Menara Tesla. Apa yang terjadi di dalam dan di dekat gedung pencakar langit ketika terjadi sambaran petir?

Ketika kilat menyerang menara Pusat Lakhta pada bulan September, kepala insinyur kami Sergei Nikiforov meyakinkan semua orang, mengatakan bahwa menara memiliki "sistem perlindungan petir klasik" dan tidak ada yang perlu ditakutkan. Apa ini "klasik"? Sesuatu yang Yunani kuno pikirkan ... Dan mengapa tidak? Bagaimanapun, kita masih menggunakan hasil pemikiran kuno seperti roda, kunci, kalender atau kertas. Mungkin proteksi petir di menara itu sudah tua? Lalu - dapatkah bantuan lama begitu baru?


Foto ch0col8te

Mari kita cari tahu!

Naik bahasa Yunani melintasi sungai

Ada sepeda tentang pelaut antik di Internet.


Foto triremes dari sini

Diduga, bahkan pada saat itu para pelaut Yunani benar-benar tahu cara menangkal kemarahan Thunderbolt dengan cara yang cerdik. Sebuah pedang diikatkan secara vertikal ke tiang, kabel ke sana, ujungnya ke air. Kedengarannya meragukan. Untuk menghasilkan sesuatu yang serupa, Anda perlu memahami sifat petir. Orang-orang Yunani mengerti bahwa ada pertengkaran keluarga lain di Olympus, kecuali siapa yang bisa, mengapa pedang?



Dan bahkan jika, secara kebetulan, setelah ribuan Zeus ditenggelamkan oleh yang tertinggi, adalah mungkin untuk memahami bahwa petir benar-benar ditangkap pada copys dan xyphos, maka rantai itu terputus. Orang Yunani kuno tidak memiliki kabel baja, dan mereka yang - linen, memiliki resistivitas yang relatif tinggi. Gunakan ini sebagai panduan - dan berenang lebih lanjut hampir dijamin. Jika Anda melompat dari kapal yang terbakar tepat waktu, tentu saja. Jika Anda benar-benar beruntung, maka Anda akan berenang ke pantai dan mengatakan betapa salahnya mengancam Zeus dengan pedang dari tiang kapal.


Lukisan “Odyssey dan Nausicaa”, Rosa Salvator, Museum Seni Los Angeles, kira-kira. 1655 Sumber

Tentu saja, mungkin tidak ada kabel, tapi rantai atau kabel, atau kabel direndam dengan baik sebelum mulai beraksi. Dan secara umum, mereka memahami sifat-sifat listrik, konduktor dan dielektrik ... Tetapi untuk beberapa alasan, pengetahuan yang sangat berguna ini telah tenggelam jauh ke terlupakan, muncul berabad-abad kemudian. Tapi pasti ada alat lain yang bahkan harus ditangani oleh polisi.

Guntur dan kilat! Tiga ribu iblis!

Pada Abad Pertengahan, paradigma ilmiah terbalik - Jupiter dan Thor terlupakan, dan dalam badai mereka melihat tipu muslihat iblis.


Penghancuran Gereja Katolik. Ukiran oleh Matthias Gerung, Jerman, 1547 Sumber

Senjata iklim pada zaman itu adalah lonceng yang berdering, karena, seperti yang Anda tahu : "pukulan pertama dari bel membuat kekuatan najis, selama pukulan kedua ia berputar dalam kebingungan di segala arah, pada yang ketiga, jika tidak punya waktu untuk melarikan diri, itu jatuh ke neraka . "


Mephistopheles yang tidak menyenangkan terbang di atas Wittenberg. Litograf Eugene Delacroix, 1828

Berapa banyak menara api terbakar dan orang-orang Arab jatuh dalam perjuangan ini, selama berabad-abad mereka tidak menghitung. Tetapi entri selanjutnya adalah bukti risiko manusia:

“Dalam Journal de Paris, untuk bulan Agustus 1807, mereka berbicara tentang jemaat Trulsky (dekat Toulouse) Poujib, seorang lelaki yang lebih saleh daripada yang berpengalaman, yang, setelah mendengar suara guntur, berlari ke menara lonceng dan dengan sekuat tenaga mulai berdering untuk mencegah badai. Walikota Trulsky, yang tahu fisika lebih baik daripada Poujibe, bergegas ke gereja untuk berhenti menelepon; tapi sudah terlambat: Pujibe yang malang berbaring di lantai, tersambar petir. Editor Journal de Paris mengatakan pada kesempatan ini: "Ini adalah contoh baru dari bahaya dering bel selama badai."


