной индукции и заноса высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации по всей территории России.

Здания и сооружения II категории молниезащиты должны быть защищены от прямых ударов молнии, вторичных ее воздействий и заноса высоких потенциалов по коммуникациям только в местностях со средней интенсивностью грозовой деятельности лч = 10.

Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высоких потенциалов через наземные металлические коммуникации, в местностях с грозовой деятельностью 20 ч и, более в год.

Здания защищаются от прямых ударов молнии молниеотводами. Зоной защиты молниеотвода называют часть пространства, примыкающую к молниеотводу, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Зона защиты А обладает степенью надежности 99,5% и выше, а зона защиты Б — 95% и выше.

Молниеотводы состоят из молниеприемников (воспринимающих на себя разряд молнии), заземлителей, служащих для отвода тока молнии в землю, и токоотводов, соединяющих молниеприемники с заземлителями.

Молниеотводы могут  быть отдельно стоящими или устанавливаться  непосредственно на здании или сооружении. По типу молниеприемника их подразделяют на стержневые, тросовые и комбинированные. В зависимости от числа действующих на одном сооружении молниеотводов, их подразделяют на одиночные, двойные и многократные.

Молниеприемники стержневых молниеотводов устраивают из стальных стержней различных размеров и форм сечения. Минимальная площадь сечения молниеприемника — 100 мм2, чему соответствует круглое сечение стержня диаметром 12 мм, полосовая сталь 35 х 3 мм или газовая труба со сплющенным концом.

Молниеприемники тросовых молниеотводов выполняют из стальных многопроволочных тросов сечением не менее 35 мм2 (диаметр 7 мм).

В качестве молниеприемников можно использовать также металлические  конструкции защищаемых сооружений — дымовые и другие трубы, дефлекторы (если они не выбрасывают горючие пары и газы), металлическую кровлю и другие металлоконструкции, возвышающиеся над зданием или сооружением.

Токоотводы устраивают сечением 25-35 мм2 из стальной проволоки диаметром не менее 6 мм или стали полосовой, квадратного или иного профиля. В качестве токоотводов можно использовать металлические конструкции защищаемых зданий и сооружений (колонны, фермы, пожарные лестницы, металлические направляющие лифтов и т. д.), кроме предварительно напряженной арматуры железобетонных конструкций. Токоотводы следует прокладывать кратчайшими путями к заземлителям. Соединение токоотводов с молниеприемниками и заземлителями должно обеспечивать непрерывность электрической связи в соединяемых конструкциях, что, как правило, обеспечивается сваркой. Токоотводы нужно располагать на таком расстоянии от входов в здания, чтобы к ним не могли прикасаться люди во избежание поражения током молнии.

Заземлители молниеотводов служат для отвода тока молнии в землю, и от их правильного и качественного устройства зависит эффективная работа молниезащиты.

Конструкция заземлителя  принимается в зависимости от требуемого импульсного сопротивления  с учетом удельного сопротивления  грунта и удобства его укладки  в грунте. Для обеспечения безопасности рекомендуется ограждать Заземлители или во время грозы не допускать людей к заземлителям на расстояние менее 5-6 м. Заземлители следует располагать вдали от дорог, тротуаров и т. д.

 

 

 

 

 

5. Ураган

Ураганы представляют собой  явление морское и наибольшие разрушения от них бывают вблизи побережья. Но они могут проникать и далеко на сушу. Ураганы могут сопровождаться сильными дождями, наводнениями, в открытом море образуют волны высотой более 10 м, штормовыми нагонами. Особой силой отличаются тропические ураганы, радиус ветров которых может превышать 300 км .

В зависимости от скорости ветра ураганы классифицируются на три типа:

- ураган (32 м/с и более),

- сильный  ураган (39,2 м/с и более)

- жестокий ураган (48,6 м/с и более).

