Лампа, горящая под ЛЭП

В подмосковном городе Красногорске есть участок высоковольтной 500-киловольтной линии электропередач, где очень сильно провисают провода. Настолько сильно, что под ними попросту страшно ходить: расстояние до них от земли составляет всего около 5 метров. При езде на велосипеде от руля сильно бьет током, а пройтись в дождь с зонтиком в тех местах решится только сумасшедший. Причем, провода расположены не на пустыре, а прямо в жилой зоне. Рядом дома и больница.

Но речь в этой статье пойдет не о санитарных нормах, а о физике. Дело в том, что ЛЭП создает довольно сильное электрическое поле, которое в комбинации с низковисящими проводами может дать интересный эффект.

Это люминесцентная лампа, которая горит без всяких проводов и других ухищрений под линией электропередач. Лампа самая обыкновенная, точно такие же используются для освещения в офисах. Разве что длина несколько больше — полтора метра вместо 75 сантиметров. Лампа горит не только на земле, но и просто в воздухе, а также в руках.

Почему светится лампа? Из-за напряжения на ее концах, которое в свою очередь возникает из-за электромагнитного поля, создаваемого ЛЭП. Электростатический потенциал на проводах очень высок, а потенциал на земле, как известно, нулевой. Иными словами, между проводами и землей существует разность потенциалов, или напряжение. И на концах лампы тоже существует разница потенциалов, потому что один из концов стоящей вертикально лампы всегда ближе к проводам, а второй дальше от них либо находится на земле. Но эта разность потенциалов все же достаточно мала, чтобы дать ток такой силы, который представлял бы опасность для человека. А раз ток такой слабый, то и лампу он зажечь не должен. Кроме того, люминесцентные лампы устроены не так-то просто: внутри расположены специальные стартеры, которые зажигают ее особым способом. Почему же лампа горит? Потому что такие лампы в принципе горят по другим причинам. Вместо раскаленной вольфрамовой дуги внутри стеклянной трубки имеются пары ртути, которые создают ультрафиолетовое излучение (преобразовываемое в видимый свет белым люминофором на стекле) за счет напряжения, но не на концах лампы, а на протяжении всей ее длины, то есть и на контактах, и на самой ртути. Поле под линией электропередач создает разность потенциалов на парах ртути внутри лампы, заставляя их светиться. Поэтому для свечения не нужен стартер, поэтому под ЛЭП не светятся обычные лампы накаливания и поэтому человека не убивает удар тока. Просто в основу наблюдаемого эффекта положена несколько иная природа.

Лампа светится очень сильно, если воткнуть ее в землю, немного слабее, если держать ее вертикально в руках и еще слабее, если держать ее горизонтально. Причина в разном напряжении на лампе: воткнутый в землю конец дает моментальный путь для стекания тока, а вертикальное положение создает большую разницу потенциалов за счет разного расстояния от концов лампы до проводов.

При этом можно обнаружить, что лампу достаточно взять за середину двумя руками, и тогда свечение перестает быть равномерным. В промежутке между руками оно угасает вовсе, а также сильно спадает на участке от руки до нижнего конца, если этот участок не слишком большой. Лампа не горит между рук потому, что в этом месте разность потенциалов слишком мала, чтобы зажечь пары ртути: потенциал с концов лампы проходит по ней и стекает через руки в землю, а между ними напряжения попросту недостаточно.

Аналогично ведет себя лампа, взятая со свободным нижним концом.

Кроме того, свечение лампы резко падает при поднесении к массивным железным конструкциям или широким кустам. Вероятно, эти объекты тоже способствуют стеканию потенциала в землю, «утягивая» поле рядом с собой. Предлагаю также взглянуть на видеолекцию, где похожий эксперимент проводится с генератором Ван де Граафа.