История молниезащиты (громоотвода), первые изобретения в области молниезащиты; Школа для электриков: электротехника и электроника

М. Ломоносов (1711 – 1765) – великий русский естествоиспытатель, философ, поэт, академик Петербургской академии наук, основатель Московского университета, изобрел молниеотвод независимо от Б. Франклин.

История молниезащиты (молниеотвода), первые изобретения защиты от молнии

Огонь, с которым впервые столкнулся человек, вероятно, был пламенем, возникшим в результате удара молнии в дерево или сухую траву. Поэтому, согласно легенде, “огонь пришел с неба”. Молния обожествлялась древними народами, а позднее древними греками, китайцами, египтянами и славянами.

Древнегреческий миф о Прометее, титане, который похитил огонь у богов и подарил его людям, хорошо известен.

С молнией связана библейская легенда, рассказанная пророком Илией: на царя Ахава и жрецов бога Ваала на горе Кармель “ниспал огонь Господень и сжег жертву, которая должна была быть сожжена, деревья, камни и землю”, после чего поднялся сильный ветер и разразилась гроза.

В Китае сохранился рельеф с изображением бога молнии времен династии Хань (206 г. до н. э. – 220 г. н. э.).

С древних времен мощный гром и ослепительная молния пугали людей. Долгое время человек не мог объяснить это загадочное и страшное природное явление и пытался защититься от него.

Молния в поле

Хроники древних египтян показывают, что уже много тысяч лет назад они строили металлические столбы с позолоченными шипами и высокие деревянные мачты, обшитые медными полосами, для защиты своих храмов от молний (чтобы поймать “небесный огонь”), хотя никто и понятия не имел о природе электричества.

Это первые в истории молниеотводы. Они генерируют сильные восходящие разряды и тем самым обеспечивают безопасный путь молнии к земле. По-видимому, знания древних египтян были основаны на опыте, который впоследствии был забыт людьми.

Молния Бенджамина Франклина

Бенджамин Франклин (1706 – 1790), известный деятель США, сделавший себе имя в дипломатии, журналистике и науке, был одним из первых изобретателей громоотвода.

Бенджамин Франклин

В 1749 году он предложил устанавливать рядом со зданиями высокие металлические столбы – громоотводы – для защиты от молний. Франклин ошибочно предположил, что молниеотводы будут “высасывать” электричество из облаков. Он уже писал об этом свойстве металлических точек в 1747 году.

Он был известен не только во многих городах Европы, но и в Филадельфии. Эти знания стали результатом многочисленных экспериментов с электричеством после открытия воронки в 1745 году.

Идея Франклина о громоотводе содержится в письме из Филадельфии П. Коллинсону от 29 августа 1750 года. Франклин писал о двух типах молниеотводов – простом, заостренном стержнеобразном молниеотводе с заземляющим соединением и молниеотводе, “разделенном на большее число точек”. Молниеотвод стержневого типа был широко известен.

9 сентября 1752 года Франклин опубликовал в “Пенсильванской газете” краткое сообщение о том, что несколько парижских дворян установили на крышах своих домов металлические шесты для защиты от молний.

1 октября 1752 года. Франклин пишет Коллинсону, что сам установил два громоотвода на общественных зданиях в Филадельфии.

Вполне вероятно, что в это время он установил в своем доме заземленное экспериментальное устройство для изучения атмосферного электричества, которое объективно могло выступать в роли громоотвода.

Удар молнии в центре старого города

Когда Бенджамин Франклин изобрел молниеотвод (который также часто называют громоотводом), многие люди не поверили в это. Возможно ли, чтобы человек мог помешать Божьему провидению? Но Франклин вознамерился доказать это, потому что сам он никогда не был спокоен за молнию, а молния – за него (как он предполагал).

В Филадельфии, как мы знаем, Франклин издавал свою газету, поэтому там часто случались сильные бури, а где были бури, там были молнии, а где были молнии, там были пожары. И Франклину приходилось время от времени печатать в своей газете о сожженных ранчо наряду с другими новостями, и ему это надоело.

В молодости Франклин увлекался физическими науками, поэтому он был абсолютно уверен в электрическом происхождении молнии. Зная Бенджамина и то, что электропроводность железа намного выше, чем у черепицы. Это означало, что согласно теории поиска молний, которую Бенджамин знал очень хорошо, атмосферный заряд с большей вероятностью ударит в металлический столб, чем в крышу дома. Оставалось только убедить в этом неверующих жителей Филадельфии и Молнии.

Однажды в пасмурный день 1752 года Бенджамин Франклин вышел на улицу, держа в руках не зонтик, а воздушного змея.

На глазах у изумленной публики Франклин смочил веревку соляным раствором, привязал конец к металлическому ключу и запустил воздушного змея в грозовое небо.

Воздушный змей уже был понят и почти скрылся из виду, как вдруг сверкнула молния, раздался оглушительный треск, и в тот же миг по веревке скатился огненный шар, а ключ в руках Франклина начал разбрасывать искры. Было доказано, что молнию можно приручить.

