sfw
nsfw

электричество

Подписчиков:
35
Постов:
461
Журнал Природа и люди за 1907 год.
l и ЛЮДИ.
М 26—1097
о б ъ иаумитсль-номъ могуществе новейшей техники, какъ колос сальные б р о п о-носцы, поражаю-щ!е взоръ споим ь велнч1емъ и стройностью. Ря-домъ съ этими железными колоссами человекъ, создавшей пхъ, нагнется таким’ь ничтожиымъ, такимъ маленькими, безпомощ-нымъ.. И именно эта
№ 26—1907
ПРИРОДА
I къ роскошно убранному об*денному столу. Начинается об’Ьдъ; но вы не видите ни горничныхъ, ни клакеевъ; ни одна живая душа не ирислуживаетъ, [гза столомъ, а между т*мъ вс* ваши желашя преду-1 преждаются. Блюда сами, словно по волшебству, по-| являются возл* васъ на особой
Обложка этого номера.
Ну или другого, не важно.

Свечения в небе

«Спрайт», «эльфы», «синие струи» — такими странными полумистическими названиями учёные окрестили самые редкие атмосферные явления нашей планеты. Загадочные плазменные свечения, живущие тысячные доли секунды и простирающиеся на сотни километров. Увидеть этих атмосферных призраков практически невозможно: настолько они редки и стремительны. Их мир находится так высоко над землёй, что граничит с ближним космосом, а природа — не изучена до конца. Но они вполне реальны и по-настоящему прекрасны.
Веками люди замечали высоко в небе загадочные свечения — красивые, почти божественные, иногда жуткие и пугающие. В былые времена их приравнивали к проискам нечистой силы или к божественному назиданию бренному
человечишке, отчего маститые учёные мужи не желали тратить время на суеверные глупости и попросту их игнорировали. Лишь во второй половине XX века учёные заинтересовались ими по-настоящему.
Некие субстанции, похожие на лучи, бьющие в пространство, шары, фонтаны и рассеивающиеся кольца света иногда наблюдали пилоты и космонавты, но редкость и мимолётность подобных явлений становились непреодолимым препятствием на пути изучения их природы. Нередко их и вовсе принимали за НЛО.
Впервые зафиксировать одно из явлений (предположительно это были спрайты) удалось лишь в 1989 году, и то случайно. 6 июля физики из Миннесотского университета (США) тестировали новую аппаратуру — высокочувствительную камеру для изучения звёздного неба. По чистой случайности в объектив попали странные воронкообразные вспышки, порождённые далёкой грозой. Они длились всего миллисекунды, но масштабность неизвестных науке явлений потрясала воображение — каждый сполох простирался как минимум на 30 км. Те мгновения стали началом масштабной охоты за небесными призраками.
Первые чёткие изображения атмосферных огней удалось получить лишь полтора десятилетия спустя — в 2005 году — с помощью специальной камеры со скоростью съёмки 5000 кадров в секунду. По мере накопления фактического материала выяснилось, что свечения не однотипны, их можно классифицировать. Так учёные открыли медузообразные шары «спрайты», напоминающие голубоватые лучи «синие струи (джеты)», красные фонтаны «тайгеров» и эфемерные кольца «эльфов».

Обязательное условие возникновения атмосферных огней — сильные грозы. Большинство их них наблюдается в мезосфере на высоте 50-130 км, тогда как обычные молнии практически никогда не «забираются» выше 16 км. Не говоря уже о том, что высотные плазменные свечения поистине огромны. Живя доли секунд, они могут вырастать до сотен километров — в десятки раз длиннее линейных молний. Они удивительны хотя бы тем, что их нельзя причислить ни к молниям, ни к полярным сияниям. Это явления совершенно иной природы.
Давайте обратимся к терминологии. Что такое молния? Это высокоэнергетический искровой разряд, горячий и разрушительный. Полярное сияние — это низкоэнергетическое свечение верхних слоёв атмосферы, возникающее при взаимодействии магнитосферы Земли с частицами солнечного ветра, потоком заряженных частиц, испускаемых Солнцем.
Обычная молния может запросто убить человека, а вот полярное сияние сможет навредить разве что сопутствующей космической радиацией, от которой обитателей Земли благополучно защищает магнитное поле, окружающее нашу планету словно щит. Рассматриваемые же явления в корне иные. Грубо говоря, атмосферные огни относятся к высотным молниям, хотя на деле таковыми не являются. Разница между ними такая же, как между декоративной плазменной лампой и дугой сварочного аппарата. Они, как и полярные сияния, являются разрядами холодной плазмы. Но в отличие от Aurora Borealis (северное сияние), их можно наблюдать в любой точке земного шара, и возникают они не под воздействием лучей извне — их порождает сама планета.
«Принято считать, что погодные явления, которые мы ежедневно наблюдаем, и процессы, происходящие в верхней части атмосферы, существуют сами по себе, — говорит сотрудник НАСА Карен Фокс. — Существование высотных молний доказывает, что обе околоземные сферы взаимосвязаны, и ещё предстоит выяснить, как между ними происходит обмен энергией».

