Tartalomjegyzék
A napló közvetlen linkje
http://teveclub.hu/naplo/
|
Villám
villám nagy energiájú, természetes légköri elektromos kisülés. Keletkezhet felhő–felhő és felhő–föld között. Áramerőssége általában a 20-30 000 amper, de kivételes esetekben meghaladhatja a 300 000 ampert is.
Tartalomjegyzék
1 A villám keletkezése
2 A villámok fajtái
3 Az égdörgés oka
4 Hogy lehet, hogy egyszerre villámlik és dörög, mégis külön időben érzékeljük?
5 A villámlás távolsága
6 Villámcsapás elleni védekezés
6.1 Épületek védelme
6.2 Emberek a szabadban
6.3 Emberek épületen belül
7 Villámcsapás és repülőgép
8 Élettani hatás
9 Villám és antianyag
10 Gamma-kitörések
11 Téves hiedelmek
12 Jegyzetek
13 Források
14 További információk
A villám keletkezése
Az elektromos töltés eloszlása a zivatarfelhőben
Lecsapó villám keletkezése
A villám egy fajta elektromos gázkisülés, ami felhőn belül, felhők között, vagy a talaj és felhők között jön létre. Többnyire vonalas szerkezetű, de van felületi villám is, amely a felhők felületén keletkezik. Ritkább jelenség a gömbvillám. A villám keletkezése a felhők vízcseppjeinek, jégkristályainak súrlódására, széttöredezésére vezethető vissza. A tulajdonképpeni villámot elővillám vezeti be, amely több lépésben ionizálja a levegőt, és így egyre nagyobb szakaszát elektromosan vezetővé teszi. Eközben a földfelületről (vagy az ellentétes előjelű elektromossággal feltöltött felhő felől), főként a kiemelkedő részekből megindul az ellentétes előjelű elektromosság áramlása a felhő felé. Ugyanazon az ionizált légcsatornán több villám is áthaladhat. A kisülésben szállított töltésmennyiség mindössze 1-2 C, az átlagosan 0,2 s-ig tartó kisülési időtartam alatt 30-40 000 amperes áramerősség lép fel. A villám sebessége 180 km/s. A hőmérséklet elérheti a 30 000 K-t. A villámok 75%-a felhőn belül zajlik le.
Ha a villám homokos talajba csap, üvegszerű anyag keletkezik, aminek a neve fulgurit.
A villámok fajtái
Villámok Nagyváradon
A zivatarokban vagy a szupercellában egy vihar alkalmával többféle elektromos kisülés is megfigyelhető. Az egyik a cikázó (vagy vonalas) villám, amely az ún. villámcsatornában jön létre. Ha ez a felhő és a föld között jön létre, akkor lecsapó villámnak nevezzük. Ha viszont a felhők között jön létre, ekkor legtöbbször vízszintes, avagy szöget zár be vele. A másik fajtája a statikus elektromosság megnyilvánulásának az, amit felhővillámnak nevezünk. Ekkor nem látjuk a villámot, csak a nagy fényességet. A harmadik pedig az, amit szakszóval felületi villámnak nevezünk. Ezt leggyakrabban akkor figyelhetjük meg, amikor egyedülálló zivatarfelhőből látjuk a kisülést.
Az égdörgés oka
Searchtool right.svg Bővebben: Mennydörgés
A villámok felhevítik a levegőt, amely hirtelen kitágul és összeütközik a környező légtömegekkel, és ez nagy robajjal jár.
Hogy lehet, hogy egyszerre villámlik és dörög, mégis külön időben érzékeljük?
Azért, mert a fény és a hang terjedési sebessége különböző. Ugyanazt a távolságot a fény sokkal gyorsabban teszi meg, ezért látjuk először a villámlást és csak utána halljuk a dörgést.
A villámlás távolsága
Mivel a fénysebesség sokszorosan felülmúlja a hang terjedési sebességét, ezért mindenféle eszköz nélkül is meg tudjuk állapítani a villámlás távolságát.
A villám megpillantásakor elkezdünk számolni: 21, 22, 23, ...[1 AL] Ha mondjuk a dörgést „23”-nál halljuk, a hangnak 3 másodperc kellett az út megtételéhez. A másodperceket elosztjuk 3-mal, így közelítőleg megkapjuk a távolságot km-ben.
Villámcsapás elleni védekezés
Villám csap az Eiffel-toronyba (1902)
Villámcsapás ellen nincs igazi védekezés, azonban a károkat és a sérüléseket előre tervezéssel és odafigyeléssel jelentősen csökkenteni lehet.
Villámcsapás zivatar előtt is lehetséges, ezért vegyük komoly figyelmeztető jelnek a sötét és magas viharfelhőket vagy az erősödő szelet. A villámcsapások 10%-a verőfényes, kék égbolt mellett következik be, a zivatarfelhőtől akár 15 km távolságban.
Ha a villámlás után 30 másodpercen belül meghalljuk a dörgést, azonnal keressünk menedéket. Évente mintegy 2000 embert ér villámcsapás, ezeknek 25-33%-a halálos.[2 AL]
Épületek védelme
A villámok elleni védekezés érdekében Benjamin Franklin feltalálta a villámhárítót. Ez egy, az épületek tetején elhelyezett és földelt fémrúd, amely az épület környezetében felhalmozódó elektromos töltéseket a villámhárítón keresztül elvezeti, illetve becsapódó villám esetén annak áramát a talajba vezeti, így az épületet megóvja a villámcsapás közvetlen károsító hatásaitól.
A villám azonban akkor is okozhat károkat, ha villámhárítóba csap. A villámhárítóban folyó nagy áramerősség hatására háromféle úton terjedhet tovább a villám hatása.