Молния Франклина

Франклин использовал свое влияние в научных кругах для широкой рекламы своего громоотвода. Вскоре длинный металлический шест, закопанный в землю рядом с домом, стал обычным явлением. Сначала в Филадельфии, затем по всей Америке, а потом и в Европе. Но были и те, кто сопротивлялся и ставил столбы не снаружи, а внутри дома, но таких по понятным причинам становилось все меньше и меньше.

Молния М. В. Ломоносова

М. М. В. Ломоносов (1711 – 1765), великий русский естествоиспытатель, философ, поэт, член Петербургской академии наук, основатель Московского университета, изобрел громоотвод независимо от Б. Франклин.

Михаил Ломоносов

В 1753 году в своей работе “Слово о воздушных явлениях электрического происхождения” он высказал правильную концепцию действия громоотвода и разряда молнии с ее помощью на землю, которая соответствует современным взглядам. Вместе с ученым Г. V. Рихман изучал явления молнии в естественных условиях Санкт-Петербурга и сконструировал для этого несколько приборов.

26 июля 1753 года. молния убила ученого Рихмана, проводившего эксперименты по изучению атмосферного электричества.

В том же году Ломоносов предложил для защиты зданий от молний сооружать громоотводы в виде высоких, остроконечных железных стержней, нижний конец которых погружался бы в землю. Следуя его рекомендациям, первые молниеотводы начали устанавливать в различных городах России.

Одна из первых фотографий молнии в начале 20-го века

Удар молнии в Эйфелеву башню в начале 20-го века – считается первой фотографией молнии в истории

Типы первых молниеотводов

Молниеотводы и сегодня используются для защиты от молний. Толчком к массовой установке молниеотводов послужила катастрофа в итальянском городе Брешиа, где в 1769 году молния ударила в военный склад. В результате взрыва была разрушена одна шестая часть города и погибло около 3 000 человек.

Молния Франклина Первоначально она состояла из одного улавливающего стержня, установленного на коньке крыши, и одной заземленной ветки, проходящей по поверхности крыши посередине (сейчас используется лишь изредка).

Молниеотвод Гей-Люссака состоит из нескольких взаимосвязанных водосборных труб и отводов, расположенных в основном в углах здания.

Молниеотвод Findeisen – В этой конструкции нет высоких уловителей. Все крупные металлические предметы на крышах подключены к розеткам. В настоящее время это наиболее рекомендуемый метод молниезащиты для обычных зданий.

Камера молнии (камера Фарадея) Создает сеть проводников над защищаемым объектом.

Мачтовый молниеотвод (также называемый вертикальным ОПН) – это мачта, установленная рядом с защищаемым объектом, но не соединенная с ним.

Радиоактивный молниеотвод – В разряднике используются радиоактивные соли на ловителях, которые ионизируют атмосферу и в некоторой степени повышают эффективность разрядника. Радиоактивный молниеотвод работает по принципу “конуса” ионизации, сопротивление которого ниже, чем у окружающего воздуха. Такой молниеотвод защищает от молнии территорию в радиусе 500 м. Нескольких таких молниеотводов достаточно для защиты целого города.

Молниезащита на крыше здания

Важные моменты

Теперь можно устанавливать молниеотводы в более высоких точках, если это возможно, чтобы уменьшить путь молнии и защитить как можно большее пространство.

Современные молниеотводы характеризуются более эффективной, простой и рациональной конструкцией по сравнению с молниеотводами старого поколения.

Три основные части молниеотвода – это молниеприемник, отвод и заземление. Большинство современных молниеотводов отличаются только конструкцией верхней части – молниеприемника. Гнезда и заземления для всех типов молниеотводов одинаковы и к ним предъявляются одинаковые требования.

Один из типов молниеотводов

Лучшей защитой от повреждающих ударов молнии является технически исправный молниеотвод, который был установлен специалистом и находится в хорошем состоянии.

Молниеотводы в хорошем состоянии гарантируют наивысшую степень защиты, которую может обеспечить современная технология, в исключительных случаях – мощные молнии могут нанести ущерб и защищенным зданиям.

При установке молниеотводов необходимо учитывать, что молния поражает не только высокие, но и низкие здания. Более обширный разряд может поразить несколько зданий одновременно.

Плохо спроектированная или неисправная система молниезащиты опаснее, чем отсутствие системы молниезащиты вообще.

1. молниеотвод – это провод или металлический стержень, функция которого заключается в перехвате ударов молнии.

Как работает молниеотвод. Принципы работы

Сегодня, когда города все больше покрываются небоскребами и так густо населены, нет сомнений в необходимости молниезащиты. Ответ очевиден: высокие здания и дома во время урагана находятся в первую очередь в опасной зоне. Более уместным здесь является вопрос “как работает это устройство” и “по какому принципу оно работает”.

Суть молниеотвода проста и понятна: он перехватывает молнию, стремящуюся достичь земли, с помощью металлического, заземленного предмета. Молниеотвод состоит из трех частей:

1 Молниеотвод – это проволока или металлический стержень, предназначенный для перехвата ударов молнии.

2 Разрядник играет главную роль в качестве молниеотвода от приемника к земле.

3 Заземление может быть в виде арматуры, свай, полос, проволоки или других предметов. Они перехватывают все удары и распределяют полученное электричество по земле.

