Какво е мълния?
Предпоставките за буря са влажните и лабилни въздушни маси. Когато тези маси се покачват във височина се образуват буреносни облаци, които имат диаметър от около 3км.
При височина от 5км (т.нар. нулева граница) се образуват ледени кристали в облака, които се пренасят на височина от около 10-12км. При образуването на ледените кристали се осъществява триене помежду им и тогава се получава образуване на заряди във вътрешността на буреносния облак.
Горната му част се състои от положителен, а долната- от отрицателен заряди. Ако големината на полето достигне стойност от около 100 000 V/m между долната част на облака (отрицателният заряд) и положително заредената земя се създава предпоставка за възникване на мълния, чрез потенциално изравняване на зарядите.
Едва 1/3 от всички мълнии достигат до Земята, а останалото потенциално изравняване на зарядите се осъществява в самия облак. Тази „Облак-облак-светкавица” се нарича директна светкавица, която е възможно да се наблюдава на разстояние от бурята.
Проникващата на талсъци към Земята мълния се увеличава от спрямо нивото на височина до около 40м, като след срещането й (първи обратно растящ светкавичен канал) с уловения заряд (Fangladung) се получава потенциално изравняване на зарядите (протичане на ток ).
Отрицателно заредените „облак-земя-мълнии” (те са около 90% от всички мълнии) се състоят от множество по-малки, като при разреждане протичат токове от около 20 000 А до 40 000 А за µs. Индивидуално са измерени също и токове с големина от 500 000 А.
Положителните заредените „облак-земя-мълнии” от горния слой на облака крият най-големите опасности, тъй като при тях се получава едно по-дълготрайно протичане на ток – до няколкостотин милисекунди. Рядко случващите се мълнии „земя-облак”, които се получават най-често в резултат при наличието на високи постройки като църкви и високи къщи или от планински върхове, могат да се разпознаят по това, че са разклонени в посока към облака.
Опасности за хора и животни
Опасности при директен удар на мълния
Ако човек бъде поразен от мълния, токът, който протича през тялото му към земята най-често е по повърхността му (условие за това са влажността на кожата и дрехите), при което се стига до изгаряния.
Ако все пак протече ток от светкавица през човешкото тяло може да доведе до безсъзнание, спиране на дихателната система, парализиране на крайници и в много случаи до спиране на сърдечно-съдовата дейност. Ток по стойност дори и по- малък от 0,00001 А (=10nA), който премине през сърдечния мускул, може да доведе до трепване на сърдечните камери, както и до смърт.
Опасности от прехвърляне на удара от мълния
Падналата в близост до човек мълния също може да бъде опасна занего. При удар върху дърво, мачта или сграда тя може да прескочи и върху човек в непосредствена близост. Ако се докоснат предмети като метал, дърво, камък или инструмент в момента на удара от мълнията, то тя може да стане причина за смъртта на човек или животно. Част от този ток протича през тялото до земята.(фиг.1)
Опасности от “конусно напрежение” или т.н. крачно напрежение
Ако има разреждане на мълния към земята, когато токът достигне нейната повърхност се получава разсейване във всички посоки. При това разсейване се образува т.н. конусно (крачно) напрежение.
Фигура 1: защитена област на дърво Фигура 2: Конусно напрежението
Ако човек или животно се намира в зоната на “конусното напрежение”, могат да се определят различни потенциални области в зависимост от крачката на човека или разстоянието между краката на животното.
Т.н. “крачно напрежение” води до протичане на ток през човешкото тяло или това на животното. При човек това протичане на ток може да доведе до сковавания или неконтролируеми реакции на мускулите (човекът може да бъде изхвърлен далеч от внезапни мускулни спазми или гърчове).
За животни, които се намират в зоната на „конусно напрежение” токът, който протича, в повечето случаи е смъртоносен. Животните прекрачват много области на напрежение с разстоянието между краката си, от което следва, че протича по-голям ток през тялото на животното. Впрочем животните са много чувствителни към влиянието на ел. ток.
Сигурност в сгради без мълниезащитни инсталации
Къща или сграда без мълниезащитна инсталация предоставя на хората само известна защита.
Токът от мълния търси винаги най-удобния, респективно най-прекия път за да достигне земята. Порази ли мълния някоя сграда, без съответната защитна инсталация (най-честите попадения са в областта на комина, антените или върха на покрива), възникналият ток протича от мястото на удара по проводниците под покривната подпора (например по проводниците за резервното осветление). Последиците, ако не се стигне до пожар, най-често са разрушения или повреди по покривната конструкция, тъй като този ток води до разрушителни изпарения на остатъчната влага, която винаги е на лице в дървения материал. Дървото се разрушава по дължината на пътя, по който преминава токът.
В следствие на големия мълниеносен ток проводниците в отделни участъци се загряват за секунди до толкова, че се разкъсват в следствие на термичното натоварване. Този ефект се появява при всички проводници пропускащи подобен ток, чието сечение е по-малко от 16мм2 (мед-Cu). По тази причина според Немския стандарт VDE 0855 минималното сечение на заземителен проводник на антена е предписано 16мм2 мед.
При антени, които са заземени по предписание, също протича частичен ток от мълнята до телевизора. Ако е включен кабелът на антената в телевизора, видеото или радиоуредбата, без да е вързан към мълниезащитно съоръжение, се получава пренатоварване на ел.мрежата. Последиците винаги са разрушение на почти всички включени електроуреди. Тези ел.уреди могат да доведат и до пожар в следствие на този ток.
При приближаване на буря в случай, че ел.мрежата и ел.консуматорите не са защитени от т.н. системи за защита от пренапрежения (вътрешната защита не е на лице), трябва да се изключат антените и щепселите на всички ел.уреди (телевизори, видео, компютри, миялни машини, перални машини и др.). Почти всички от тези уреди са много чувствителни на пренапрежение, при което могат да бъдат повредени дори от мълния паднала на 2 км разстояние.
Обезопасяването замества подобни щети само тогава, когато т.нар. щети от пренапрежение са недвусмислено осигурени или ако имаме собствена защита на лице.