Lokasi - Toulouse, fotografer Florian Calas

Atau, dari catatan Paris Academy of Sciences:

“Pada tahun 1718, pada tanggal 15 Agustus, badai petir yang kuat muncul di Lower Brittany; guntur, bergemuruh dengan gemuruh yang kuat, menghantam dua puluh empat gereja yang terletak antara Landernau dan Saint-Paul-de-Leon; di semua gereja-gereja ini mereka dipanggil untuk menyingkirkan badai; yang tidak mereka panggil, mereka tetap utuh ” (Ini dan kasus-kasus lain dapat ditemukan di Edinburgh New Philosofical Journal, vol. 20, disusun oleh Robert Jameson)

Secara umum, setidaknya di Prancis dilarang membunyikan lonceng selama badai selama 30 tahun - dengan perintah resmi polisi. Dengan cara-cara abad pertengahan lainnya untuk mencegah masalah cuaca, misalnya, memperlihatkan beberapa bagian tubuh melalui jendela, tampaknya juga sudah berakhir. Bagaimanapun, mereka akhirnya ditemukan - cara yang aman dan bekerja.

Proteksi petir klasik seperti apa adanya

Pada abad ke-18, Benjamin Franklin - orang yang wajahnya akrab bagi banyak orang pada kesempatan yang berbeda, menemukan penangkal petir. Pada 1752, di atap rumahnya sendiri, dia memasang batang logam yang dihubungkan oleh kawat logam ke sumur di halaman.


Sirkuit proteksi petir Franklin. Gambar Wdchk. Sumber

Penangkal petir ini mengusir serangan pertama dari listrik langit 34 tahun kemudian. Berhasil. Mungkin ide desain semacam itu sudah di udara dialiri oleh penemuan pada saat itu. Di Rusia, Lomonosov dan Richman mempelajari kilat, dan industrialis Akinfy Demidov membangun menara Nevyansk setinggi 57,5 ​​meter.


Sumber

Menara kemudian jatuh di atas lambang kota, koin perak Bank Rusia pada 2007, dan 5 franc Ural (pada tahun 91 ada satu) - untuk "simbolisme" dalam sejarah dan arsitektur: menara menyimpang dari vertikal - 1, 85 m.


Tetapi di atasnya adalah penangkal petir domestik pertama, 25 tahun sebelum Franklin. Desainnya mirip: menara logam plus tanah.


Sumber

Sejak itu, umat manusia mulai menang atas kilat. Pertama, di pengadilan. Bourgeois Villiers, yang memasang kebaruan di atap rumah, melawan klaim tetangga yang menganggap penangkal petir sebagai upaya berbahaya. Di sisi pertahanan - Maximilian Robespierre, di sisi penuntutan - Jean-Paul Marat - waktu yang luar biasa! Selama persidangan 4 tahun, pengadilan memihak Villiers dan penangkal petir. Payung dan topi dengan proteksi petir menjadi populer di Paris.



Di negara bagian dan tanpa cerita seperti itu, jumlah penangkal petir mencapai ratusan. Sirkuit Franklin - terminal udara - konduktor bawah - grounding, saat ini dianggap klasik. Belum ada yang lebih baik yang ditemukan: efisiensi penangkal petir klasik yang baik mendekati 99%. Itulah yang diperingati insinyur utama kami di bulan September yang penuh badai ini.

Mengapa penangkal petir Franklin berfungsi?

Franklin, seperti Lomonosov dan Richman, mulai memahami sifat listrik dari petir, dan kemudian - ke hal utama: Anda dapat "menarik" listrik dari atmosfer, menangkap petir pada salinan bersyarat. Pengalaman Franklin yang digambarkan dengan menerbangkan layang-layang ke dalam petir sedang dipertanyakan hari ini, tetapi dengan satu dan lain cara, ia sampai pada kesimpulan yang tepat dalam kesehatan yang baik, tidak seperti rekannya dari Rusia Richman - ia membayar ilmu pengetahuan dengan hidupnya. Sifat-sifat konduktor sudah ditemukan kemudian, sisanya adalah masalah rekayasa dan masalah teknologi.


Dari tahun 1860 hingga 1890, ada sketsa dengan eksperimen Franklin dengan layang-layang pada uang kertas 10 dolar AS dan hanya kemudian potret penemu berakhir dengan uang kertas 100 dolar.

