Tesla Tower. Was passiert in und in der Nähe eines Wolkenkratzers, wenn ein Blitz einschlägt?

Als im September ein Blitz den Turm des Lakhta-Zentrums angriff, versicherte unser Chefingenieur Sergei Nikiforov allen, dass der Turm ein "klassisches Blitzschutzsystem" habe und es nichts zu befürchten gebe. Was ist das für ein "Klassiker"? Etwas Altgriechisches fällt mir ein ... Und warum nicht? Schließlich verwenden wir solche Ergebnisse des alten Denkens immer noch als Rad, Schloss, Kalender oder Papier. Vielleicht ist der Blitzschutz im Turm ein vergessener alter? Dann - kann so alt so neu helfen?


Foto ch0col8te

Lass es uns herausfinden!

Ritt Griechisch über den Fluss

Im Internet gibt es ein Fahrrad über antike Segler.


Fototrememen von hier

Angeblich wussten die griechischen Seeleute schon damals wirklich, wie sie den Zorn des Donnerkeils auf geniale Weise abwehren konnten. Ein Schwert war senkrecht am Mast befestigt, ein Kabel daran, die Enden an Wasser. Klingt zweifelhaft. Um etwas Ähnliches zu entwickeln, müssen Sie die Natur des Blitzes verstehen. Die Griechen verstanden, dass es auf dem Olymp einen weiteren Familienstreit gab, außer wer kann, warum das Schwert?



Und selbst wenn durch einen Zufall, nachdem Tausende von Zeus durch die Trireme versenkt worden waren, man zu dem Verständnis kommen konnte, dass Blitze perfekt auf Kopien und Xyphos gefangen waren, wurde die Kette unterbrochen. Die alten Griechen hatten keine Stahlkabel, und diejenigen, die - Leinen waren, haben einen relativ hohen spezifischen Widerstand. Verwenden Sie dies als Leitfaden - und weiteres Schwimmen ist fast garantiert. Wenn Sie rechtzeitig vom brennenden Schiff springen, natürlich. Wenn Sie Glück haben, schwimmen Sie zum Ufer und sagen, wie falsch es ist, Zeus mit einem Schwert vom Mast zu bedrohen.


Gemälde „Odyssee und Nausicaa“, Rosa Salvator, Kunstmuseum Los Angeles, ca. 1655 Quelle

Natürlich gab es vielleicht keine Kabel, sondern eine Kette oder ein Kabel, oder das Kabel war gut durchnässt, bevor es in Betrieb genommen wurde. Und im Allgemeinen haben sie die Eigenschaften von Elektrizität, Leitern und Dielektrika verstanden ... Aber aus irgendeinem Grund ist dieses sehr nützliche Wissen weiter in Vergessenheit geraten und taucht Jahrhunderte später auf. Aber es gab definitiv ein anderes Werkzeug, mit dem sich sogar die Polizei befassen musste.

Donner und Blitz! Dreitausend Teufel!

Im Mittelalter stellte sich das wissenschaftliche Paradigma auf den Kopf - Jupiter und Thor gerieten in Vergessenheit und sahen im Gewitter die Machenschaften des Teufels.


Die Zerstörung der katholischen Kirche. Stich von Matthias Gerung, Deutschland, 1547 Quelle

Die Klimawaffe der Ära ist das Klingeln einer Glocke, denn wie Sie wissen : "Der erste Schlag einer Glocke betäubt die unreine Kraft, während des zweiten Schlags rast sie verwirrt in alle Richtungen, beim dritten, wenn sie keine Zeit zum Entkommen hat, fällt sie in die Hölle . "


Der ominöse Mephistopheles fliegt über Wittenberg. Lithographie von Eugene Delacroix, 1828

Wie viele Glockentürme niedergebrannt sind und die Araber in diesem Kampf gefallen sind, haben sie jahrhundertelang nicht gezählt. Spätere Einträge sind jedoch ein Beweis für das tödliche Risiko:

