Особенности поражения наземных объектов ударами молний
Законы физики дают представление о том, как электрическое поле, воздействуя на поверхность физических тел, формирует на них электрический потенциал.
Само по себе электрическое поле существует на земной поверхности всегда, причём, даже при отсутствии каких-либо осадков и при безветренной погоде электрическое поле имеет напряжение примерно 150 В/м2.
Молния при приближении к поверхности земли несет электрический заряд, усиливающий собой электрические поля вершин объектов, находящихся на поверхности земли, и поля непосредственно у земной поверхности. Эффект продвижения электрического заряда усиливается высотой объектов из чего можно сделать вывод, что высота прямо пропорциональна скорости, времени приближения и попадания молнии в тот или иной объект. Замечено, что в местах скопления высоких объектов в грозовую погоду часто появляются молнии, именно на основании этих наблюдений можно сделать вывод о целесообразности обеспечения усиленной безопасности молниезащиты более высоких объектов, ввиду влияния их высоты на устройство защиты от молний.
Известно из многочисленных исследований, что радиус стягивания или привлечения молний к объекту определяется его тройной высотой и описывается формулой R=3*H. Логично представить, что молнии притягиваются к вершинам объектов периферийно со всех сторон грозового облака, как и над самими вершинами.
При известной высоте объекта легко определяется радиус привлечения молний, на основании которого можно рассчитать ожидаемое количество ударов молний в заданный период времени, например, год. Здесь можно привести пример такого расчета. Допустим, при высоте объекта Н равной 10 м, радиус привлечения молний R будет равен 30 м, таким образом площадь привлечения молний S будет равна площади круга и составит 2826 м2. Данная формула применяется к одиночным объектам. Используя данные приложения 2 к РД 34.21.122-87 определяется удельная плотность ударов молний на 1 км2.
На основании этих данных составляется пропорция, исходя из которой вычисляется количество попаданий молний в объект с высотой 10м, равное 0,0028. Укрупнённо, это вероятность попадания одной молнии в объект раз в период 333 лет. Так же можно вычислить вероятность попадания молнии в человека. Пусть рост человека равен примерно 2 м, а удельная плотность ударов молний 4, таким образом, число попаданий молний в такого человека будет равна единице в течение 2000 лет.
Для расчета количества попаданий молний в сосредоточенные наземные объекты, например в местах плотной городской застройки, будут использованы другие формулы. Специальные нормативные документы определяют эти показатели и позволяют производить нужные расчеты для таких объектов.
Подсчеты с использованием площади стягивания молний проводятся для одиночных объектов, находящихся на равнинах. Этот метод также используется для предварительного расчета ожидаемого количества попаданий молний в объект.