В январе 1746 года Питер ван Мушенбрук из Лейдена изобрел электрический конденсатор – знаменитую лейденскую банку, – в которой можно было накапливать и хранить в течение определенного времени электрические заряды.

Молниеотвод на башне в Несвинске

Обычно молния также ударяет в храмы, башни, колокольни, деревья и другие высокие объекты. Поскольку в старые времена культовые сооружения обычно располагались выше других зданий, именно в них чаще всего ударяла молния. Многие из них были поражены молнией до появления громоотвода. В литературе описано множество примеров.

Вот некоторые из них.

Только за одну ночь, 14 апреля 1718 года, на побережье Бретани обрушился сильный шторм, повредивший 24 церковные башни. В 1774 году над Лондоном пронеслась гроза, причинив значительный ущерб собору Святого Павла. Пожар церкви Святого Петра, поджог корабля на рейде, двух домов и разрушение обелиска на поле Святого Георгия. 11 января 1815 года двенадцать церковных башен в районе между Северным морем и Рейнской областью были серьезно повреждены молнией.

Принято считать, что молния никогда не ударяет дважды в одно и то же место. Однако, как показывают документы, это не так. Возьмем, к примеру, колокольню собора Святого Марка в Венеции. Она возвышается над окружающей местностью более чем на сто метров, и хотя она деревянная, в 1388 году была сильно повреждена ударом молнии. В 1417 году во время бури колокольня сгорела почти дотла. В 1489 году в него снова ударила молния, а в 1548, 1565 и 1633 годах он был серьезно поврежден. В 1745 году он был полностью разрушен молнией. После восстановления колокольня была вновь сильно повреждена в 1761 и 1762 годах.

Южная и центральная части Западной Европы являются зонами гроз. Но и в России страшные бури не редкость. Из Никоновской летописи 1539-1542 годов известно, что “в год 6958 от основания мира”, или по нашему летоисчислению в 1450 году, “была на Москве туча великая и гром страшный, и разрушилась церковь Михаила Архангела, построенная из камня”.

Отдаленные города в допапской России строились в основном из дерева, поэтому пожар в одном здании часто становился причиной уничтожения целого поселения.

Коллекция архивных материалов под названием “Летопись Перми”, изданная в 1880-х годах историком и краеведом В.П. Шишонко, содержит краткие сведения о горящих городах на Урале во время гроз: в 1557 году в Соликамске “от молнии вспыхнул пожар в летней церкви Святой Троицы и уничтожил все строения”, в 1614 году “молния уничтожила Верхотурье”, в 1645 году “молния уничтожила монастырь в Пыскорске”, в 1681 году “молния уничтожила две деревянные церкви в селе Абалец”.

С древних времен считалось, что молния – это проявление Божьего гнева, от которого единственным спасением является молитва. Явления молнии были загадочными и непонятными. Ученые не смогли бы объяснить причины и ход гроз, не зная их природы.

Но даже в древние времена в некоторых высокоцивилизованных странах Средиземноморья в то время существовали особые средства защиты от разрушительного воздействия молнии.

В книге Я. S. Стекольников “Физика молнии и защита от молнии” (1943) сообщил, что во время археологических раскопок в Египте на стенах разрушенных храмов были найдены древние надписи, доказывающие, что 40-метровые (в метрических измерениях) мачты, заостренные на вершине и позолоченные по приказу фараона Рамзеса III (1198 – 1167 гг. до н.э.) устраняли бури.

А одна надпись дает понять, что мачты, установленные вокруг храма бога солнца Гора в Эдфу, служили для защиты от небесного огня. Храм Гора был построен в 237 – 57 гг. до н.э. и является выдающимся памятником древнеегипетской архитектуры.

В двенадцатой книге Талмуда, памятника древнееврейской религиозно-правовой литературы (III в. до н. э. – V в. н. э.). н.э.), упоминаются попытки защитить жилые палатки от грома: “Кто ставит железки между шатрами (палатками), тот делает это вопреки запрету следовать за язычниками; для защиты от грома и молнии ему разрешается это делать”.

Прошли столетия. И, как это часто бывает, многие достижения древних цивилизаций, включая методы защиты от молний, были забыты. И неудивительно: духовенство не было заинтересовано в разгадке тайн природы и считало гром и молнию Божьим наказанием, с которым нужно смириться, а не бороться.

Однако люди всегда пытались защитить себя от разрушительной силы молнии. В некоторых частях Европы при приближении грозы жители деревень зажигали на расстоянии кучи соломы.

Считалось, что костры являются лучшим способом предотвращения бурь и делают их менее опасными. Считалось, что дым от костров или дымоходов притягивает молнию. Считалось, что теплый воздух с частицами сажи способен поглощать удары молний, поднимаясь вверх в виде столба.

Звон колоколов также отпугивал бури. Звонари часто погибали от удара молнии. В 1784 году в Мюнхене была опубликована небольшая брошюра под названием “Доказательство того, что звонить в колокола во время шторма скорее опасно, чем полезно”. Он привел следующие цифры: за 33 года молния ударила в 386 церковных колоколен, погибло 103 звонаря. По этой причине в 1786 году Парижская ассамблея запретила звонить в колокола во время шторма.

