И.С. Белюченко
Экология Краснодарского края (Региональная экология)
Учебное пособие. – Краснодар: КубГАУ, 2010. — 356 с.

11. Стихийные явления, чрезвычайные ситуации и катастрофы

11.1. Неблагоприятные явления в атмосфере

11.1.9. Гроза

Гроза — это атмосферное явление, при котором между мощными кучево-дождевыми облаками и землей возникают сильные электрические разряды — молнии. Такие разряды достигают напряжения в миллионы вольт, а общая мощность «грозовой машины» Земли составляет 2 млн. киловатт (при одной грозе расходуется столько энергии, что ее было бы достаточно для обеспечения потребностей небольшого города в электроэнергии в течение года). Скорость разряда достигает 100 тыс. км / с, а сила тока – 180 тыс. ампер. Температура в канале молнии — из-за протекающего там огромного тока — в 6 раз выше, чем на поверхности Солнца, поэтому почти каждый предмет, пронизанный молнией, сгорает. Ширина разрядного канала молнии достигает 70 см. Из-за быстрого расширения воздуха, нагревающегося в канале, слышны раскаты грома. Плотность грозовых разрядов на землю (км²/год) составляет в лесостепи – до 7, в степной зоне уменьшается до 3-4. В горах этот показатель увеличивается по сравнению с равнинами (на Северо-Западном Кавказе – 7).

Для развития грозы нужна значительная энергия, сосредоточенная в сравнительно небольшом объеме кучево-дождевого облака. Такое облако может возникать из обычного кучевого облака, если достаточно влажный и прогретый воздух все время будет теплее окружающей среды и из-за этого как бы всплывать. Развивающееся грозовое облако сравнивают с громадной вытяжной трубой, в которой воздуху по мере поднятия сообщается дополнительное тепло, выделяющееся при конденсации водяного пара. Если прогревания нижних слоев достаточно для дальнейшего подъема влажного воздуха, то облако продолжает расти и может превратиться в громадное грозовое облако. Его основание обычно лежит на высоте 0,5-2,0 км, а вершина – на высоте 8-15 км. Диаметр основания такого облако очень изменчив: от 5 до 15 км, иногда больше (Человек и стихия, 1989).

Время формирования грозового облака – от 30 минут до нескольких часов. В одном грозовом облаке может быть от двух до пяти вершин-куполов, которые развиваются независимо друг от друга, как отдельные грозовые ячейки. В каждой ячейке существует своя система восходящих воздушных потоков и происходят свои электрические процессы. В стадии зрелости ячейка находится около 20 мин. Несмотря на это, гроза может бушевать в одном материнском облаке несколько часов подряд, поддерживая свою силу за счет вновь возникающих грозовых ячеек. Механизм рождения грозовых электрических процессов окончательно еще не изучен. Предполагается, что электрические заряды в облаках образуются при ударении облачных частиц о частицы осадков. При этом существенным является наличие в облаке ледяных частиц.

Молнии различают по видам: линейная, плоская, четочная и шаровая. Чаще всего человек встречается с линейной и шаровой молниями. Линейная молния – это гигантская электрическая искра с множеством ответвлений между облаками  или между облаком и землей. Продолжительность прохождения молнии от облака к земле составляет 0,001-0,02 с. Шаровая молния – более редкая и возникает иногда вслед за линейной или четочной — светящийся шар диаметром от 5 до 30 см, путь движения которого непредсказуем. Истинная причина возникновения шаровой молнии не выяснена. Наиболее распространены гипотезы о её плазменной и кластерной природе (Стаханов, 1985). Молния обычно бьет в возвышенные места, отдельно стоящие деревья, технику. Опасно находиться в воде или вблизи нее, нельзя ставить палатки у самой воды.

Ежегодно на земном шаре бывает до 44 тыс. гроз. Продолжительность их — в пределах часа. Грозовые разряды атмосферного электричества опасны для жизни людей, а попадая в здание, могут его разрушить и вызвать пожар. Для предотвращения пожаров и снижения ущерба от них на хозяйственных объектах проводится: строительство водоемов, бассейнов и других водных хранилищ; поддержание в порядке огнезащитных полос; обеспечение готовности связи, систем оповещения, средств разведки; контроль готовности средств пожаротушения. Для защиты используют молниеотводы различных конструкций: а) стержневые, б) антенные, в) сетчатые. Любой молниеотвод состоит из трех элементов: молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Особое внимание обращается на то, чтобы не было контакта между контуром заземления в здании и контуром заземлителя грозозащиты.

Способы устранения опасности от статического электричества: надежное заземление оборудования, коммуникаций, сосудов; снижение удельного (объемного) сопротивления с помощью повышения влажности, применения антистатических примесей; ионизация воздуха или среды; недопущение создания взрывоопасных концентраций, уменьшение скорости движения жидкости и длины продуктопроводов, использование менее пожаро- и взрывоопасных веществ. Для электрозащиты оборудования используются: плавкие вставки (расплавляются или перегорают при величине тока в цепи, выше допустимой); автоматические выключатели, автоматы защиты электромагнитного, теплового или комбинированного действия (обеспечивают разрыв электрической цепи при превышении допустимой величины проходящего по ней тока); тепловые реле для защиты электродвигателей (на основе биметаллических пластин). Грозы приводят к наиболее опасным проявлениям стихии – пожарам.