Как на жилое здание впервые водрузили громоотвод, и кто его изобрёл

Чтобы понять, как работает громоотвод, разумно сначала вспомнить: что же является причиной такого распространённого явления, как гроза? Молнии сверкают, кажется, везде: от Арктики до Гавайских островов. Всё это из-за скапливающегося в атмосфере электричества, которое, как доказали проницательные изобретатели, можно осторожно свести к земле, избежав гибельных рисков.

Потоки тёплых испарений из крупных водоёмов или же горных озёр и скалистых ручьёв сталкиваются в небе с пределом замерзания влаги. На определённой высоте самый интенсивный поток воздуха вынужденно сталкивается с нулевыми и минусовыми температурами. Так появляются кучевые облака, образованные из микроскопических ледышек и целиком не оформившейся в лёд воды. Более крупные гранулы льда тянут облако вниз, обильно скапливаясь внутри, и накапливая отрицательный заряд энергии. Ледяные частицы разных размеров пребывают в непрерывном трении, из-за чего возникают электрические разряды. Положительный вектор имеют самые крохотные частицы, которые оседают вверху.

Комплекс защиты от молний становится всё сложней / Фото: krovgid.com

Грозы нельзя вообразить без пышных тёмных туч. Везде разрядам стихии сопутствует пасмурная погода, хоть и не обязательно сопровождающаяся дождём. Удары молнии рождаются в те самые моменты, когда одно грозовое облако находится в опасной близости к другому, при этом отрицательно-заряженные частицы сближаются с положительно-заряженными. Эти взаимосвязи выявил один на редкость талантливый господин из Америки в 18 веке, к чему мы ещё вернёмся. Самые опасные молнии бьют прямо в землю, поскольку тёплая летняя почва несёт в себе мощнейший положительный заряд. Заряды часто попадают прямиком в высокие деревья, испепеляя их дотла, поскольку энергия переходит к пути наименьшего сопротивления, которым является насыщенный влагой ствол сосны или дуба.

Сотни теорий о природе шаровых молний сегодня обрастают новыми гипотезами и предположениями. Интенсивные потоки электромагнитных волн, часто образующиеся в местах сильных тектонических разломов, а также высоко в горах, вообще прямо сейчас являются одним из самых непредсказуемых явлений природы. Конечно, в случае посещения вашего дома сферы концентрированного электричества, громоотвод не сможет уберечь вас от рисков. Однако он предназначен для куда более повсеместных привычных всем обыкновенных молний.

Заземление молниеотвода / Фото: electro-52

Сегодня молниеотвод легко распознать на подступах к жилому зданию, оснащённому всеми средствами защиты. Это длинный и тонкий металлический штык, всегда сверкающий на солнце. Заземление корня приспособления происходит с помощью специального проводника. Материалом могут служить алюминий, медь, или, в крайнем случае, оцинкованная сталь. Последняя в наивысшей степени подвержена риску коррозии. Ближе к острию молниеотвод сужается, из-за чего только сильнее притягивает грозовые разряды, при этом минимализируя риски излишней силы удара.

Разряд молнии, движущийся со скоростью сотни и тысячи километров в секунду, всегда проходит по пути наименьшего сопротивления. Он не из тех, кто не ищет лёгких путей. Скопления заряженных частиц, которые наблюдаются и внутри промокшего дерева, и в обладающем сильным индуцированным зарядом кусок металла, лежащий на лужайке, приманивают молнии как нельзя лучше. Вопреки блуждающим убеждениям, гроза не всегда поражает узкие выступы и тянущейся к зениту острые предметы. То есть, самым важным и даже приоритетным в громоотводе является его состав, а не форма. Не взирая на это, громоотводы в былые времена стремились возносить выше Александрийского столпа, не говоря уже о соседних зданиях и деревьях поблизости.

Молнии вблизи реки / Фото: russian7.ru

На громоотводы наносят защитные покрытия на основе порошка, чтобы обеспечить так называемую из «невидимую» защиту от молний. Чтобы не испытывать судьбу, стоит покидать крупные реки и озёра, как только небо затягивает толща тёмных кучевых облаков, быстро и зловеще перемежающихся в небе. Как известно, избегать стоит и высоких деревьев, особенно если они растут вблизи водоёма.

Сегодня, когда прогресс принялся покорять новую ступень, молниеотводы уже не подстраивают под высоту здания, а словно бы само здание на этапе проектирования готовят к установке этого самого молниеотвода. В комплекс защиты от зарядов атмосферы сегодня входит заземлитель, токоотвод и молниеотвод. С прошлого века громоздившейся возле дымохода прибор претерпел ряд кардинальных преобразований: в частности, с тех пор он может быть в виде сетки или троса, протянутого над кровлей.

Каноничный громоотвод / Фото: electricalschool.info

Любопытно, что все бытовые электрические приборы, провода и переходники в здании соединяются в единый стержень, повторяющий контур заземления. Единая система подчинена законам снижения рисков в нестабильных погодных условиях. Так формируется внутренняя система громоотвода: наперерез тяге небесного источника заряда к электрическим приборам, без которых не обойтись в доме. Кстати, эти уравновешивающие напряжения внутренние системы также помогают избежать короткого замыкания в случае перегрузки или переизбытка энергии.

Токоотводы крепятся к плоским поверхностям здания, и их цель - быстро и бережно перевести электрический заряд к молниеотводу, который уже выведет его в земную твердь. Обязательное условия работы всех составляющих - наличие не менее 2 токоотводов в здании. Система подавления молний должна пролегать на безопасном расстоянии от металлических предметов и элементов декора в доме: оно высчитывается по единым стандартам. Последний элемент системы - заземлитель, который, как правило, спрятан от посторонних глаз, поэтому и не вызывает лишних вопросов. Это продолговатый металлический каркас, в роли которого может выступать арматура или свая. Своеобразный рычаг всей конструкции, поскольку именно он самоотверженно принимает основной заряд молнии на себя, перенаправляя его в земную поверхность.

Бенджамин Франклин, изобретатель молниеотвода / Фото: novator.io

Уже сегодня активно внедряются лазерные технологии даже радиоактивные элементы для предотвращения последствий удара молнии. Тем не менее, эти разработки ещё будут оттачиваться до совершенства, и не доступны большинству людей, лишь точечно применяясь на крупных объектах и в лабораториях. Молнии всегда действуют с разной мощью, амплитуда которой может представлять чудовищную опасность или же представлять мизерный риск для жизни.

Крайне интересна история основного и потому каноничного громоотвода, созданного ни кем иным, как Бенджамином Франклином. В далёком 1752 году политик и естествоиспытатель обнаружил закономерности в извлечении зарядов, появляющихся в результате трения и высоко вверху, среди грозовых туч. Автор американской конституции вскоре пришёл к выводу, что разряды тянутся к высотным постройкам, остроконечные формы шпилей на которых напрямую влияют на качество проведения импульса, из-за чего молнии притягиваются к ним. Так под чутким руководством маэстро был создан первый опытный молниеотвод. На родине Франклина его идеи приняли не сразу, однако француз Томас-Франсуа Далибар разработал высококачественное изобретение на основе чертежей выдающегося американца.

Если вас зацепил текст статьи, также не обходите стороной этот материал:
Как легко меднить любое железо, не прибегая к помощт электролиза