Когда изобрели громоотвод. Громоотвод (история изобретения)

Ошибка патера Дивиша

Громоотвод, или систему молниезащиты и заземления, изобрели русский академик Ломоносов и президент США Франклин. Так думают многие, и ошибаются.

Крестьянский сын Вацлав Дивишек родился в 1698 г. в южной Чехии. Грамоту познавал у приходского священника, потом в школе ордена премонстратов. В 1720 г. Вацлав закономерно дал монашеский обет, поступил под покровительство Святого Норберта, получил новое имя Прокоп Дивиш и был в 1726 рукоположен в сан. Совершенствовался в теологии и философии в монастыре, постигая законы божии и естествознание, преподавал, молился, в 1733 защитил диссертацию на степень доктора теологии. В 1737 получил назначение приходским священником в село Пржиметице, где и провёл почти 30 лет в служении богу и занятиях вполне земных, в единении неоднонаправленных идеологий религии и науки.

Управление приходским хозяйством побудило патера Дивиша построить здесь несколько водопроводов.

Обратив внимание, как звуки органа воздействуют на человека, его душевное и духовное состояние, решил создать нечто столь же мощное, но доступное в любой сельской церкви. Сделанный им «Denis d’or» - Золотой Дионис, или Золотой Дивиш - имитировал голоса музыкальных инструментов и даже человека, и возбуждал восторг и благоговение слушателей на концертах и богослужениях. У этого синтезатора было 14 клавиатур и металлические струны. Каков он был технически, неведомо теперь ни науке, ни религии, ибо и Денисдор, и его чертежи исчезли. Известно только, что струны возбуждались, будучи подключенными к источнику электрического заряда.

Электричеством Дивиш увлёкся в 1740-х, поддавшись влиянию модного в обществе увлечения натиранием янтаря шерстью, построил электрофорную машину и экспериментировал с электричеством, накопленным в лейденских банках. В салонах знати демонстрировались тогда любопытные опыты, и однажды некий профессор заряжал предметы, они эффектно рассыпали потоки искр. И вдруг перестали. Оказалось, это Дивиш спрятал в своём парике десятка два острых железных гвоздей и, наклоняя голову к заряженному телу,электричество «вытягивал» на себя. Шутил так.

А всерьёз он, сельский житель, мечтая повысить урожайность, электризовал от лейденских банок горшки со всходами, и они прорастали быстрее. Патер ошибался, решив, что это воздействие электростатического поля - просто для удобства наблюдения он растения выставлял на свет, который и стимулировал рост.

Он пытался лечить ревматизм и паралич при помощи электрических разрядов от того же лейденского конденсатора, о чём написал в книге «Волшебство природы». Между делом, электрошоковый эффект подал ему идею электрического забора - подвешенного на изоляторах и подсоединенного к конденсатору провода. Такие ограждения применялись потом во время войн, а в мирное время - в качестве электропастуха. До электрошокера, правда, не додумался - его изобрели только через 200 лет.

Вкопал рядом с церковью шпиль, чтобы «вытягивать» из грозовых облаков электричество, накапливать его, и из своих прихожан бесов выгонять этой божественной энергией. Что божественной - Прокоп был уверен - ведь недаром светящиеся пучки и кисточки сначала наблюдали на церкви Святого Эльма, и он их видел в электрически напряжённой предгрозовой атмосфере на башне в своём подворье. Да и сам покровитель ордена премонстратов, одного из наиболее аскетических, стал на Путь как раз благодаря молнии. Как-то Норберт, тогда ещё далеко не святой, ехал на очередную пирушку. Вдруг перед ним ударяет молния, он падает с коня и слышит глас божий: «Отступись от злого и начни делать добро!». Ну, он и начал.