Im Journal de Paris sprechen sie für den Monat August 1807 über den Gemeindemitglied Poujib aus Trulsky (in der Nähe von Toulouse), einen Mann, der eher fromm als erfahren ist. Nachdem er das Geräusch des Donners gehört hatte, rannte er zum Glockenturm und begann mit aller Kraft zu klingeln, um das Gewitter abzuwenden. Der Bürgermeister von Trulsky, der die Physik besser kannte als Poujibe, eilte zur Kirche, um nicht mehr zu klingeln. aber es war zu spät: Der unglückliche Pujibe lag auf dem Boden, vom Donner getroffen. Der Herausgeber des Journal de Paris sagt bei dieser Gelegenheit: „Hier ist ein neues Beispiel für die Gefahr, während eines Gewitters Glocken zu läuten.“


Ort - Toulouse, Fotograf Florian Calas

Oder aus den Notizen der Pariser Akademie der Wissenschaften:

1718, am 15. August, kam es in der unteren Bretagne zu einem starken Gewitter. Donner, der mit starken Schreien rasselte, traf vierundzwanzig Kirchen zwischen Landernau und Saint-Paul-de-Leon; In all diesen Kirchen riefen sie dazu auf, das Gewitter zu beseitigen. in denen sie nicht anriefen , blieben sie intakt “ (Dieser und andere Fälle finden sich im Edinburgh New Philosofical Journal, Band 20, zusammengestellt von Robert Jameson)

Zumindest in Frankreich ist es generell schon seit 30 Jahren verboten, bei Gewittern Glocken zu läuten - auf offiziellen Befehl der Polizei. Mit anderen mittelalterlichen Methoden, um Wetterproblemen vorzubeugen, zum Beispiel einige Körperteile durch das Fenster zu zeigen, scheint es auch vorbei zu sein. Immerhin wurden sie gefunden - sichere und funktionierende Mittel.

Klassischer Blitzschutz wie er ist

Im 18. Jahrhundert erfand Benjamin Franklin - derjenige, dessen Gesicht vielen bei einer anderen Gelegenheit bekannt ist - den Blitzableiter. 1752 installierte er auf dem Dach seines eigenen Hauses eine Metallstange, die durch einen Metalldraht mit einem Brunnen im Hof ​​verbunden war.


Franklin Blitzschutzschaltung. Abbildung Wdchk. Quelle

Dieser Blitzableiter stieß 34 Jahre später den ersten Angriff der himmlischen Elektrizität ab. Erfolgreich. Vielleicht lag die Idee eines solchen Entwurfs bereits in der Luft, die zu diesem Zeitpunkt durch Entdeckungen elektrisiert wurde. In Russland studieren Lomonosov und Richman Blitz, und der Industrielle Akinfy Demidov baut einen 57,5 ​​Meter hohen Turm des Nevyansk.


Quelle

Der Turm fiel dann auf das Wappen der Stadt, eine Silbermünze der Bank von Russland im Jahr 2007, und 5 Uralfranken (im Jahr 91 gab es einen) - für die „Symbolik“ in Geschichte und Architektur: Der Turm weicht von der Vertikalen ab - 1, 85 m.


Aber es ist der erste heimische Blitzableiter, 25 Jahre vor Franklin. Das Design ist ähnlich: ein Metallturm plus Boden.


Quelle

Seitdem hat die Menschheit begonnen, über den Blitz zu triumphieren. Erstens vor Gericht. Bourgeois Villiers, der eine Neuheit auf dem Dach des Hauses installierte, wehrte sich gegen die Behauptungen der Nachbarn, die den Blitzableiter als gefährliches Unterfangen betrachteten. Auf der Verteidigungsseite - Maximilian Robespierre, auf der Strafverfolgungsseite - Jean-Paul Marat - eine unglaubliche Zeit! Während des vierjährigen Prozesses war das Gericht auf der Seite von Villiers und den Blitzableitern. Regenschirme und Blitze mit Blitzschutz werden in Paris immer beliebter.



