Иногда человек дотрагивается до какого-то предмета — например, ручки двери — и чувствует, что его «бьет» током. Причем кажется, что заряд исходит от него самого. О том, почему люди электризуются и опасно ли это, «Зеркалу» рассказал ученый Сергей Бесараб.
Сергей Бесараб — беларусский ученый в области коллоидной химии, бывший сотрудник Института общей и неорганической химии НАН Беларуси. После протестов и начала войны в Украине уволился из Академии наук, а затем экстренно эвакуировался из Беларуси. Ведет научно-технический блог LAB-66.
Почему мы электризуемся?
Сергей Бесараб объясняет: статическое электричество, которым в моменты электризации «бьет» человека, — это молния. Та самая, что возникает во время гроз, только в миниатюре, то есть меньшей мощности и напряжения. Если кто-то «сильно заряжен», то в темноте в такие моменты можно даже заметить искры.
Почему так происходит? Виной всему трибоэлектрический эффект. Проще говоря, во время трения некоторых материалов между собой могут накапливаться разноименные избыточные заряды.
— В Древней Греции жил ученый Фалес Милетский. Натирая палочки из янтаря шерстью, он заметил, что те начинали притягивать мелкие листки, волосы. Именно тогда была предложена концепция электрона как носителя электричества. На этом же строится и трибоэлектрический эффект, — объясняет собеседник. — Получается, при контакте один материал трется о второй, и между ними происходит перераспределение электрического заряда, и передается энергетический.
Порой заряда накапливается такое количество, что он может «пробить» воздух — и появляется искра.
— В таком случае напряженность электрического поля превышает так называемую пробивную прочность воздуха (примерно 30 000 вольт/см). Его молекулы переходят в ионизированное состояние и формируют проводящий канал. По нему и проскакивает искра, через которую накопленный заряд разряжается, — говорит ученый. — Этот же принцип используется для защиты особо важных объектов от ударов молний. Только проводящий канал в воздухе формируют с помощью мощного и сверхбыстрого (фемтосекундного) лазера. В итоге по «пробитому в небе» плазменному тоннелю молния устремляется, куда нужно человеку.
В процессе электризации участвует все — сам человек, вещи на нем, обувь, окружающая среда (тот же воздух), даже помещение, где он находится.
— Мы все состоим из атомов, а они — из ядра и электронной оболочки. Во время трения они могут передавать электроны, в итоге и возникает тот самый трибоэлектрический эффект, — отмечает собеседник. — Важную роль в этом процессе играет воздух. Он движется вокруг объектов, и из-за этого постоянно происходит накопление зарядов. Мне кажется, этот эффект — маленькая иллюстрация того, как современный человек, несмотря на всю его продвинутость, все равно очень тесно связан с природой — грозовыми облаками, извержениями вулкана или пылевыми бурями. Эффекты те же самые.
Почему одни люди электризуются больше других?
Предположим, два человека сидят в помещении. Когда решают выйти, один из них дотрагивается до ручки двери и его «ударяет» током. Потом то же самое делает второй, и ничего не происходит. Почему?
— Дело в том, что у одного накопленного заряда достаточно для «пробоя» воздушной прослойки, а у другого нет, — рассказывает Сергей Бесараб и отмечает, что накопление зависит от разных причин. — Во-первых, от влажности воздуха помещений. Во-вторых, от наличия заземления у человека, то есть обут ли он в ботинки с непроводящей (диэлектрической) подошвой или, например, он босой. В-третьих, от того, из какой ткани на нем одежда.
Более того, продолжает собеседник, разные люди и сами по себе накапливают разное количество зарядов. Это зависит от объема волос и их количества, от физиологических особенностей — у кого-то более сухая кожа, у кого-то менее.
— Но главное, что влияет, — ткань, из которой сделана наша одежда, — говорит ученый.
Из-за каких тканей мы сильнее электризуемся?
— Полиэстер — абсолютный лидер, особенно в сухих помещениях, — отвечает Сергей Бесараб. — Кстати, порой, чтобы привести в порядок стены в помещении, используют гипсокартон — очень гигроскопичный материал (накапливающий воду. — Прим. ред.). В таких комнатах чаще всего создается сухой микроклимат. А комбинация сухого воздуха и склонных к электризации полимеров (вроде тех, из которых производят полиэстер. — Прим. ред.) — 100% даст электростатический эффект.
На второе место он ставит нейлон, на третье — акрил.
Опасно ли, если человек электризуется?
— Нет, это не вредно. Напряжения, конечно, возникают значительные, но сила тока абсолютно мизерная, — объясняет эксперт. — Единственное, это вызывает локальный психологический дискомфорт и нервозность. Ну и еще, когда длинные волосы сильно электризуются, они будут сильнее ломаться. В то же время, если мы говорим о тех, кто живет с кардиостимуляторами и подобными электронными имплантами, тут все не так просто. Статика может нарушить работоспособность устройств, а то и полностью вывести их строя.
Есть еще момент. Если человек работает с горючими жидкостями или, например, косметикой на основе спирта, то внезапно возникшая искра вполне может поджечь волосы.
Хотя, продолжает специалист, порой способность людей электризоваться может спасти им жизнь. В 2023-м группа китайских туристов приехали в пустыню Кумтаг. Неожиданно у них всех волосы встали дыбом.
— Там были люди, которые оказались в теме. Они сказали, что нужно немедленно прятаться в убежище, — рассказывает Сергей. — Обычно такой эффект происходит, когда в небе образуются молнии. Накопились заряды — и произошел «пробой» воздуха. Это все тот же трибоэлектрический эффект, только в масштабах пустыни.
Влияет ли пора года на то, как сильно мы электризуемся?
— Нет. Это зависит от температуры и влажности воздуха. Если вокруг влажно, заряд сразу «стекает», условно, заземляется, — отмечает собеседник.
Как уменьшить накопление статического электричества?
— Во-первых, покупать гигроскопичные вещи из натуральных тканей. Типа хлопка, шерсти, конопляного волокна. Из-за того что они впитывают влагу, заряд «стекает», — советует ученый. — Во-вторых, использовать антистатики. Самые простые из них — это кондиционер для волос, постельного белья и одежды.
Также можно правильно подбирать обувь. Электрики, как правило, ходят в ботинках с толстой диэлектрической подошвой. Если такого специалиста ударит током, обувь не позволит ему пройти через тело в землю и вызвать аритмию или остановку сердца. Но для защиты от удара электростатическим зарядом нам наоборот нужно сделать так, чтобы он не накапливался на ком-то. Для этого человек должен быть максимально заземлен. Как? Нужно обуваться во что-то с минимальной толщиной подошвы.