Потом Дивиш заметил, что молнии попадают в шпиль - и минуют башню церкви, начал думать, как из облаков превентивно вытягивать электричество, чтобы предотвращать разряды и возникновение грозы вообще. И ведь придумал, вспомнив шутку с гвоздями в парике: собирать его, как в лейденские банки, в металлические коробки с железными опилками, через которые проходили 400 острых металлических шпилек. Молниеприемник этой «метерологической машины» представлял собой горизонтально установленную на столбе высотой 41,5 м железную двенадцатиконечную крестообразную конструкцию с этими коробками на концах. Растяжки к шесту в виде трёх железных цепей служили одновременно токоотводами и, что важно, соединялись с трёхметровыми анкерами, закопанными на 6 метров.

Патер задачи защиты зданий от грозы не ставил. Он думал, что машина просто будет разряжать облака и управлять погодой, и ошибся. А в действительности изобрёл первый в мире заземлённый молниеотвод.

Это было в 1754 году, вскоре после гибели от молнии соратника Ломоносова - Рихмана.

Дивиш предлагал понастроить «машин» и избавиться от страха перед грозовыми пожарами. Чиновники объявили его шарлатаном. Ошибались не только они - французская Академия наук называла громоотводы дикостью и безграмотностью. Пока страшная гроза в Вашингтоне не сожгла дотла единственное здание, где молниезащиты не было - французское посольство.

Патер и в книге «Descriptio machinae meteorologicae», и в проповедях, и при дворе убеждал, что его изобретение способно менять погоду. Такой пиар оказался неудачным. В засухе и неурожае 1759 г. крестьяне обвинили «машину», якобы вытянувшую всю влагу из почвы. Они ошибались, но творение патера Дивиша разрушили.

В тот год Франклин начал заземлять свои молниеотводы.

Прокоп Дивиш был выдающимся ученым-экспериментатором, состоял в переписке с ведущими европейскими физиками. Электрические явления трактовал как борьбу активного, или мужского, и пассивного женского, начал. Под первым подразумевал изоляторы, могущие электризоваться от трения, а под вторым - проводники. И сам боролся - и с косностью общества, и с прихожанами, которые монаха не любили за то, что он их презирал в силу своего несносного характера, и считал недостойными себя.

Он ошибался, конечно. Ведь всё, как в электричестве - плюсов без минусов не бывает. Те, другие, ошибались тоже.

Но он построил громоотвод.

Добавить сайт в закладки

Когда появились первые молниеотводы?

1753 г. Бенджамин Франклин (можете посмотреть на 100-долларовую купюру) изобретает молниеотвод. Он первым продемонстрировал электрическую природу молнии с помощью своего знаменитого "эксперимента с воздушным змеем". Примерно в то же самое время во Франции Далибар подтвердил эту теорию своим экспериментом с металлическим стержнем, электризовавшимся во время грозы.

Жак де Рома также пришел к такому же выводу на основе опыта с воздушным змеем, несколько отличавшемся от змея Франклина: медный провод шел вокруг веревки к земле. Это открытие быстро привело к чрезвычайной популярности молниеотводов. Сначала их начали устанавливать на церковных шпилях, а затем и на других зданиях.

Это увлечение молниеотводами привело к разработке множества оригинальных изобретений, например такому, как зонт с молниеотводом:

1880 г. Бельгийский физик Меллсанс рекомендует защищать здания, покрывая их металлическими проводами, связанными с несколькими установленными на крыше стержнями и надежно заземленными. Это была самая первая "пространственная клетка".
1986 г. После нескольких лет исследований, позволивших лучше понять физические свойства молнии, был разработан новый тип молниеотвода, создающего более сильную ионизацию вокруг наконечника за счет использования электрооборудования, независимого от внешнего источника энергии. Появились первые активные молниеотводы.

Конструктивно молниеотвод устроен довольно просто.

Для внешней молниезащиты необходимы:

Молниеприемник - устройство, перехватывающее разряд молнии.
Тоководы (спуски) - это часть системы молниезащиты, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.
Заземлитель - металлический проводник, заглубленный в почву, обеспечивающий растекание тока молнии в землю.

Т.е. самый простой вариант молниезащиты - это укрепленный на крыше металлический штырь, соединенный тоководом с заземляющим устройством. Но просто штырь на крыше - это неэстетично, хотя дешево, надежно и практично. Но, главное, не очень эффективно.