Konduktív csatolással: A földelt fémvezetéken végigfolyó, illetve a földben szétterjedő áram hatására megemelkedik a villámhárító és annak környékének potenciálja a távolabbi „föld” pontokhoz képest. Ez túlfeszültséghez vezet, ami átívelhet szigetelt vagy máshol földelt tárgyakhoz. Mivel a feszültségemelkedés mértéke U = I v R f {\displaystyle U=I_{v}R_{f}} U=I_{v}R_{f} ( I v {\displaystyle I_{v}} I_{v} a villám áramerőssége, R f {\displaystyle R_{f}} R_{f} az úgynevezett földelési ellenállás), fontos a villámhárítók (és egyéb, villámcsapásnak kitett fémtárgyak) megfelelő földelése. 100 kA-es áramcsúcs és 2 Ω-os földelési ellenállás esetén 200 kV adódik, ami elegendő kb. 10 cm levegő átütéséhez.[3 AL]
Induktív csatolással: A villámhárítóban folyó áram mágneses tere feszültséget indukálhat a közelben található, attól független vezetőhurkokban is. Többszintes épület esetén az adatátviteli és villamos hálózatok és antennák rendszerében könnyen indukálódhatnak hatalmas túlfeszültségek. Egy villámvédelmi méretezésekben használt átlagos áramfelfutási értékkel, 100 kA/μs-mal számolva egy, a villámhárítótól fél méterre (falvastagság) elhelyezkedő, 10 m élhosszúságú négyzetben 620 kV is indukálódhat.[4 AL]
Kapacitív csatolással: A villámhárító és a hozzá kapcsolódó vezetők, vezetékek mint egyik fegyverzet és a környezetben található fémtárgyak, más vezetékek mint másik fegyverzet közötti kapacitás (szórt kapacitás) miatt a villámhárító potenciáljának megugrása a másik fegyverzet ellentétes irányú feltöltődéséhez vezet. Ez nagy áramerősségekkel és feszültségszintekkel járhat.[5 AL]
Emberek a szabadban
Szabadban végzett tevékenységünket az aktuális időjárás-jelentés ismeretében tervezzük meg úgy, hogy villámlás esetén vissza tudjunk vonulni egy közeli épületbe vagy egy teljesen zárt, felül is fémmel borított gépjárműbe. A járművön belül is maradjunk távol a fémes részektől (pl. ne fogjuk a kormányt).
Zivatar idején lehetőség szerint kerüljük a kiemelkedő tárgyak (oszlop, torony, fák, elektromos távvezeték), barlangbejáratok, nyitott térségek, illetve vízfelületek közelségét. Magashegyi túránál keressünk törmelékes kőzettel borított helyet magunknak, üljünk le, zárjuk össze lábainkat és tegyük a fülünkre a kezünket (ezzel csökkentjük a halláskárosodás veszélyét).
Közvetlenül a villámcsapás előtt sercegést vagy recsegést lehet hallani, és bőrünkön felállhat a szőr vagy bizsergést érzünk rajta. Ha ilyenkor csoportban vagyunk, szóródjunk szét, és guggoljunk le úgy, hogy az egyes emberek között legyen 4-5 méter távolság. Ilyenkor, ha az egyik csoporttagot villámcsapás éri, a többiek segíteni tudnak rajta.
Emberek épületen belül
Maradjunk távol a vízvezetékektől, ajtótól, ablakoktól, ne használjuk a vezetékes telefont, a kézmosót, a zuhanyzót, a fürdőkádat. Kapcsoljuk ki az összes elektromos készüléket, húzzuk ki a konnektorból és az antennacsatlakozóból a zsinórokat, és ezektől is maradjunk távol. Az utolsó, hallható villámcsapás után még várjunk 30 percet, és csak aztán folytassuk normál tevékenységünket. Érdemes túlfeszültségvédelemmel ellátott konnektort használni, mert ha nem is a közeli vezetékrendszerbe csap a villám, lehet akkora pillanatnyi feszültségemelkedés, ami tönkreteheti az elektronikus készülékeket.
Villámcsapás és repülőgép
Érdekesség, hogy a statisztikák szerint minden rendszeres kereskedelmi járatot évente átlagosan egyszer villámcsapás ér (van, amelyiket többször is, és van, amelyiket egyáltalán nem).[6 AL] Az ilyen esetek többnyire csak ijedelmet okoznak a gép fedélzetén, mivel a repülőgépek többségének teste az elektromosan jól vezető alumíniumból vagy fémötvözetekből készül, ez pedig megvédi a gép berendezéseit, illetve a gép utasait a közvetlen villámcsapástól (Faraday-kalitka elve). A gép érzékeny elektromos berendezései túlfeszültség ellen védve vannak. Vigyázni kell azonban, ha a gépből való kiszálláskor villámlik, ekkor ugyanis a gép által biztosított védelmet már nem élvezzük.
Élettani hatás
Villámcsapás esetén az áramütés csak 10-20%-ban halálos, ha van a közelben életmentésre alkalmas személy, aki azonnal beavatkozik. Csonttöréssel csak akkor kell számolni, ha az áldozat leesett valahonnan, azonban szinte mindenkinél hallás- és látászavarok lépnek fel, mert az erős fény- és hanghatás (tartósan is) károsíthatja az érzékszerveket. Az érzékcsalódások akár órákig is eltarthatnak. A villámcsapás ún. áramjegyet hagy maga után: az áram ki- és belépési helyén világos színű, faág alakú bőrelhalás marad. Ezt ugyanúgy kell kezelni, mint más égést.
|