Momen fundamental dalam sistem klasik proteksi petir adalah satu. Menggunakan konduktor, sediakan sirkuit kontinu mulai dari penerimaan buangan hingga pentanahannya. Kita dapat mengatakan bahwa sistem seperti itu meramalkan dan menyadari maksud dari kilat itu sendiri. Seorang tamu surgawi listrik menginginkan hal yang persis sama - tidak membuat jalan melalui ketebalan isolator udara, tetapi untuk membawa partikel bipolar ke koneksi dengan sedikit usaha. Dan orang-orang menawarkan jalan resistivitas paling rendah.


Foto oleh Patrick Fisher. Sumber

Seperti apa tampilannya di menara Lakhta Center

Jadi, kita membutuhkan pengumpul arus logam. Puncak logam menara sangat pas - lebih dari 100 meter di atas konduktor bersih!



Tapi - bukan hanya dia. Profil bingkai jendela berlapis ganda dari supertall shell juga merupakan logam, dan logam tersebut ada dalam elemen sistem layanan fasad.



Menara ini dapat menangkap kilat di seluruh ketinggian. Ini penting - pukulan tidak selalu jatuh pada titik tertinggi, dan awan petir bisa berada di bawah puncak menara.
Setelah menerima debit pergi ke konduktor turun. Di puncak menara, peran mereka dimainkan oleh kolom pipa baja, di bawah pelat baja galvanis. Pelat mengelilingi perimeter lantai dan dihubungkan ke rantai yang andal dengan strip utama vertikal yang terletak di tubuh kolom perimeter dan cangkang inti.


Arus dari kulit terluar melewati konduktor fleksibel (dalam jalinan merah) ke pengumpul pelat logam di sepanjang perimeter lantai



Garis vertikal untuk pelepasan muatan listrik melalui, melewati dari atas ke bawah menara tanpa pemisahan oleh langit-langit dan merupakan konduktor petir utama untuk gedung pencakar langit. Dia pergi
ke tanda minus, di mana sirkuit proteksi petir menara terhubung ke loop tanah bangunan Multifungsi. Dari sana, elektron-elektron bergegas di sepanjang sangkar penguat MFZ jauh ke dalam tanah dan, akhirnya, bertemu dengan proton, mengarah ke suatu tempat di strata kuno lempung Prakambria.

Dapatkah kilat melelehkan fasad atau puncak menara?

Tentu saja, suhu petir mengerikan. "Pemimpin" - forvad discharge, datang ke suhu 30 ribu derajat Celcius! Lima kali lebih panas dari inti bumi, 30 kali lebih panas dari lava, yang langsung menghancurkan Pompeii, Herculaneum dan Stabia. Namun demikian, menara ini menahan tiga serangan kilat pada bulan September dan tetap tidak berubah.


Foto oleh Victor Gusik

Itu karena petir terbang dari kolektor saat ini ke tanah dengan kecepatan supersonik - lebih dari 1000 kilometer per detik! Partikel-partikel listrik menyelesaikan rutenya begitu cepat sehingga logam itu tidak punya waktu untuk memanas dan meleleh. Jika rantai memiliki kaitan dengan resistansi tinggi atau dorongan itu sendiri bertahan lebih lama, maka hasilnya, tentu saja, bisa berbeda.

Perlindungan sel

Di dalam menara menara terdapat peralatan navigasi dan komunikasi, sistem SOF dan peralatan listrik lainnya. Jika petir mengenai puncak menara, apa yang akan terjadi padanya? Dan secara umum dengan sisa peralatan listrik gedung pencakar langit?



Situasi ini standar - semua switchboards listrik Lakhta Center memiliki perlindungan lonjakan. Sedangkan untuk langsung ditempatkan di puncak menara, detail penasaran ditambahkan di sini. Puncak Lakhta Center itu sendiri memiliki struktur yang mirip dengan sangkar Faraday - struktur seluler fasad logam, sirkuit tertutup dan yang dibumikan memberikan efek penyaringan impuls listrik dan melindungi peralatan yang terletak di dalam puncak menara.


Fasad jala dari menara menara Lakhta Center

Apakah berbahaya berada di Pusat Lakhta selama sambaran petir?