При всей внешней простоте этого устройства необходимо, чтобы все комплектующие были правильно подобраны и соответствовали тем нагрузкам, которые, может быть, придется выдержать системе.

Молния в фактах и цифрах:

Типичный разряд молнии длится около четверти секунды и состоит из 3-4 разрядов.
Молнии путешествуют со скоростью 56 ООО км в секунду и имеют силу тока в 10-40 тысяч ампер.
Молния часто несколько раз подряд ударяет в одно место: как и любой электрический разряд, она устремляется по пути наименьшего сопротивления.
Прямо сейчас в мире гремят 1800 гроз.
В мире каждую минуту сверкает 6000 молний.
Средняя молния имеет длину 9,5 км.
Температура молнии может достигать 27 770 градусов по Цельсию. Это почти в 5 раз горячее, чем поверхность Солнца!
Средняя гроза путешествует со скоростью 40 км в час.
Обычная стрела молнии имеет диаметр всего около 4 см и бьет она так сильно, что не оставляет видимых следов, повреждая тело внутри.

Греки верили, что жемчуг образуется, когда молния ударяет в море.
Примерно 25% тех, в кого попала молния, погибают. Смертельные случаи обычно результат остановки сердца. После удара молнии в электрических системах организма происходит короткое замыкание, и те, кто выжил, получают серьезные нарушения здоровья, не говоря уже о психической травме: потери памяти и чувствительности, нарушения сна, ослабление слуха, постоянные боли.

В гаданиях этрусков молния на востоке была благоприятным знаком, на западе - неблагоприятным, на северо-востоке - неплохим, на северо-западе - вестником несчастья. Если одежда мокрая, удар молнии повредит вас меньше.

По британским верованиям, от молнии можно защититься лавровым листом. По статистике, мужчин молния убивает чаше, чем женщин (в 6 раз), вероятно, потому, что мужчины больше времени проводят на открытом воздухе. В американский Эмпайр-стейт-билдинг молния ударяет в среднем 23 раза в год. Молнии наблюдаются также на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране. Чаще, чем в другие деревья, молнии попадают в дубы. Этому есть мифологическое объяснение: у древних греков дуб был деревом Зевса, бога-громовержца.

Ударяя в песчаную почву, молния способствует образованию стекла. После грозы в песке можно найти полоски стекла. В Средние века считалось, что церковные колокола изгоняют злых духов. Гром и молния считались дьявольскими происками, и потому во время грозы старались непрерывно бить в колокола. В результате жертвами молний очень часто становились звонари. В самолеты молния попадает в среднем один раз на каждые 5-10 тысяч летных часов. У ацтеков считалось, что молния сопровождает умерших: она расщепляет землю и облегчает путь в ее глубины. В середине XVIII века некоторые европейские дамы носили на своих шляпках молниеотводы, а заземляющая проволока волочилась следом.

На Руси повелителем грома и молний считался Илья-пророк, который раскатывал по небу на громыхающей колеснице. Святой Илья жил в IX веке, и единственным из пророков был живым взят в Царство Небесное. Как обычно, в образе этого святого смешались языческие и христианские верования: прототип Ильи - грозный славянский бог Перун. По русской примете, в грозу нельзя стоять возле коров, так как они притягивают молнию. Многочисленные случаи гибели пастухов тому подтверждение. В разных мифологиях молнию представляли как руку бога, его фаллос или даже как ослепительный свет божественных глаз. Из деревьев, пораженных молнией, делают музыкальные инструменты, приписывая им уникальные свойства

Молнии расчищают небо для полетов космических кораблей. В радиационных поясах Земли существует промежуток, в котором почти нет заряженных частиц благодаря тому, что радиоволны от земных молний отбирают энергию у заряженных частиц и расталкивают их. В результате космические корабли на средней орбите не подвергаются вредному воздействию радиации.