Однако некоторые из самых высоких зданий в Европе были построены таким образом, что не пострадали во время урагана, хотя неизменно страдали окружающие здания. Например, Женевский собор, построенный в XV веке и являющийся самым высоким в городе, ни разу не был поражен молнией, в то время как колокольня Сен-Жервеза, гораздо меньшего размера, несколько раз получала значительные повреждения.

Осмотр собора показал, что его деревянная башня была полностью обшита листовым металлом, который был приклеен к земле и металлическим частям здания.

В старую деревянную церковь Святого Павла в Лондоне с момента ее постройки дважды ударяла молния. В июне 1561 года во время шторма башня загорелась и была уничтожена огнем. Между 1675 и 1710 годами архитектор Рен построил на месте деревянной церкви новый собор, так называемый “шедевр Рена”, который больше никогда не был серьезно поврежден молнией. Дело в том, что собор был покрыт металлической крышей с соединением с землей вдоль стен.

Почему одни высокие здания часто поражаются молнией, а другие – нет? Никто не мог найти этому научное объяснение, пока люди не открыли феномен электричества.

В январе 1746 года. Питер ван Мушенбрук из Лейдена изобрел электрический конденсатор – знаменитую лейденскую банку, в которой можно было накапливать и хранить в течение определенного времени электрические заряды.

Бенджамин Франклин, житель американского города Филадельфия, заметил большое сходство между электрическими искрами и молнией и установил их общие свойства. Называя электрический разряд электрической жидкостью, он писал, что последняя “притягивается точкой”. Мы не можем понять, обладает ли молния таким же свойством. Но если все остальные свойства молнии и электрической искры совпадают, почему бы нам не предположить, что и она тоже? Давайте проведем эксперимент.

И эксперимент был проведен. Однако не Франклином, а единомышленником – французским физиком Далибаром. Эксперимент был очень простым, но результаты оказались ошеломляющими.

Франклин провел свой эксперимент в июне 1752 года. и был убежден, что его идея о том, что облака молний имеют электрический заряд, получила блестящее подтверждение. Благодаря этому открытию идея молниеотвода была воплощена в жизнь очень скоро.

К осени 1752 года Франклин установил земляной металлический стержень на крыше своего дома в Филадельфии. Этот молниеотвод был испытан во время первой весенней грозы 12 апреля 1753 года и гениально доказал свое предназначение.

После 1752 года молниеотводы начали устанавливать во многих американских городах. Количество повреждений и пожаров, вызванных молнией, резко сократилось.

Англичане признали “стержень Франклина”, установив молниеотвод на деревянном маяке Эддинстон в 1760 году, а позже устройства молниезащиты были установлены на многих английских общественных зданиях.

Во Франции молниеотвод был впервые установлен на здании Академии наук в Дижоне в 1773 году.

О великом открытии Франклина знали и в Российской империи. Русские читатели узнали о нем из “Санкт-Петербургских ведомостей” в 1752 году. Первый молниеотвод в России был установлен в Петропавловском соборе в 1786 году.

Но история полна сюрпризов. И Россия, где величайшее открытие века – громоотвод – было официально применено гораздо позже, чем в европейских странах, оказалась в этом отношении впереди них.

Молниеотвод на Невской башне

Невьянский железоделательный завод был основан на рубеже веков и выплавил свой первый чугун 15 декабря 1701 года. Завод был построен на средства государственной казны и изначально являлся государственным предприятием. Позже он был передан Никите Демидову, мастеру-оружейнику и слесарю из Тулы.

Начав реконструкцию и расширение завода, Никита Демидов вскоре передал бразды правления своему старшему сыну Акинфию, который на долгие годы стал руководителем Новянского завода.

На Новянском заводе работало 420 опытных специалистов – молотобойцев, доменных и печных мастеров, подмастерьев, кузнецов и других рабочих. Через два десятилетия после ввода в эксплуатацию завод производил гораздо больше чугуна и стали, чем все государственные заводы Урала вместе взятые. Генерал де Геннин, начальник Уральских и Сибирских горных заводов, писал Петру I об Акинфее Демидове: “Такого профессионала трудно найти в заводской работе”.

Поэтому не случайно на Несвинском заводе при Акинфее Демидове были внедрены различные технические новшества: каменная башня с первой в мире своеобразной конструкцией из железных и чугунных балок в растяжках верхних этажей – восьмигранников, первая в России частная химическая лаборатория для исследования руд, крупнейшая в России коллекция руд, башенные часы – куранты с колоколами, молниеотвод. Да, и проводник молнии!

Как и любое современное устройство молниезащиты, молниеотвод Невской башни состоит из трех частей: молниеотвода, молниеотводов и заземления.

Молниеотвод представляет собой вертикальный металлический стержень, на котором подвешена металлическая сфера диаметром тридцать сантиметров и толщиной один миллиметр.

Два с половиной десятка треугольных, полых, заостренных шипов длиной до сорока сантиметров, сделанных из того же металла, что и сфера, были когда-то плотно прикреплены к ее внешней поверхности. Шипы и вертикальная ось, выступающие из сферы, служили заостренными стержнями для притягивания молний, ударяющих в башню. Молния ударила в башню и разрушила многие шипы, а некоторые из них, сохранившиеся частично или полностью, имеют оплавленные отверстия.