Спрайты

Исторически спрайты стали первыми пташками будущей плеяды плазменных атмосферных свечений. Спрайты (от англ. sprite — «фея») представляют собой колоссальные шарообразные потоки ионизированной плазмы, возникающие над грозовыми фронтами и направленные вертикально вверх. Внешне они выглядят как вспышки красно-оранжевого или синего сияния, разделяющиеся на «тело», многочисленные нижние «ответвления» и направленные вверх короткие «свечи». Из-за этого их иногда сравнивают с медузами, разбросавшими по небу свои изящные щупальца. Красные спрайты, лишённые шарообразного утолщения, иногда называют «тайгерами», но это не совсем соответствует действительности. Тайгеры обычно возникают на меньших высотах, отличаются по светимости и имеют иное внешнее строение.

Спрайты обычно появляются группами, образуя кольцевые скопления, и совершают «танцующие» движения вниз-вверх, из-за чего их и назвали в честь фей — игривых светящихся существ, которые, если верить старым преданиям, любили собираться на полянах и плясать, устраивая сложный хоровод.
С земли спрайты обычно кажутся небольшими цветными огоньками в небе, на самом же деле они огромны. Высота и дальность, на которых становится возможным наблюдение огней, искажает реальный масштаб их величия. Даже самый скромный спрайт имеет 60 км в длину и 100 км в диаметре.

До недавнего времени изучение плазменных медуз было возможно только при помощи камер на вершинах гор, но полученные данные были скудны и ненадёжны. Сегодня необходимое оборудование размещено на МКС, что позволяет без помех наблюдать за огромными вспышками, вырывающимися из облаков. С помощью ASIM (монитор атмосферно-космических взаимодействий) Европейское космическое агентство надеется найти закономерности частоты появления спрайтов и наконец понять их природу.

Эльфы

Нередко спутниками спрайтов на небе становятся эльфы. Не стоит обманываться этим названием, оно было придумано спустя много лет после того, как мир перестал верить в чудеса. «Эльф» — это вольная транскрипция ELVES, Emission of Light and Very Low Frequency perturbations due to Electromagnetic Pulse Sources, что в буквальном переводе означает «излучение света и очень низкочастотные возмущения из-за импульса от электромагнитного источника». Вот такие они, современные сказки.
Ионосферные эльфы представляют собой расходящиеся кольца красноватого свечения, распространяющиеся подобно кромке ударной волны. Они появляются вокруг спрайтов и особенно мощных штормов на высотах, превышающих 100 км. Их жизнь мимолётна — всего несколько миллисекунд.
Учёные считают, что механизм их свечения связан с излучением возбуждённых молекул азота, которые получают энергию от электронов, ускорившихся из-за разрядов в нижележащем шторме. Что их связывает со спрайтами и существует ли какая-то закономерность их сосуществования — пока неясно.

Синие струи

Ещё один феномен — синие струи (blue jets). Они также образуются в процессе вытягивания электронов из грозовых облаков, но, в отличие от спрайтов, для возникновения которых требуется долгий медленный ток, джетам необходим более мощный направленный импульс. Из всех плазменных эффектов синие струи образуются ниже всех, непосредственно над грозовыми тучами. Рождаясь в активных штормовых центрах, струи поднимаются на высоту 40-50 км со скоростью около 100 км/с, где начинают постепенно рассеиваться и затухать. «Живут» они дольше, чем спрайты, но и наблюдаются реже, что существенно усложняет их исследование. Доподлинно не известно, являются ли они формой высотных молний или плазменными мезосферными явлениями. Учёные склоняются в пользу последних, но доказательства этому ещё предстоит найти.