Три молнии на изображении римского Юпитера символизируют случай, судьбу и предусмотрительность - силы, которые формируют будущее. Вероятность увидеть шаровую молнию хотя бы раз в жизни составляет 1:10 000. Люди, в которых попала молния, считались отмеченными богом. А если они погибали, то якобы попадали прямо на небеса. В древности жертв молнии хоронили на месте гибели. А вот как расценивать то, что молния сбила крест с купола собора Смольного монастыря (это случилось в июле 2001 года)? Что его обитатели нагрешили так, что вызвали божественное негодование, или, наоборот, особо прославились богоугодными делами?

Сонник Нострадамуса

Видеть во сне яркую вспышку молнии - значит, что наяву вы получите неожиданное известие издалека.
Если во сне в вас попала молния, то постарайтесь наяву проявить больше сдержанности, так как вас попытаются втянуть в конфликт.
Сон, в котором вы увидели, как с неба спускается шаровая молния, означает вторжение из космоса.
Сон, в котором вы увидели вспышку молнии и услышали удар грома, является предостережением. Возможно, вам следует пересмотреть свои жизненные позиции.

Частота молний в мире

В среднем на Землю приходится 5-6 ударов молнии на квадратный километр в год.
В среднем на территории России приходится 2-3 удара молнии на квадратный километр в год. По статистике, каждый седьмой пожар в сельской местности и коттеджных поселках происходит от попадания молнии.
Молния - одно из самых малоизученных явлений природы. Способов предсказания места удара молнии не существует, так же как и определения вероятности попадания молнии в конкретный объект. Поражение молнией какого-либо конкретного объекта носит вероятностный характер. Поэтому использование любых систем молниезащиты не дает 100% гарантии от попадания молнии. Но использование систем молниезащиты позволяет снизить вероятность поражения молнией и уменьшить ущерб от этого. Но сидеть сложа руки и следовать пословице "гром не грянет - мужик не перекрестится" нельзя. Есть другая пословица - "береженого Бог бережет".

Считается, что молниеотвод был изобретён Бенджамином Франклином в 1752 году, хотя есть свидетельства о существовании конструкций с молниеотводами и до этой даты (например, Невьянская башня , бумажные змеи Жака Рома) .

Описание первого способа защиты от молний появляется в ежегоднике «Альманах Бедного Ричарда». «Способ этот таков, - писал Франклин. - Возьмите тонкий железный стержень (каким, например, пользуются гвоздильщики) длиною достаточною для того, чтобы три-четыре фута одного конца опустить во влажную землю, а шесть-семь другого поднять над самой высокою частью здания. К верхнему концу стержня прикрепите медную проволоку длиной в фут и толщиной с вязальную спицу, заостренную как игла. Стержень можно прикрепить к стене дома бечевкой (шнуром). На высоком доме или амбаре можно поставить два стержня, по одному на каждом конце, и соединить их протянутой под коньками крыши проволокой. Дому, защищенному таким устройством, молния не страшна, так как острие будет притягивать её к себе и отводить по металлическому стержню в землю, и она уже никому не причинит вреда. Точно так же и суда, на верхушке мачты которых будет прикреплено острие с проволокой, спускающейся вниз на палубу, а затем по одному из вантов и обшивке в воду, будут предохранены от молнии» .

Состоит из трёх связанных между собой частей:

молниеприёмник - служит для приёма разряда молнии и располагается в зоне возможного контакта с каналом молнии; в зависимости от защищаемого объекта может представлять собой металлический штырь, сеть из проводящего материала или металлический трос, натянутый над защищаемым объектом.
заземляющий проводник или токоотвод - проводник , служащий для отвода заряда от молниеприёмника к заземлителю; обычно представляет собой провод достаточно большого сечения.
заземлитель - проводник или несколько соединённых между собой проводников, находящихся в соприкосновении с грунтом ; обычно представляет собой металлическую плиту, заглублённую в грунт.

Элементы молниеотвода соединяются между собой и закрепляются на несущей конструкции. Поскольку вероятность поражения наземного объекта молнией растёт по мере увеличения его высоты, молниеприёмник располагается на возможно большей высоте либо прямо на защищаемом объекте, либо как отдельное сооружение рядом с объектом. Радиус защитного действия молниеотвода определяется его высотой и приближенно рассчитывается по формуле:

где h - высота от самой высокой точки дома до пика молниеотвода.