Шар, или солнечный шар, как его называли раньше из-за шипов, крепился к вертикальному металлическому шесту через отверстия в его нижней и верхней части. Этот шест также служил осью для двухметрового флага – метеорологического флюгера, который располагался под шаром.

Согласно спектральному анализу, вертикальный стержень и гнезда, крепящие к нему солнечный шар, содержат совершенно одинаковое количество примесей – кремнезема, хрома, марганца и никеля. Состав железного флага-утеплителя и шара с шипами также содержит одинаковое количество этих элементов. Из этого можно сделать вывод, что флюгер и солнечная сфера были изготовлены и установлены на вертикальной оси в одно и то же время.

Об этом свидетельствует и то, что на оси, выступающей более чем на полтора метра над шпилем башни, нашлось место для флюгера-флага (высотой семьдесят два сантиметра) и солнечного шара (диаметром около 30 сантиметров).

Металлическая ось, на которой вращается флаг флюгера и рассыпается солнечный шар, нижняя и средняя части которой прочно вставлены в прямоугольные отверстия в двух поперечных горизонтальных металлических балках. Эти балки проходят внутрь стены башни и закрепляют ее. Внутри этой стены находятся вертикальные металлические стержни, которые образуют каркас башни.

Без каркаса башня была бы разрушена, поскольку вибрации поперечных балок во время вращения брашпиля привели бы к расшатыванию стен, толщина которых равна только длине кирпича башни, или около трети метра.

Остов шпиля соединен с продольными металлическими стержнями – планками, вмонтированными в стену башен и четверика, проходящими под землей под башней. Многочисленные железные планки, расположенные через равные промежутки на внутренних стенах, свидетельствуют о наличии этих планок.

Башня была исследована кандидатом технических наук В. М. Слукиным в 1978 году. Используя современные геофизические методы и передовые приборы, он выявил аномалии, которые позволили ему предположить, что вдоль западной стены башни Четверик проходят вертикальные металлические прутья.

A. I. Саканцев, смотритель новянской башни, считает, что балконы соединены с землей, то есть заземлены, хотя ни снаружи, ни внутри не видно металлических проводов.

Вывод очевиден: без хорошей молниезащиты и заземления башня не раз могла быть разрушена ударом молнии. И молния ударила в него не один раз. Об этом свидетельствуют многочисленные следы ударов на поверхности мяча – солнца и шипы. Даже самые простые расчеты показывают то же самое.

Известно, что башня была уже построена и даже наклонена, когда академик И. Г. Гмелин в августе 1742 года посетил фабрику в Новянске. Краткое описание кривой башни было включено в его книгу I. Г. Гмелин. Г. Гмелин в своей книге “Путешествие в Сибирь”, изданной на немецком языке в Геттингене в 1752 году.

Однако предполагается, что башня была построена раньше. В рукописной книге генерала де Геннина “Описание заводов Урала и Сибири”, законченной в первые месяцы 1735 года, есть чертеж (“план – пропект”) Несвинского завода, на котором изображена каменная башня с четвертью, тремя этажами и шпилем на западном конце плотины.

Проанализировав имеющиеся документы и данные и сравнив чугунную композицию балконов башни с найденной в Несвинске чугунной плитой, на которой указана дата отливки (1 января 1725 года), можно считать, что Несвинская башня была построена в 1721-25 годах, а художественная металлоконструкция – балконы, часы-куранты и флюгер с гербом – изготовлены в 1725-32 годах.

В книге В. П. Ларионова “Защита жилых и промышленных зданий от молнии” приводятся следующие данные: на Урале бывает 20-30 грозовых дней в году, а на квадратный километр территории приходится около четырех ударов молнии в год.

Используя эти данные и зная размеры башни в Новянске (ее высота 57,6 м, ширина основания 9,2 м), а также учитывая, что это самое высокое здание в Новянске, легко подсчитать, что за последние 300 лет молния ударила в нее более 150 раз. Даже одного удара было бы достаточно, чтобы разрушить башню, если бы она не была защищена хорошим молниеотводом.

Это знали первые Демиды – Никита и его сын Акинфий. И как они могли не знать. Акинфий Демидов лично распорядился отправить в Москву из Несвинска “сибирское дощатое железо” для покрытия шпиля и двух полуглавий Меншковской башни Московского Кремля, которая была сильно повреждена молнией в июне 1723 года.

Упомянутые выше средневековые здания в Европе были спасены от ударов молнии благодаря своим необычным конструкциям, созданным случайно или в результате многовековых наблюдений. Не может быть и речи о том, чтобы специально строить специальные молниеотводы.

Молниеотвод на башне в Новянске – это совсем другое дело. Ведь не случайно горизонтальные металлические балки, поддерживающие ось метеорологической башни, были установлены одновременно с кирпичной башней, и металлический брус был расположен вдоль всей башни, сверху донизу, не просто так, верно?

Однако многие вопросы остаются. Кто предложил установить громоотвод на Невской башне? Кто его установил? Были ли чертежи громоотвода?