Стивы

Знания об атмосферных огнях пока крайне скудны. Очередное доказательство тому — недавнее открытие нового типа излучения. В 2017 году Крис Ратцлафф, член любительской группы исследователей полярных сияний Alberta Aurora Chasers, наблюдал нетипичные светлые полосы на ночном небе. Крис и его соратники посчитали, что этот эффект вызван положительно заряженным полярным сиянием, и называли его «протонные дуги».

Когда фотографии любителей попали в руки профессору физики из Университета Калгари (Канада) Эрику Доновану, выяснилось, что за непримечательным на первый взгляд росчерком на фоне звёзд скрывалось неизвестное науке явление. С помощью данных спутника Swarm Донован выяснил, что свечение было вызвано 25-километровой лентой раскалённого до 3000 С газа, находившейся на высоте 300 км и двигавшейся со скоростью 6 км/с. В отличие от своих стремительных собратьев, оно может длиться более часа и носит сезонный характер, появляясь преимущественно с марта по сентябрь. Открытие получило название «Стив» от сокращения Strong Thermal Emission Velocity Enhancement (с англ. «высокотемпературное ускоряющееся излучение»). Точнее, наоборот. Сухая научная аббревиатура была позже искусственно подогнана под оригинальное название, данное явлению первооткрывателем. Ратцлафф же окрестил свечение Стивом в шутку, процитировав мультфильм «Лесная братва», где герои сталкиваются с чем-то неизвестным и решают дать ему имя «Стив».

Само существование этих внешне простых мимолётных призраков может изменить представление науки об атмосфере и электромагнитных явлениях нашей планеты. Земля — это не просто намагниченный кусок скалы, покрытый слоем газовой смеси. Это практически живой организм, мир сложных фундаментальных взаимодействий, длящихся доли мгновений, но существующих миллиарды лет. Даже при нынешнем уровне развития технологий учёные узнали о плазменных атмосферных свечениях очень мало. Практически ничего. Прямо сейчас у нас над головой происходят удивительные явления, доказывающие: если что-то кажется «слишком простым», значит, мы в этом ещё ничего не понимаем.

 Что нужно, чтобы погрузить мировой финансовый центр и самый крупный город США на целые сутки во власть анархии? Рецепт довольно прост: 2 почти одновременных удара молнии, щепотка халатности, пара капель нерасторопности, ещё один контрольный удар молнии и всё это крепко замешать с большим количеством нерешённых социальных проблем. Заинтригованы? Тогда мы отправляемся в жаркое лето 1977 года. Нью-Йорк. Ночь страха начинается.

 Какая вероятность того, что в ЛЭП ударит молния и вызовет её отключение? 1% А какова вероятность, что одновременно с этим молния ударит в другую ЛЭП? 0,01% А вероятность, что через 10 минут молния ударит в третью ЛЭП? 0,0001% 1 на миллион, проще говоря событие почти невероятное. И тем не менее такое редкое явление произошло вечером 13 июля 1977 года в Нью-Йорке. 

 В 20:37 два удара молнии вызвали отключение ЛЭП от подстанции Buchanan South, и ЛЭП к электростанции Индиан Пойнт. Редкое, но тем не менее не то чтобы страшное явление. Сами по себе удары молний не являются чем-то необычным и защиту от них давно продумали. Грозотросы протянутые на вершинах опор и изолированные от них, должны защитить от прямого попадания в проводники или опору ЛЭП. Но даже если молния не попадёт в саму ЛЭП наведённые токи от молнии могут вызвать перегрузку, а молния может выдать миллион ампер за миллисикунды. Поэтому из-за выросшего значения тока в ЛЭП она может отключиться релейной защитой для предотвращения повреждения электрооборудования. При этом энергетики не дураки и так как воздействие молнии, как и некоторых других видов замыкания, кратковременны, то незачем держать ЛЭП выключенной до осмотра персоналом и можно попробовать её включить через несколько десятков секунд повторно - если получилось, то работаем штатно, не вышло - релейная защита отключит вновь и тогда уже высылаем на осмотр людей. Поэтому автоматика повторного включения (АПВ) применяется почти везде в сетях высокого напряжения. Проблема в том, что в обоих случая АПВ отработало частично.