Pada bulan September, masalah ini membuat banyak orang bersemangat yang memiliki rencana untuk mengunjungi dek observasi di menara kompleks. Jangan takut. Dalam badai, itu aman terletak di tingkat supertall yang dihuni. Platform pengamatan dari perangkat pembawa arus utama - puncak menara, dipisahkan oleh langit-langit beton pada level 88 - dapat dianggap sebagai atap bangunan. Semua cara potensial untuk menyimpang dari arus petir dari bagasi yang diletakkan di sana diblokir dengan andal: kaca itu sendiri merupakan isolator, seperti beton, yang membungkus inti kolom dan membentuk inti dari inti.


Pelat logam-konduktor dalam tubuh kolom dibeton - lapisan beton yang kuat bertindak sebagai insulator

Secara umum, petir menyerang pencakar langit cukup sering. Pria kuno di antara "pemuda" yang sangat tinggi, Empire State Building, menerima "serangan ringan" tahunan dalam jumlah 12 hingga 100 dan sejauh ini tidak ada pengunjung yang terluka selama hampir satu abad sejarah bangunan. Seperti pengunjung ke gedung pencakar langit lainnya.

Pemburu tayangan

Paling sering, sambaran petir ke gedung pencakar langit adalah pertunjukan cahaya bagi mereka yang menonton dari samping, sementara penduduk mungkin tidak curiga bahwa di sekitar mereka adalah pertunjukan Tesla yang nyata. Inilah tepatnya yang terjadi selama badai September dengan mereka yang, pada menit-menit cerah itu, bekerja di menara Lakhta Center. Mereka belajar tentang badai dan kilat dari banyak foto, sebagai tanggapan atas permintaan untuk berbagi kesan mereka, mereka membentangkan tangan mereka. Kami bekerja melalui seluruh badai, tidak melihat apa pun, itu menghina! Secara umum, di gedung pencakar langit dalam badai petir tidak hanya lebih aman, tetapi kadang-kadang bahkan lebih membosankan - semua yang paling menarik terungkap dari samping.



Di sini, misalnya, fotografer Mohamed Azmi menceritakan bagaimana ia berburu selama dua tahun di belakang layar, di mana petir menyambar gedung pencakar langit - menunggu dalam cuaca buruk di atap gedung-gedung terdekat.


Semua demi frame ini

Dan apa yang bisa Anda lihat dari dek observasi gedung pencakar langit, berada di sana dalam badai? Di beberapa tempat, fitur desain memungkinkan Anda untuk menonton adegan klimaks dari drama surgawi. Misalnya, garis-garis tersebut dapat dilihat pada materi tentang pemandangan gedung pencakar langit Australia Q1:

"... Selain berselancar, taman hiburan, dan balon udara panas, pengunjung di Gold Coast Australia yang populer dapat menambahkan daya tarik lain ke daftar serunya: menuju ke pinggiran kota Surfers Paradise dan saksikan sambaran petir tengara Q1 - selagi nyaman di dalam dia ... Menurut satu sumber, pengunjung suka berbaring di lantai selama badai petir untuk menyaksikan sambaran petir yang mengesankan menara Q1 sepanjang 97,7 meter. Menilai dari gambar yang luar biasa ini, itu pasti pengalaman yang sangat menarik, dan tentu saja tidak untuk yang lemah hati! ”

Foto Ann VB

Sayangnya, mereka yang berangkat untuk mengamati badai petir dari pusat pengamatan Lakhta Center yang menyerang puncak petir, sayangnya, tidak akan melihat semuanya akan terjadi di belakang langit-langit atas. Tetapi kilat yang menyerang di bawah ini kemungkinan besar akan ditangkap. Yang Anda butuhkan hanyalah prognosis yang baik dan sedikit keberuntungan.

Apakah menara menarik kilat?

Badai petir September di menara Lakhta Center menggemuruh di jejaring sosial dan media. Begitu baik sehingga ada semua jenis spekulasi tentang sifat fenomena atipikal.


Tenggelam 78

Pertama, badai seperti itu belum terlihat selama seabad. Kedua - sambaran petir di titik tertinggi, dan menara Lakhta Center, seperti yang Anda tahu, adalah yang tertinggi di Eropa ... Kebetulan?



Bahkan kepala peramal cuaca St. Petersburg, Alexander Kolesov, harus mengklarifikasi bahwa petir terjadi dalam kondisi cuaca tertentu dan tidak ada pencakar langit yang dapat mengubah iklim. Kami, pada gilirannya, akan senang jika Pusat Lakhta dapat membuat setiap musim panas dan musim gugur di St. Petersburg sehangat masa lalu, tetapi kami menyesal mengakui bahwa pakar itu benar: baik menara, maupun kompleks secara keseluruhan tidak dapat mengubah cuaca. .