Если бы на эти вопросы можно было ответить, то можно было бы уверенно и решительно заявить, что Акинфий Демидов предшествовал открытию американского изобретателя на четверть века.

Вихрь в бутылке минеральной воды

Любопытный

Вихрь в бутылке минеральной воды.

Поместите только что открытую бутылку минеральной воды в центр проигрывателя, вращающегося со скоростью 78 об/мин. Как и следовало ожидать, в бутылке появятся пузырьки, но если вы бросите в нее немного сахара или другого кристаллического вещества, образуется своеобразный вихрь. Что вызывает этот торнадо и откуда он берет свою энергию?

Оказалось, что.
Порошкообразное вещество способствует выделению углекислого газа, поскольку его молекулы служат центрами для образования газовых пузырьков. Пузырьки в основном появляются в середине потока, особенно если туда бросают порошок, потому что давление в середине ниже, чем на краю. Пузырьки придают воде, прилегающей к оси, дополнительную “плавучесть”, и она начинает подниматься вверх. На его месте на дне другая вода течет радиально к центру, и вращение концентрируется в центре. Скорость вращения увеличивается – образуется “торнадо”.

Цветовой эффект Пуркинье

При слабом освещении синий цвет иногда может казаться ярче красного, но при хорошем освещении разница в их яркости часто бывает противоположной. Почему относительная яркость красного и синего цветов зависит от интенсивности света?

Оказалось, что.
Когда свет сильный, зрение обусловлено колбочками сетчатки, тогда как при слабом свете оно обусловлено палочками. Их спектральная чувствительность различна. Колбочки бывают трех типов, каждый из которых чувствителен к одному из трех цветов: синему, желтому и красному. Тычинки наиболее чувствительны к зеленому свету (их максимальная чувствительность составляет 0,5 мкм) и гораздо менее чувствительны к красному свету. При наблюдении красного и синего цветов, когда яркий вначале свет в комнате постепенно тускнеет, зрительный механизм переключается с “колбочкового света” на “палочковый свет”, и относительная чувствительность глаза к красному и синему цветам резко меняется.

В 1752 году. Франклин написал о своих исследованиях в Королевское общество в Лондоне, но ответ был, мягко говоря, сдержанным. Франклин опубликовал эти письма в своем ежегодном альманахе Poor Richard’s Almanac, издателем которого он был на протяжении многих лет, а позже выпустил отдельную книгу под названием Experiments and Observations on Electricity Conducted in Philadelphia in America by Benjamin Franklin. Книга была переведена на немецкий и французский языки и продавалась по всему миру. По всей Америке и Европе, включая Россию, ученые и любители повторяли эксперименты Франклина, а металлические шесты, с которых во время грозы летели искры, на некоторое время стали самым популярным развлечением.

Кто изобрел громоотвод – Когда он был изобретен?

Согласно статистике, каждый день в Землю ударяет 45 000 молний, сопровождаемых 8 миллионами разрядов. Нетрудно подсчитать, что каждую секунду в атмосфере происходит примерно 100 электрических разрядов. Тит Лукреций Кар, поэт и философ I века до н.э., описал это явление в своей поэме “О природе вещей”:

Сначала лазурное небо потряс гром.

Ибо, летая высоко в бесплотном пространстве,

Облака раздуваются там противными ветрами.

Но как образуются грозовые тучи? Почему гром следует за молнией, а не наоборот? Как молния может вызвать пожар или убить человека или животное? Люди смогли получить ответы на многочисленные вопросы о “небесном огне” почти два тысячелетия спустя.

В древние времена люди считали падающее с неба пламя, сопровождаемое ужасным ревом, проявлением Божьего гнева. Большинство политеистических религий имели в своем пантеоне особого бога, который отвечал за гром и молнию. Иногда, как в Древней Греции и Риме, эта функция возлагалась на верховное божество. Люди рассчитывали на милость богов молнии, приносили богатые жертвы и совершали специальные ритуалы, но со временем они поняли, что и сами могут что-то сделать для защиты от молнии. Хотя самые ранние оборонительные сооружения возникли из легенд, большинство из них основаны на фактах.

Первые громоотводы (неправильное, но более благозвучное название “громоотвод”), возможно, были изобретены в Древнем Египте и использовались для защиты храмов и дворцов. Конечно, гроза была редким явлением в долине Нила, но есть свидетельства того, что египетские моряки позолотили верхушки самых высоких мачт с той же целью.

В Средние века защиту от молнии искали в основном с помощью магических средств. Змеиная кожа, сердолик, лавр, боярышник, омела, ласточкино гнездо под арочной крышей должны были защитить от небесного огня, а император Карл Великий издал закон, предписывающий сажать на крышах зданий растение Iovis barba (шелковица). Однако деревянные дома были гораздо лучше защищены близостью к высокому каменному зданию с металлическим шпилем или церкви с крестом: замечено, что молния выбирает самое высокое здание. Однако для того, чтобы научиться действительно бороться с этим могущественным посетителем, необходимо было понять его природу.