,Нью-Йорк,нью йорк,Америка,блэкаут '77,электричество,авария,Истории,Реактор познавательный,Cat_Cat,vk,интернет


 Обе ЛЭП были двухцепными - т.е. состояли из двух независимых групп проводников, подвешенных на одной опоре. И вот из-за плохого обслуживания выключателей АПВ смогло включить обратно на этих ЛЭП только по одной цепи. Причём из-за особенности установки выключателей была излишне отключена ещё и одна линия, идущая на запад и её АПВ тоже не смогло включить обратно. По этим трём линиям суммарно протекала мощность порядка 1,5 ГВт и теперь она легла на оставшиеся в работе линии. Это вызвало нагрев проводов и их провисание из-за термического расширения. 

 Всего энергосистема Нью-Йорка потребляла 6 ГВт мощности, из них 3 ГВт генерировались на электростанциях внутри города. Из-за потери половины ЛЭП питающих с запада вся нагрузка легла на северные линии, причем операторы почему-то 20 минут не замечали их перегрузки. А потом, в 20:55, случился добивающий удар - ещё одна молния обесточила одну из линий, идущих с севера, и вновь из-за неисправности выключателей АПВ не смогло её включить обратно. Теперь по одной единственной ЛЭП на север протекало 2 ГВт мощности, что сильно превышало предельно допустимые параметры. При этом всё усугубилось тем, что на одной из электростанций из-за неисправности в этот момент вынуждены были остановить генератор в 400 МВт. Только теперь диспетчеры наконец сообразили, что в энергосистеме творится что-то не то и выдали оператору энергосистемы Нью-Йорка -  фирме Con Edison - приказ отключить 1,5 ГВт нагрузки, чтобы снизить перегрузку линий и избежать худшего развития ситуации. Но если диспетчер понимал под этим мгновенное отключение, то работники Con Edison в соответствии с инструкциями начали её постепенное отключение очередями в условиях, когда в энергосистеме уже наступает катастрофа. 5 минут спустя - в 21:19 из-за провиса и перехлестывания проводов возникакет КЗ и отключается последняя питающая линия с севера. Худшее произошло.

 Следующий процесс имел лавинообразный характер - из-за дефицита мощности в 2,5 ГВт началось резкое снижение напряжения в сети из-за чего снизилась производительность питающих насосов электростанций - из-за этого снизилась выработка электроэнергии турбогенераторами - из-за этого ещё больше снизилось напряжение - из-за чего ещё больше снизилась производительность питающих насосов электростанций... Это явление называется лавиной напряжения. И за следующие несколько минут она похоронила всю энергосистему - в 21:27 последние генераторы ТЭЦ остановились, оставшиеся линии, связывающие Нью-Йорк с энергосистемой страны, из-за перегрузки отключились и город, который никогда не спит, погрузился в кромешную тьму. Из-за того, что даже диспетчеры не вполне понимали, что точно произошло, а связь без электричества не работала, никто не мог ни разобраться что делать, ни скоординировать усилия. Попытки восстановить электроснабжение будут предприниматься всю ночь, но успех будут иметь очень ограниченный.

 Будь это другое время, то второй половины заметки и не было бы. Но это конец 70х в США и поэтому город был обречён. К концу 70х США из сияющего града на холме превратился в зловонную клоаку. Они проигрывали Холодную войну - Вьетнам стал символом того, что америка теряет лидерство. Экономика в кризисе, до 40% населения безработные, из-за чего социальные проблемы до этого заметаемые под ковёр усугубились до крайности. Отмена сегрегационных законов так и не смогла интегрировать негров в общество штатов. Без нормального образования у них не было шансов на получение хорошей работы, а потому они были на самом дне. Негритянские гетто мало отличались от любого другого бедняцкого района, только воспитывали не ненависть к зажравшимся воротилам бизнеса, а ненависть к зажравшимся белым. Хотя многие белые жили ничуть не лучше и проблемы их были очень схожи. Нью-Йорк же, как истинное сердце Америки, стал средоточением всех пороков общества. Город захлёстывала преступность, а сводки криминальных новостей подчас мало отличались от сводок из Нама. Днём улицами города правила безнадёга, ночью страх. Просто посмотрите ещё раз фильм “Таксист” Скорцезе, чтобы почувствовать эту атмосферу. 