In den Staaten und ohne solche Geschichten liegt die Anzahl der Blitzableiter bei Hunderten. Franklins Stromkreis - ein Luftterminal - Ableiter - Erdung - gilt heute als Klassiker. Es wurde noch nichts Besseres erfunden: Der Wirkungsgrad eines guten klassischen Blitzableiters liegt bei 99%. Daran hat unser Chefingenieur in diesem stürmischen September gedacht.

Warum funktioniert der Franklin Blitzableiter?

Franklin hat, wie Lomonosov und Richman, die elektrische Natur des Blitzes verstanden und dann - zur Hauptsache: Sie können Elektrizität aus der Atmosphäre "ziehen" und den Blitz auf einer bedingten Kopie fangen. Franklins beschriebene Erfahrung mit dem Fliegen eines Drachens in eine Gewitterwolke wird heute in Frage gestellt, aber auf die eine oder andere Weise kam er im Gegensatz zu seinem russischen Kollegen Richman bei guter Gesundheit zu den richtigen Schlussfolgerungen - er bezahlte die Wissenschaft mit seinem Leben. Die Eigenschaften von Leitern wurden bereits damals entdeckt, der Rest ist eine Frage des technischen Könnens und der Technologie.


Von 1860 bis 1890 gab es eine Vignette mit dem Experiment von Franklin mit einem Drachen auf einer 10-Dollar-Banknote der USA, und erst später landete das Porträt des Erfinders auf 100-Dollar-Scheinen

Der grundlegende Moment im klassischen Blitzschutzsystem ist einer. Stellen Sie unter Verwendung eines Leiters einen kontinuierlichen Stromkreis vom Empfang der Entladung bis zur Erdung bereit. Wir können sagen, dass ein solches System die Absicht des Blitzes selbst voraussieht und verwirklicht. Ein elektrischer himmlischer Gast möchte genau das Gleiche - nicht durch die Dicke des Luftisolators gehen, sondern bipolare Partikel mit geringstem Aufwand zu einer Verbindung bringen. Und die Leute bieten ihr den Weg des geringsten Widerstands.


Foto von Patrick Fisher. Quelle

Wie es im Turm des Lakhta Centers aussieht

Wir brauchen also einen Metallstromkollektor. Die Metallspitze des Turms passt perfekt - mehr als 100 Meter über einem sauberen Leiter!



Aber - nicht nur er. Das Profil der doppelt verglasten Fensterrahmen der Supertallschale besteht ebenfalls aus Metall, und das Metall befindet sich in den Elementen des Fassadenservice-Systems.



Der Turm kann über die gesamte Höhe einen Blitz fangen. Dies ist wichtig - der Schlag fällt nicht immer auf den höchsten Punkt, und Gewitterwolken können sich unter dem Turm befinden.
Nach Erhalt geht die Entladung zu Ableitern. In der Turmspitze spielen Stahlrohrsäulen unter verzinkten Stahlplatten ihre Rolle. Die Platten umgeben den Umfang des Bodens und sind durch vertikale Hauptstreifen, die sich im Körper der Umfangssäulen und in der Hülle des Kerns befinden, zu einer zuverlässigen Kette verbunden.


Der Strom von der Außenhülle fließt durch einen flexiblen Leiter (in einem roten Geflecht) zu einem Metallplattenkollektor entlang des Bodenumfangs



Die vertikale Linie zur Entladung der elektrischen Entladung verläuft durch, verläuft von oben nach unten ohne Trennung durch Decken und ist der Hauptblitzleiter für den Wolkenkratzer. Sie geht
bis Minuszeichen, bei denen die Blitzschutzschaltung des Turms mit der Erdungsschleife des Multifunktionsgebäudes verbunden ist. Von dort aus rasen die Elektronen entlang des Verstärkungskäfigs der MFZ-Haufen tief in den Boden und treffen schließlich auf Protonen, die sich irgendwo in den alten Schichten präkambrischer Tone auf Null setzen.