Люди наблюдали электрические и электромагнитные явления с древних времен, и не зря, само слово “электричество” происходит от греческого электрона “янтарь”. Фалес Милетский в 6 веке до н.э. заметил, что кусок янтаря, натертый шерстяной тканью, начинает притягивать мелкие предметы, а если поднести иглу близко к такому наэлектризованному куску янтаря, то можно увидеть маленькие искры. Исаак Ньютон написал об этом явлении в 1716 году: “Искра напоминает мне молнию небольших размеров”. В 1745 году голландский ученый Питер ван Мушенбрук изобрел первый электрический конденсатор, названный в честь места изобретения – лейденской банки. Не потребовалось много времени, чтобы понять, что искра между янтарем и металлом, разряд в лейденской банке и молния – явления одного порядка.

Молниеотвод Кто и когда его изобрел?

Идея, как говорится, повисла в воздухе, поэтому неудивительно, что эксперименты с атмосферным электричеством проводились параллельно в разных странах разными учеными. Между 1721 и 1745 годами по инициативе промышленника Акинфа Демидова в русском городе Новянске была построена башня высотой 57 метров. К сожалению, имя архитектора Невской башни остается неизвестным. Французские ученые Жак Рома и Томас Франсуа Далибар в 1752 году независимо друг от друга провели эксперименты по объяснению электрической природы молнии с помощью воздушных змеев (металлический наконечник змея был соединен проводом с конденсатором).

Однако изобретателем громоотвода многие считают американского ученого и общественного деятеля Бенджамина Франклина. Выросший в бедной семье, Франклин имел не одну профессию. В 1727 году. открыл типографию в Филадельфии и занялся издательской деятельностью, затем основал первую публичную библиотеку в Америке, философское общество, стал главным почтмейстером всех североамериканских колоний, служил послом и принимал участие в разработке американской Конституции.

Проводник молнии Кто его изобрел?

Ж. Дюплесси. Бенджамин Франклин. 1778 г.

Франклин был физиком всего семь лет, но за это время он достиг столь многого, что академии наук многих стран (в том числе и России) сделали его своим почетным членом.

В середине 1740-х годов образованные люди проявляли массовый интерес к экспериментам с электричеством; публичные демонстрации собирали множество зрителей. В 1747 году Франклин посетил лекцию некоего доктора Спенса, который демонстрировал “электрическую машину”. Будущий изобретатель, у которого к тому времени уже были средства и свободное время для своего хобби, был настолько очарован трещащей и искрящейся машиной, что немедленно купил необходимое оборудование и начал проводить подобные эксперименты.

Франклин обнаружил, что если приложить металлический стержень к заряженному проводнику электрической машины, то разряд из проводника вытекает постепенно, без искр и треска. Огни Эльма, которые можно наблюдать во время или перед грозой на высоких тонких объектах, таких как шпили или мачты. Если объект притягивает к себе заряженные частицы при высоком потенциале электрического поля, вместо искрового разряда (молнии) возникает коронный разряд, который не обжигает и не вызывает пожара. Франклин не понимал этого, но его практический ум видел потенциальное применение этого эффекта. Если молния – это то же самое, что электрическая искра, почему бы не использовать заостренный металлический шест для разряда облаков и отклонения опасных зарядов обратно на землю?

Эксперименты с воздушным змеем, аналогичные тем, которые проводили французские физики, убедили Франклина в электрической природе молнии. Было несложно создать устройство, которое оттягивало бы заряд облака на себя, предотвращая тем самым образование полноценной молнии. Если молниеотвод справлялся со своей задачей, он поглощал удар стихии и направлял разряд в землю, не повреждая здания.

Молниеотвод Кто его изобрел?

Опыт Франклина с воздушным змеем. Гравюра XIX века.

Проводник молнии Кто его изобрел?

Огни святого Эльма на мачтах и планширах кораблей.

В 1752 году Франклин написал в Королевское общество в Лондоне о своих исследованиях, но ответ был, мягко говоря, сдержанным. Франклин опубликовал эти письма в своем ежегодном альманахе Poor Richard’s Almanac, издателем которого он был на протяжении многих лет, а позже выпустил отдельную книгу под названием Experiments and Observations on Electricity Conducted in Philadelphia in America by Benjamin Franklin. Книга была переведена на немецкий и французский языки и продавалась по всему миру. По всей Америке и Европе, включая Россию, ученые и любители повторяли эксперименты Франклина, а металлические палочки, разбрасывающие искры во время грозы, на некоторое время стали самым популярным развлечением.

Год спустя Франклин предложил заточить верхний конец молниеотвода, поскольку заметил, что разряд идет от кончика без искр. Он установил на своем доме изолированный железный столб, соединил его проводами с землей и даже включил в цепь звонок, чтобы молния сама предупреждала владельца дома о своем появлении. В 1754 году чешский священник Прокоп Дивис построил в своем саду “погодную машину”. Это был более совершенный молниеотвод, состоящий из более чем 400 земляных железных шпилей высотой около 42 метров. Судьба этого сооружения печальна. Дивис утверждал, что его изобретение способно изменять погоду, и когда сильные морозы уничтожили озимые посевы, фермеры, обвинив священника, уничтожили громоотвод. Но победное шествие “Молниеносной ловушки” было неостановимо.

Кто изобрел молниеотвод Кто и когда изобрел молниеотвод

Молниеотвод Кто его изобрел?