 А когда в городе погасли все огни порядок, и так относительный, окончательно исчез с его улиц и их захлестнула паника. Сотни и тысячи людей оказались заперты в лифтах, застряли в туннелях подземки или не могли найти пути в тёмных лабиринтах зданий. На улицах творился полный хаос, люди и машины пытались в полной тьме передвигаться по городу. В этом хаосе пытались работать медики скорой помощи и пожарные, но их усилия были слишком ничтожны, так как единственная сила, что могла удержать город от сползания в анархию - полиция -  не могла ничего сделать. Пара тысяч копов должны были удержать десятки тысяч обозлённых горожан от буйства. Ибо почти сразу после блэкаута на улицу выплеснулись те, кто не боялся ночной тьмы, а скорее считал её благом - марадёры и бандиты. Толпы их шныряли по городу грабя магазины, прохожих и друг друга. Пока одни неслись домой унося награбленные телевизоры и магнитофоны, другие уносили ноги, зажимая ножевые раны. Драки среди грабителей, были повсеместны. Стрельба, ругань, крики о помощи - то, что было обычным для неблагополучных районов теперь было везде на Манхэттене. Многочисленные пожары, устроенные грабителями, доканчивали апокалиптичную картину происходящего.

 Лишь к утру следующего дня относительный порядок начал возвращаться на улицы города, но грабежи продолжались ещё как минимум сутки. Жителям города предстала картина, как будто по Нью-Йорку прокатилась маленькая война. Тысячи магазинов были разграблены, на улицах было много разбитых и повреждённых машин, некоторые кварталы сильно пострадали от огня. Ущерб от “ночи страха”, как её метко окрестили журналисты, составил от 300 миллионов долларов до миллиарда (в нынешних ценах это от 1 до 4 миллиардов долларов). Полиция сумела задержать порядка 4 тысяч грабителей, но это были лишь крохи от их реального числа. Эта ночь стала громкой пощёчиной для американцев, став источником вдохновения для многих творцов. 

 Тем не менее выводы из аварии были сделаны, причём не только в США, но и у нас. И если в части причин аварии они были схожи: халатность при обслуживании, нерасторопность персонала Con Edison и недопонимание с диспетчером, а также редкое сочетание попаданий молний. То вот в выводах о мерах по предотвращению подобных ситуаций были диаметрально противоположны, отражая совершенно разные философии построения энергосистем. Нет, в том, что оборудование выключателей и АПВ надо осматривать чаще, чем раз в год, никто не сомневался, но даже самое надёжное оборудование может отказать и стоит быть готовым к худшему сценарию - борьбе за живучесть энергосистемы. Американцы решили просто залить проблему деньгами и усилить сеть - больше линий богу линий, генераторы для трона из генераторов. Чем больше линий и чем больше генераторов, тем больше шанс, что отказ нескольких из них не приведёт к серьёзным последствиям. И это сработало и следующий блэкаут произойдёт лишь через 26 лет. В СССР же считали такой подход слишком затратным, да и от коренной причины он не избавлял - медленное время реакции на аварию. Советский же подход с установкой средств автоматики, которые были способны выявить аварийные режимы и без участия диспетчера подействовать на их ликвидацию мог просто не дать аварии развиться до блэкаута. Тем не менее даже такой подход не может на 100% исключить вероятность развития аварии, так как абсолютно отказоустойчивых систем не существует, особенно столь сложных, как энергетические. А потому можно лишь максимально снизить риски возникновения аварии, но не полностью от неё обезопаситься.
_______________________________________
Автор: Владимир Герасименко
грпм: *прпстп гремит*
БАБУЛЯ:

БЫСТРЕЕ ВСЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО!,бабуля,гром,электричество
Здесь мы собираем самые интересные картинки, арты, комиксы, мемасики по теме электричество (+461 постов - электричество)