Bliksem

I De bliksem: inleiding 1.1 Wat is bliksem?

Het begrip \'bliksem\' kan zéér eenvoudig verklaard worden: de bliksem is een korte elektrische ontlading tussen een wolk en de aarde. Deze bestaat uit verschillende fases en verschillende ontladingen, met name de voorontlading, de hoofdontlading en de deelontladingen (zie 1.2).

Naast de gewone bliksem, bestaan er ook speciale vormen van ontladingen:  Brandbliksem: Deze heeft een opvallende breedte. Dit komt omdat het geleidende kanaal waarin de bliksem zich voortbeweegt, wordt meegevoerd met de wind en zo een groot aantal secundaire, deelontladingen veroorzaakt.  Bolbliksem: Als de verhouding koolstof-silicium in de bodem één op twee bedraagt en de temperatuur meer dan 1000°C is, ontstaat een bolbliksem. De bol die ontstaat is geelachtig gekleurd en is tussen 2 en 50 seconden zichtbaar, waarbij hij door de lucht zweeft en stuitert op de grond.  Parelsnoerbliksem: Één enkele maal valt een bliksem uiteen in een aantal oplichtende stukjes. Deze bliksem komt enkel tijdens zware neerslag voor. 1.2 Hoe ontstaat bliksem?

Indien er zich in een wolk faseovergangen voordoen van water naar ijs, of omgekeerd, ontstaan positieve en negatieve ladingen. Deze wolken bevinden zich dus dicht bij het 0° C - niveau, omdat de faseovergangen zich daar zullen voordoen. Die ladingen kunnen van tien tot ongeveer 100 Coulomb groot zijn. Indien door luchtbewegingen de positieve en negatieve ladingen dichter bij elkaar komen, ontstaat een relatief kleine ontlading. De negatieve lading wordt in de richting van de aarde en in de richting van de positieve lading in de wolk gevoerd. Hierbij ontstaat opnieuw een ontlading en opnieuw dringt de negatieve lading verder door tot de aarde en dringt deze binnen in de positieve lading van de wolk, waarna er opnieuw een ontlading volgt. De negatieve lading dringt telkens verder en stapsgewijs door, tot deze met een snelheid 105 tot 106 meter per seconde de aarde bereikt. Dit verschijnsel noemen we de voorontlading. Vaker nog wordt deze voorontlading opgevangen door een vangontlading, die van een spits voorwerp uitgaat (zie hoofdstuk 3). Nadat een voorontlading, die de wolk en de aarde verbind, vindt de uiteindelijke hoofdontlading plaats. Deze beweegt zich door de lucht in hetzelfde gebied waar zich eerst de voorontlading bevond. Dat gebied, het geleidende gebied, heeft meestal meer dan 1 meter doorsnede. De ontstane hoofdlading begint bij de aarde en beweegt zich door de lucht met een snelheid van één derde van de lichtsnelheid. De hoofdlading voert opnieuw een negatieve lading naar de aarde toe en kan een stroomsterkte hebben van 100 000 A, waardoor het geleidende gebied een zéér goede geleider wordt. Het bliksemgeleidende gebied heeft nu slechts 10 cm doorsnede meer. Enkele tienden van een seconde later zullen zich nog een 4 à5 deelontladingen voordoen in het geleidende gebied. Deze bewegen zich van de aarde naar de wolk. II Gevolgen en gevaren van bliksem De bliksem is een bijzonder gevaarlijk fenomeen. Dit komt omwille van 2 redenen.

 Enerzijds door de enorme hitte, tot meer dan 20 000°C.  Anderzijds door de grote stroomsterkte, die kan oplopen tot 100 000 A.

De bliksem slaat nagenoeg altijd in op of in de nabijheid van hoge voorwerpen. Bij zo\'n inslag in een voorwerp vloeit een deel van de lading via het aardoppervlak weg. Zelf al wordt een mens of dier niet rechtstreeks getroffen door een bliksem, toch zijn de hoge elektrische spanningen in de bodem rond het getroffen object een groot gevaar. Ook het verschil van ladingen tussen de bliksem en het voorwerp speelt een grote rol. De wolk waaruit de bliksem afkomstig is, is namelijk altijd positief geladen, terwijl de bliksem praktisch altijd negatief is. Dergelijk ladingsverschil is bijzonder gevaarlijk, want indien u zich onder een positief geladen wolk bevindt, zal enkele seconden later de bliksem inslaan. Een inslag op een mens of een dier is bijna altijd dodelijk!