Интерес к изобретению Франклина привел к появлению множества оригинальных конструкций, таких как зонт-молния.

Современный молниеотвод состоит из трех частей. В зависимости от характеристик защищаемого объекта молниеотвод выполняется в виде металлического столба, сетки из проводящего материала или металлической проволоки, натянутой над объектом. Заземляющий проводник большого сечения, токоприемник, отводит заряд к проводнику, который находится в контакте с землей, заземлению. Вокруг молниеотвода существует конусообразная защитная зона с радиусом основания, приблизительно равным высоте молниеотвода, поэтому молниеотвод должен быть расположен как можно выше.

Если молниеотвод установлен правильно, он может перехватить около 99% разрядов молнии. Вероятность попадания разряда внутрь защитной зоны очень мала даже в сельской местности, не говоря уже о городе, где внешняя защита дополняется уравнительными стержнями, соединяющими все металлические строительные конструкции с контуром заземления. Но даже если цель защиты людей и зданий от молнии в целом будет достигнута, перед исследователями природного электричества все еще стоит множество вопросов, таких как защита особо чувствительной электроники и использование энергии молнии на благо человека.

Молниеотвод Кто его изобрел?

Молния над Эйфелевой башней.

Кто и когда изобрел громоотвод?

Различные типы молниеотводов и их крепления конца 18 века.

К 1782 году в Филадельфии было установлено 400 молниеотводов. Крыши всех общественных зданий были увенчаны металлическими штырями, за исключением гостиницы “Французское посольство”, поскольку Франция официально не признает молниеотводы. Во время сильной грозы 27 марта 1782 года молния ударила именно в этот дом. Гостиница была частично разрушена, а живший в ней французский офицер был убит. После этого случая, получившего общественный резонанс, на всех зданиях в Филадельфии были установлены молниеотводы.

Чтобы продолжить отстаивать свою позицию, Виссери нашел сторонника: адвоката Буиссарта, наиболее известного в городе Аррас. Он подрабатывал физиком-любителем и был членом Королевского медицинского общества. Первое, что он посоветовал, это демонтировать хотя бы часть громоотвода. Виссери удалил участок меча, который был прикреплен к вершине и служил токоприемником, но не разрушил всю конструкцию. Горожане уже проявляли беспокойство и недовольство, и конфликт нарастал. После этого Буиссар начал действовать решительно. Он обратился к ученым, в том числе к философу и математику Мари Жан Антуану Кондорсе и метеорологу Луи Котте. Последний посоветовал ему составить меморандум, изложить в нем аргументы в пользу громоотвода, заверить его нотариально и представить Эчевинам в качестве экспертной позиции. Война продолжалась.

Максимильен Робеспьер: адвокат по делу

На этом этапе Буиссар передал дело другому адвокату, Максимильену Робеспьеру. Будущий лидер Великой французской революции принял присягу в Совете Артуа и практиковал там в 1780-х годах. Не очень активно – не более 25 дел в год в самые плодотворные периоды, но достаточно долго.

5.jpg

Почему Буиссар так поступил? Во-первых, он мог опасаться обвинений в предвзятости: он фактически выступал в качестве научного эксперта по делу, составляя меморандум. Во-вторых, возможно, что Буассар рассчитывал на ораторский талант Робеспьера, которым Робеспьер, безусловно, обладал, и предоставил своему молодому коллеге весь собранный им материал.

Планируя свою защиту, Буиссар хотел противопоставить научный подход и подход юристов, которые не прислушивались к доводам ученых. Робеспьер принял это решение по-своему. Озабоченный тем, что юристы не захотят быть “номером два” после ученых, он построил свою защиту на том, что и физика, и право основаны на фактах. Представляя данные, собранные Виссери и Буиссаром, он настаивал на том, что молнии не причинили никакого вреда. Робеспьер не скрывал, что среди ученых были случаи смерти во время экспериментов с электричеством; в частности, так погиб Георг Вильгельм Рихман, научный сотрудник Российской академии наук. Но эта смерть не имеет никакого отношения к громоотводам. В конце концов, Совет Артуа вынес решение в пользу Виссери, позволив ему сохранить громоотвод. А Робеспьер получил не только местную, но и национальную известность: именно его дело стало знаменитым.

Виссери торжествовал, и еще год своей жизни (он умер в 1784 году) он относился к громоотводу с благоговением. Он даже упомянул его в своем завещании, выделил специальную сумму на его содержание и обязал своих наследников держать громоотвод в конструкции дома. Это, надо признать, очень осложнило жизнь его потомкам.

Решение Совета Артуа не убедило жителей Сент-Оноре в безопасности громоотвода. Когда наследники попытались продать дом, никто не захотел его покупать. Именно тогда родственники Виссери обратились в Совет Эчевен, надеясь оспорить принятое решение. Совет согласился на повторную инспекцию, точнее, наследники должны были провести ее, а совет должен был ознакомиться с отчетом. За небольшую плату быстро нашлись эксперты: два военных инженера засвидетельствовали, что конструкция молниеотвода была несовершенна. Это послужило разумным основанием для его демонтажа, и дом в итоге был продан.

Читайте далее:
Сохранить статью?