Иногда молниеотвод встраивается в декоративные элементы здания или сооружения (флюгеры , навершия колонн и т. д.).

Одно дело восхищаться сверканием молнии и раскатами грома, зная, что стихия в большинстве своем укрощена и не представляет опасности, особенно в населенных пунктах. И совсем другое – ужас перед грозой древних людей.
Страшный грохот и извержения огня воспринимались, как наказание небесных сил. И люди пытались всякими способами избежать этой кары. Но способов тогда было не так уж много. Можно было попробовать совершать меньше дурных поступков, но проще было принести какую-нибудь жертву, или совершить ряд ритуалов. Гроза стихала. Гнев небесных сил сменялся на милость. Жертвы были не напрасны.
Со временем люди стали замечать, что в одни деревья молнии попадают чаще, чем в другие. Обратили внимание, что, если построить свое жилье рядом с высоким сооружением вероятность попадания разряда уменьшится. Свои наблюдения систематизировали. Накапливался опыт.
В 1706 году в Бостоне в очень бедной семье родился 9 ребенок. Никто не мог предположить, что через несколько десятилетий он станет одним из самых влиятельных людей Америки. Бенджамин Франклин вошел в историю как издатель, журналист, дипломат, писатель, политический деятель. Когда он добился успеха и материальной независимости он смог найти время и деньги для изобретательства. Громоотвод – это одно из многих его детищ. Но именно он помог спасти человечество от многих бед. И помогает до сих пор.
Изучение атмосферных явлений увлекало многих ученых. Проводились публичные опыты, на одном из которых и оказался Бенджамин. Электрическая машина со страшным грохотом извергала снопы искр, что совершенно покорило ученого. Он приобрел все необходимое и продолжил исследования в этом направлении. Так молния была обречена. Острый ум и привычка доводить все до конца не давало ей шансов на победу.
Продолжая опыты, изобретатель прикрепил металлический прут к электрической машине. Он обратил внимание, что электрический заряд стекает с него без треска и искр. Такой разряд не обжигающий и не вызывает возгорания.
Следующий шаг он предпринял вместе с сыном. Они изготовили воздушный змей на конце которого прикрепили небольшой металлический штырь. Змея связали бечевкой с ключом от замка, расположенным у земли. Ключ имел заостренный конец. Свое сооружение они запустили во время грозы. Подняв змея высоко в воздух, они спровоцировали молнию ударить в штырь. Разряд передался по мокрой веревке и образовал ореол вокруг ключа. Так была доказана электрическая природа молнии.
Эти опыты легли в основу изобретения громоотвода. Первый громоотвод Франклин установил на крыше своего дома. Металлический стержень с заостренным концом железной проволокой соединялся с колодцем. В электрическую цепь он включил звонок. В случае удара молнии в комнате раздавался звонок.
Внедрение громоотвода в жизнь не было простым. Бенджамин направил свои изыскания британским ученым в Англию. Они были приняты там более чем прохладно и поддержки не получили. Только во Франции изобретение имело успех. Переводчик трудов Франклина успешно установил у себя это сооружение. Со временем громоотводы стали устанавливать во многих домах США.
Надо отдать должное, что фактически громоотводы пытались использовать задолго до официального признания этого изобретения Б.Франклином. Во Франции, некий Далибар примерно в эти же годы проводил эксперименты с металлическим стержнем и подтвердил изыскания Франклина. А Жак же Рома проводил такие же испытания со змеем. Но использовались они вслепую, интуитивно. Только Франклин доказал электрическую природу молнии.
Громоотвод Франклина представлял из себя:
Приемник молнии. Это устройство, которое перехватывает разряд. Обычно это металлический заостренный стержень, расположенный выше «охраняемых» объектов.
Токоотвод. Обеспечивает транспортировку разряда к заземлителю.
Заземлитель. Металлический проводник, заведенный в почву.
Интересно, что по прошествии стольких лет громоотвод можно описать также. Изменились материалы и технологии, но суть осталась.