Kann ein Blitz die Fassade oder den Turm eines Turms schmelzen?

Natürlich sind die Blitztemperaturen furchterregend. "Leader" - forvad Entladung, kommt auf Temperaturen von 30.000 Grad Celsius! Fünfmal heißer als der Erdkern, 30mal heißer als die Lava, die Pompeji, Herculaneum und Stabia sofort zerstörte. Trotzdem hielt der Turm im September drei Blitzangriffen stand und blieb unverändert.


Foto von Victor Gusik

Das liegt daran, dass der Blitz mit Überschallgeschwindigkeit vom Stromkollektor zum Boden fliegt - mehr als 1000 Kilometer pro Sekunde! Elektrische Partikel schließen ihren Weg so schnell ab, dass das Metall einfach keine Zeit zum Aufheizen und Schmelzen hat. Wenn die Kette Glieder mit hohem Widerstand hatte oder der Impuls selbst viel länger anhielt, könnte das Ergebnis natürlich anders sein.

Zellschutz

Im Turm befinden sich Navigations- und Kommunikationsgeräte, SOF-Systeme und andere elektrische Geräte. Was passiert mit ihm, wenn ein Blitz auf den Turm trifft? Und im Allgemeinen mit dem Rest der elektrischen Ausrüstung eines Wolkenkratzers?



Diese Situation ist Standard - alle elektrischen Schalttafeln des Lakhta Center verfügen über einen Überspannungsschutz. Was das direkt in den Turm platzierte betrifft, wird hier ein merkwürdiges Detail hinzugefügt. Der Turm des Lakhta Centers selbst ähnelt in seiner Struktur dem Faradayschen Käfig - die zelluläre Struktur der Metallfassade, ein geschlossener und geerdeter Stromkreis bewirken die Abschirmung eines elektrischen Impulses und schützen die im Turm befindlichen Geräte.


Maschenfassaden des Turmes des Lakhta Center Tower

Ist es gefährlich, während eines Blitzschlags im Lakhta Center zu sein?

Im September begeisterte diese Ausgabe viele, die vorhaben, die Aussichtsplattform im Turm des Komplexes zu besuchen. Hab keine Angst. Bei einem Gewitter befindet es sich sicher auf absolut jedem bewohnten Supertall-Level. Die Aussichtsplattform vom Hauptstromgerät - dem Turm - ist durch eine Betondecke auf Ebene 88 getrennt - sie kann bedingt als Dach des Gebäudes betrachtet werden. Alle möglichen Wege, den Blitzstrom von dem dafür verlegten Kofferraum abzulenken, sind zuverlässig blockiert: Glas ist wie Beton ein Isolator an sich, der den Kern der Säulen umhüllt und den Kern des Kerns bildet.


Metallplattenleiter im Säulenkörper werden betoniert - eine starke Betonschicht wirkt als Isolator

Im Allgemeinen trifft ein Blitz ziemlich oft Wolkenkratzer. Der altmodische Gentleman unter den übergroßen "Jugendlichen", Empire State Building, erhält seine jährlichen "Lichtschläge" in Höhe von 12 bis 100, und bis jetzt wurde keiner seiner Besucher für eine fast hundertjährige Geschichte des Gebäudes verletzt. Wie ein Besucher eines anderen Wolkenkratzers.

Impressionenjäger

Meistens ist ein Blitzschlag in einen Wolkenkratzer eine Lichtshow für diejenigen, die von der Seite zuschauen, während die Bewohner möglicherweise nicht vermuten, dass es sich um eine echte Tesla-Show handelt. Genau dies geschah während der Gewitter im September mit denen, die in diesen hellen Minuten im Turm des Lakhta-Zentrums arbeiteten. Sie erfuhren von Gewittern und Blitzen auf zahlreichen Fotos. Als Antwort auf die Aufforderung, ihre Eindrücke zu teilen, breiteten sie ihre Hände aus. Wir haben den ganzen Sturm durchgearbeitet, nichts angeschaut, es ist beleidigend! Im Allgemeinen ist es in einem Wolkenkratzer in einem Gewitter nicht nur sicherer, sondern manchmal sogar langweiliger - das Interessanteste wird von der Seite offenbart.



