Наш легко воспламеняющийся мир

Молниевые разряды замечены при извержении вулканов внутри облака вулканической пыли и газов. Извержение вулкана в Чили 5 июня 2011 года. Фото Reuters

Количество пожаров в летнее время резко возрастает. Виновными являются не только люди (человеческий фактор) или «короткое замыкание», но и естественные (природные) причины, от людей практически независимые. К таковым можно отнести самовоспламенение горючих материалов от ударов молний, выделения и самовоспламенения эфирных масел рядом тропических растений в жаркую погоду, болотных газов (метан, фосфин). Если рядом расположены горючие материалы – сухая трава, ветки, стебли камыша, не исключены и пожары.

Эти причины у всех на слуху, но самовозгорание и самовоспламенение могут происходить и по иным причинам. Например, от скопления миллионов тонн твердых «ледяных» газовых гидратов (клатратов – молекул метана внутри кристаллов льда) на дне морей и океанов при низких температурах и высоком давлении. Метановые гидраты покрывают до 90% дна морей и океанов, весь арктический шельф. На дне Охотского моря они видны невооруженным глазом как инееподобные образования при наблюдении из подводных аппаратов.

При повышении температуры или механическом разрушении гидратов во время установки нефтяных морских платформ гидраты могут подниматься на поверхность и самовозгораться из-за разрядов статического электричества, возникающего при трении клатратов о воду. Такие внезапные газовые выбросы возникают при извлечении кернов породы при бурении нефтяных скважин и приводят к пожарам. Клатраты могут образоваться и в земной коре и быть ответственными за взрывы газа в шахтах, за газовые выбросы с образованием огромных воронок-провалов (как в Якутии).

С другой стороны, молниевые разряды замечены при извержении вулканов внутри облака вулканической пыли и газов, при движении смерчей, ураганов, песчаных бурь, при землетрясениях. Возможны и пожары за счет подземных «молний», возникающих при движении тектонических плит, разломах земной коры.

Статическая электризация имеет место при расщеплении листочков слюды (мозаичные заряды), раскалывании кристаллов. К примеру, при раскалывании кристаллов кварца наблюдается высокая электризация поверхностей и свечение, что хорошо заметно в темноте. Обнаружена и эмиссия электронов с энергиями до нескольких десятков килоэлектрон-вольт, а напряженность поля достигает сотен миллионов вольт на метр.

Древесина, как и ряд кристаллов, обладает пьезоэлектрическими свойствами (В.А. Баженов. Пьезоэлектрические свойства древесины, АН СССР, 1959). А это значит, что в сухую погоду в жарком климате при падении деревьев от действия ветровых нагрузок, разломе и скалывании, растрескивании возможно протекание газоразрядных процессов, электризация, искрение. За счет пьезоэффекта возникает дополнительное стимулирование появления зарядов. Тем более что поверхности скалывания являются свежеобразованными, то есть высокоактивными. Но достаточно ли этого для возгорания?

При раскалываниях твердых тел, подробно описанных в трудах П. Тиссена (Германия), Б.В. Дерягина с сотрудниками (Б.В. Дерягин, Н.А. Кротова, В.П. Смилга. Адгезия твердых тел, «Наука», 1973) доказано возникновение значительных электростатических зарядов.

Напряженность электрического поля в трещинах (поверхностях скола) щелочно-галоидных кристаллов достигает сотен миллионов вольт на метр. Это приводит к электрическим разрядам и возникновению газоразрядной микроплазмы, локальным электрическим пробоям материалов. Во время разрушения диэлектриков возникает кратковременная эмиссия электронов с энергиями примерно 40–50 кэВ (максимально до 100 кэВ), что сравнимо с характеристиками молниевых разрядов – генерацией гамма-излучения (атмосферный гамма-всплеск) с энергией до 250 кэВ. Эти данные получены академиком Александром Гурвичем с сотрудниками из Физического института РАН и Института космических исследований РАН при запусках микроспутников серии «Чибис-М».

В миниатюре подобное происходит даже при разрушении бумаги. Например, специалистам известны эффекты загорания бумажного полотна на бумагоделательных машинах в зоне контакта бумажного полотна с валками и резания бумаги. Происходит это за счет высокой электризации и возникновения электрических разрядов. Схожие процессы имеют место при производстве кинопленок, что приводит к их засвечиванию.

Сухая древесина – хороший диэлектрик. Ее удельное объемное и поверхностное электросопротивления (сосна, ольха, клен, к примеру) близки к показателям таких типичных диэлектриков, как полиэтилен и полипропилен. При сочетании таких характеристик самовоспламенение древесины – не массива, а мелких щепочек, длинных волокон, на сколах-остриях, которые неизбежно возникают при расщеплении древесины при падении, – становится теоретически возможным. Более того, под влиянием повышенных температур в древесине появляются участки отслоения (вспомним тонкие листочки на коре березы), ворсистости, что должно облегчать эти процессы. Известно точно, что обугливание древесины даже в массиве начинается уже при температурах 235–245 градусов, что легко достижимо в холодной микроплазме газового разряда.

Каждый наблюдал большое количество капелек росы на листьях травы, растениях, поверхности цветков. Это своего рода водяные линзы разных размеров, при преломлении света в которых возможно воспламенение. Если высокие температуры сохраняются длительное время, то при минимальных осадках возможно самовозгорание торфяников. Возможно и самовозгорание пирофоров в атмосфере с различным содержанием кислорода (данные П.В. Комракова и других авторов из Академии ГПС МЧС РФ, Москва).

Имеются факты, говорящие о возможности возгорания синтетических ковров в комнате (на полу) от стеклянной бутылки с водой, находившейся на подоконнике: она срабатывала как линза, фокусирующая солнечные лучи. Известны также случаи самовозгорания квартир в домах напротив застекленных небоскребов (по этой же причине) или самовозгорание горючих материалов от кучи битого стекла, находящейся поблизости.

Можно констатировать, что вышеизложенные факты – без анализа влияния теллурических или земных токов на пожароопасность, природных ядерных реакторов типа африканского в Габоне – подтверждают сложность работы экспертов по выяснению истинных причин возникновения пожаров в реальных ситуациях.