Als bliksem op een gebouw inslaat, ontstaat heel wat materiële schade. In heel wat gevallen ontstaat brand, maar ook bij minder erge inslagen is de materiële schade aanzienlijk. Veelal zijn in gebouwen waar de bliksem op ingeslagen is, de elektrische leidingen en stopcontacten uit de muren getrokken. Ook alle toestellen die op het moment van de inslag zijn aangesloten op het elektrisch net, zijn stuk! Om gebouwen te beveiligen tegen bliksem, worden bliksemafleiders geplaatst (zie hoofdstuk 3). Een afleidingsinstallatie buiten bied nog niet alle veiligheid, zeker als in het gebouw storingsgevoelige apparatuur opgesteld staat. Als een bliksem wordt afgevoerd via een bliksemafleider, ontstaan via inductie grote spanningsverschillen binnen, waardoor de apparatuur helemaal ontregeld kan zijn, of erger zelfs onherstelbaar vernield. Ook hiertegen bestaat een beveiliging, die wordt besproken in hoofdstuk 3. III Beveiliging tegen bliksem?

3.1 Van de mens

Indien men zich tijdens een onweer buiten bevind, dan is het aangewezen om zo snel mogelijk een goede schuilplaats op te zoeken. Men mag in geen geval onder een boom schuilen. Een boom is namelijk een hoog voorwerp, waar de bliksem gemakkelijk op inslaat. En zelfs als men niet rechtstreeks getroffen wordt door de bliksem, is de omgeving van een voorwerp waar de bliksem op inslaat bijzonder gevaarlijk, want ook het spannings- en ladingsverschil in de omgeving is dodelijk.

Ook een gebouw is een prima schuilplaats. Maar de auto is wellicht de beste beveiliging tegen de bliksem. Vele mensen geloven dat dit komt omdat de banden van rubber zijn gemaakt, maar dit is niet waar. Bij zeer hoge spanningen en stromen is rubber zelf een goede geleider! Het geheim zit hem in het metalen koetswerk van de auto, die werkt als omhulsel. De bliksem zal via dat metalen frame naar het aardoppervlak stromen. Deze metalen kooi noemt ook wel de Kooi van Faraday.

Als er geen van deze hulpmiddelen voor handen zijn, ga je het best hurken op de grond en hou je het contact tussen grond en lichaam zo klein mogelijk. Je houdt je benen en armen tegen elkaar en je hoofd naar beneden gericht. Het is heel belangrijk dat je je zo klein mogelijk maakt. Groepen mensen verspreiden zich het best. 3.2 Van gebouwen

 Uitwendige beveiliging
De beste beveiliging van een gebouw is de bliksemafleider. Deze werd in 1752 uitgevonden door Benjamin Franklin. De bliksemafleider wordt geplaatst op gebouwen die gelegen zijn in een gebied waar het veel onweert, op gebouwen die boven de andere uitsteken, op gebouwen van groot historisch en publieke waarde en op gebouwen met een brandbare dakbedekking of waar zich brandbare stoffen bevinden. De bliksemafleider is een metalen puntvormige staaf van 1 meter met 5 cm doorsnede. Deze wordt geplaatst op de hoogste plaats van het gebouw, waar de kans op inslag het grootst is.

Tussen de bliksemafleider en de grond zijn koperen of aluminium geleiders gespannen. Deze lopen van de bliksemafleider over de nok van het dak en de hoek van de muur naar de grond, zodat dit systeem zoveel mogelijk de kooi van Faraday vormt. De geleiders eindigen in een metalen pijp die diep in de grond werd gegraven. In bepaalde bodems, waar het grondwater zeer diep zit, kan men ook nog een extra aardingsnet in de bodem ingraven.

 Inwendige beveiliging
Niet alleen uitwendige beveiliging, maar ook inwendige beveiliging is soms levensnoodzakelijk. Vooral in gebouwen waar zich speciale storingsgevoelige apparatuur bevindt, is in het gebouw een extra beveiliging vereist. In deze gebouwen is het belangrijk dat daar speciale zekeringen, stopcontacten en leidingen worden geïnstalleerd.