Hier erzählt zum Beispiel der Fotograf Mohamed Azmi, wie er zwei Jahre lang hinter den Kulissen gejagt hat, wo ein Blitz einen Wolkenkratzer trifft und bei schlechtem Wetter auf den Dächern nahegelegener Gebäude wartet.


Alles für diesen Rahmen

Und was können Sie von der Aussichtsplattform eines Wolkenkratzers aus sehen, der sich in einem Gewitter befindet? An einigen Stellen können Sie mithilfe von Designmerkmalen die Klimaszenen des himmlischen Dramas beobachten. Zum Beispiel sind solche Linien im Material über die Sehenswürdigkeiten des australischen Wolkenkratzers Q1 zu sehen:

"... Neben Surfen, Themenparks und Heißluftballonfahrten können Besucher der beliebten Goldküste Australiens eine weitere Attraktion auf ihre Nervenkitzeliste setzen: Besuchen Sie den Vorort Surfers Paradise und sehen Sie sich das Wahrzeichen des Blitzes im ersten Quartal an - während es innen gemütlich ist er ... Laut einer Quelle liegen Besucher während eines Gewitters gerne auf dem Boden, um zu sehen, wie ein Blitz einen beeindruckenden 97,7-Meter-Turm Q1 trifft. Nach diesem unglaublichen Bild zu urteilen, muss es eine verdammt interessante Erfahrung sein, und schon gar nicht für schwache Nerven! “

Foto Ann VB

Leider werden diejenigen, die sich auf den Weg machen, um das Gewitter vom Lakhta Center-Beobachtungsblitz aus zu beobachten, der auf den Blitz trifft, leider nicht sehen, dass alles hinter der oberen Decke passiert. Aber der Blitz, der unten einschlägt, wird wahrscheinlich gefangen. Alles was Sie brauchen ist eine gute Prognose und etwas Glück.

Zieht der Turm einen Blitz an?

Die Gewitter im September im Turm des Lakhta Center donnerten in sozialen Netzwerken und in den Medien recht gut. So gut, dass es allerlei Spekulationen über die Natur des atypischen Phänomens gab.


Waschbecken 78

Erstens wurden solche Gewitter nicht für immer gesehen. Zweitens - Blitzeinschläge am höchsten Punkt, und der Lakhta Center Tower ist, wie Sie wissen, der höchste in Europa ... Zufall?



Selbst der Hauptwetterprognostiker von St. Petersburg, Alexander Kolesov, musste klarstellen, dass unter bestimmten Wetterbedingungen Blitze auftreten und kein Wolkenkratzer das Klima verändern kann. Wir würden uns wiederum freuen, wenn das Lakhta Center jeden Sommer und Herbst in St. Petersburg so warm wie in der Vergangenheit machen könnte, aber wir müssen leider zugeben, dass der Experte Recht hat: Weder der Turm noch der gesamte Komplex können das Wetter verändern. .



Für die sehr Verdächtigen gibt es sogar eine kleine historische Demonstration. Bevor der Turm fertiggestellt war, wurde die Rolle der Blitzableiter von Turmdrehkranen übernommen.



Trotz der Tatsache, dass diese Maschinen der höchste Punkt auf der Baustelle waren, gab es keinen einzigen Blitzfall im Kran - der Sommer in den Vorjahren verwöhnte nicht.
In diesem Jahr brachte der ungewöhnlich warme September mehr als eine Sturmfront. Und es ist gut, dass der Turm fertiggestellt wurde - andernfalls könnte der Blitz ein anderes Ziel auswählen, und es ist nicht bekannt, was oder wer es werden würde. Auf der anderen Seite sollten Sie sich nicht vollständig auf einen so beeindruckenden „Blitzableiter“ verlassen - es gibt nicht seltene Fälle, in denen ein Donnerer den falschen Ort anvisiert.