Ураганы — явление  сезонное. Ежегодно на Земле развивается в среднем 70 тропических циклонов. Средняя продолжительность урагана около 9 дней, максимальная — 4 недели.

6 . Буря

Буря — это очень сильный ветер, приводящий к большому волнению на море и к разрушениям на суше. Буря может наблюдаться при прохождении циклона, смерча.

Скорость ветра у  земной поверхности превышает 20 м/с  и может достигать 100 м/с. В метеорологии применяется термин «шторм», а при  скорости ветра больше 30 м/с —  ураган. Кратковременные усиления ветра  до скоростей 20—30 м/с называются шквалами.

Длительность бурь –  от нескольких часов до нескольких суток, ширина от десятков до нескольких сотен километров. 
Бури подразделяются:

1. Вихревые (пылевые) – представляют собой сложные вихревые образования, обусловленные циклонической деятельностью и распространяющиеся на большие площади. Они бывают: 
- пыльные – в воздух поднимается большое количество пыли, которая переносится на значительные расстояния. Пыльные бури вызывают удушье и приводят к болезням (переносят различных паразитов), в значительной мере страдает техника. Пыльным бурям подвержены несколько областей Земли (в основном пустыни); 
- снежные – образуются зимой. Такие бури называют пургой, бураном, метелью; 
- шквальные бури – возникают внезапно, а по времени крайне не продолжительные (несколько минут). Например, в течение 10 минут скорость ветра может возрасти с 3 до 31 м/сек.

2. Потоковые бури – это местные явления небольшого распространения. Они слабее, чем вихревые бури. Они подразделяются:

- стоковые – поток воздуха движется по склону сверху вниз.

- струевые – характерны тем, что поток воздуха движется горизонтально или вверх по склону. 
Проходят потоковые бури чаще всего между цепями гор, соединяющих долины.

В зависимости от окраски  частиц, вовлеченных в движение, различают черные, красные, желто-красные и белые бури. 
В зависимости от скорости ветра бури классифицируются:

- буря 20 м/сек и более

- сильная буря 26 м/ сек и более

- жесткая буря 30,5 м/сек и более.

 

 

 

 

 

 

7. Смерч

Смерч — это атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке и затем распространяющийся в виде темного рукава или хобота по направлению к поверхности суши или моря.

В верхней части смерч  имеет воронкообразное расширение, сливающееся с облаками. Когда  смерч опускается до земной поверхности, нижняя часть его тоже иногда становится расширенной, напоминающей опрокинутую воронку. Высота смерча может достигать 800-1500 м. Воздух в смерче вращается и одновременно поднимается по спирали вверх, втягивая пыль или поду. Скорость вращения может достигать 330 м/с. В связи с тем, что внутри вихря давление уменьшается, то происходит конденсация водяного пара. При наличии пыли и воды смерч становится видимым.

Диаметр смерча над морем  измеряется десятками метров, над  сушей — сотнями метров.

Смерч возникает обычно в теплом секторе циклона и движется вместо <• циклоном со скоростью 10-20 м/с.

Смерч проходит путь длиной от 1 до 40-60 км. Смерч сопровождается грозой, дождем, градом и, если достигает  поверхности земли, почти всегда производит большие разрушения, всасывает в себя воду и предметы, встречающиеся на его пути, поднимает их высоко вверх и переносит на большие расстояния. Предметы в несколько сотен килограммов легко поднимаются смерчем и переносятся на десятки километров. Смерч на море представляет опасность для судов.

Смерчи над сушей  называются тромбами, в США их называют торнадо.

Как и ураганы, смерчи опознают со спутников погоды.

Для визуальной оценки силы (скорости) ветра в баллах по его  действию на наземные предметы или  по волнению на море английский адмирал Ф. Бофорт в 1806 г. разработал условную шкалу, которая после изменений и уточнений в 1963 г. была принята Всемирной метеорологической организацией и широко применяется в синоптической практике (таблица 20).