Untuk yang sangat mencurigakan, bahkan ada demonstrasi sejarah kecil. Sebelum menara selesai, peran penangkal petir dilakukan oleh menara crane.



Terlepas dari kenyataan bahwa mesin-mesin ini adalah titik tertinggi di lokasi konstruksi, tidak ada satu pun petir di derek - musim panas di tahun-tahun sebelumnya tidak memanjakan.
Tahun ini, September yang hangat dan tidak normal membawa lebih dari satu badai. Dan bagus bahwa menara itu selesai - jika tidak, petir dapat memilih target lain, dan tidak diketahui apa atau siapa yang akan menjadi itu. Di sisi lain, Anda tidak harus sepenuhnya bergantung pada "penangkal petir" yang mengesankan - tidak ada kasus yang jarang terjadi ketika guntur membidik dengan cara yang salah.

Ketika pencakar langit dalam badai berbahaya

Ini adalah bidikan yang mengesankan dengan badai yang diambil sangat dekat dengan menara. Selain petir itu sendiri dan gedung pencakar langit, satu-satunya situasi, tetapi berpotensi sangat berbahaya ditangkap di sini.



Ada perkiraan yang menurutnya hingga setengah dari mereka yang terkena sambaran petir bersembunyi di bawah pohon-pohon tinggi. Menara ini bukan pohon, tetapi selama badai petir, sangat penting untuk berlindung di gedung dan benar-benar jelas tidak membuat tembakan spektakuler dari amfiteater atau dari beberapa halaman dekat gedung pencakar langit ketika situs terbuka, melambaikan pengetahuan bahwa Lakhta Center akan menjadi konduktor petir jika terjadi sesuatu. Lightnings bergerak dalam "segmen" beberapa puluh meter dan dapat mengubah arah di salah satu area ini. Dalam bingkai yang sama Anda dapat melihat bagaimana pukulan utama tidak jatuh pada menara, tetapi di tanah atau di teluk di belakang menara.
Dan dalam video ini - bagaimana kilat mengubah arah di segmen yang berbeda.

Suatu hari Marty akan pulang

Anak-anak sekolah paling tahu tentang kilat, dan paling tidak para ilmuwan. Untuk yang pertama - paragraf di buku pelajaran, untuk yang kedua - terra incognita yang sebenarnya. Komunitas ilmiah membahas petir gelap, tidak terlihat - sangat langka dan kuat, sprite, jet dan elf - fenomena selama badai petir di atmosfer atas dan di dalam petir, kilat positif - dari bumi ke langit, kilat bola, asal kosmik mereka ...


Gambar warna pertama dari sprite ditangkap dalam atmosfer dekat-Bumi. Sumber foto

Ada banyak rahasia. Dengan petunjuk mereka, satu kemalangan adalah bahwa sangat sulit untuk menangkap pelajar cepat kilat. Tidak ada yang tahu di mana dia akan memukul waktu berikutnya, dan flash itu sendiri berlangsung sebentar. Tahun ini, sebuah kompleks khusus dikirim ke ISS, yang akan mempelajari fenomena cahaya di atmosfer atas. Dengan bagian bawah - cara kuno. Kita perlu mencari tempat-tempat di mana probabilitas menangkap petir paling tinggi. Salah satu tempat ini pada waktu itu adalah Empire State Building . Insinyur General Electric melengkapi laboratorium di lantai 102 menara - dari sana mereka melakukan fotografi flash gerak lambat, hasilnya digunakan dalam proyek untuk mempelajari lonjakan daya di jaringan listrik selama badai petir. Inilah kontribusi gedung pencakar langit bagi sains.


Foto - Museum Inovasi dan Sains Schenectady

Secara umum, petir bisa sangat berguna. Mereka dapat mengirim Marty pulang dan mengisi bola lampu secara gratis.



Kami berharap bahwa suatu saat dengan kilat tidak hanya netralitas bersenjata akan terbentuk, tetapi juga persahabatan sejati. Kemudian kita akan mendapatkan baterai, menaruhnya di menara dan menjadi lebih ramah lingkungan dan hemat energi daripada sekarang. , , – , Platinum LEED.



***
— , , « »