Wenn ein Wolkenkratzer in einem Gewitter gefährlich ist

Hier ist eine beeindruckende Aufnahme mit einem Gewitter ganz in der Nähe des Turms. Neben dem Blitz selbst und dem Wolkenkratzer wird hier die einzige, aber möglicherweise sehr gefährliche Situation erfasst.



Schätzungen zufolge versteckten sich bis zu die Hälfte der von Blitzeinschlägen Betroffenen unter hohen Bäumen. Der Turm ist kein Baum, aber während eines Gewitters ist es unerlässlich, sich im Gebäude zu verstecken und auf keinen Fall spektakuläre Aufnahmen vom Amphitheater oder von einem Rasen in der Nähe des Wolkenkratzers zu machen, wenn das Gelände geöffnet ist, und das Wissen, dass das Lakhta Center ein Blitzableiter sein wird, wenn etwas passiert. Blitze bewegen sich in "Segmenten" von mehreren zehn Metern und können in jedem dieser Bereiche die Richtung ändern. Im selben Bild können Sie sehen, wie der Hauptschlag nicht auf den Turm, sondern auf den Boden oder in die Bucht hinter dem Turm fällt.
Und in diesem Video - wie der Blitz die Richtung in verschiedenen Segmenten ändert.

Eines Tages wird Marty nach Hause gehen

Schulkinder wissen am meisten über Blitze und Wissenschaftler am wenigsten. Für das erstere - ein Absatz im Lehrbuch, für das letztere - eine echte Terra Incognita. Die wissenschaftliche Gemeinschaft diskutiert dunkle, unsichtbare Blitze - sehr selten und mächtig, Sprites, Jets und Elfen - Phänomene während eines Gewitters in der oberen Atmosphäre und in einer Gewitterwolke, positive Blitze - von der Erde zum Himmel, Kugelblitze, ihren kosmischen Ursprung ...


Das erste Farbbild eines Sprites, aufgenommen in einer erdnahen Atmosphäre. Fotoquelle

Es gibt viele Geheimnisse. Mit ihrem Hinweis ist ein Unglück, dass es unglaublich schwierig ist, einen blitzschnellen Lernenden zu fangen. Niemand weiß, wo er das nächste Mal treffen wird, und der Blitz selbst hält einen Moment an. In diesem Jahr wurde ein spezieller Komplex an die ISS geschickt, der Lichtphänomene in der oberen Atmosphäre untersuchen wird. Mit dem Boden - der altmodische Weg. Wir müssen nach Orten suchen, an denen die Wahrscheinlichkeit, einen Blitz zu fangen, am höchsten ist. Einer dieser Orte war zu dieser Zeit das Empire State Building . Die Ingenieure von General Electric rüsteten ein Labor im 102. Stock des Turms aus - von dort aus machten sie Zeitlupen-Blitzaufnahmen. Die Ergebnisse wurden in einem Projekt verwendet, um Spannungsspitzen in elektrischen Netzen während Gewittern zu untersuchen. Hier ist der Beitrag der Wolkenkratzer zur Wissenschaft.


Fotos - Museum für Innovation und Wissenschaft Schenectady

Im Allgemeinen kann ein Blitz sehr nützlich sein. Sie können Marty nach Hause schicken und die Glühbirnen kostenlos aufladen.



Wir hoffen, dass irgendwann mit dem Blitz nicht nur bewaffnete Neutralität hergestellt wird, sondern auch echte Freundschaft. Dann holen wir die Batterien, legen sie auf den Turm und werden noch umweltfreundlicher und energieeffizienter als jetzt. , , – , Platinum LEED.



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