Onweer en bliksem

1. Inleiding Bliksem betekent een korte elektrische ontlading tussen een wolk en de aarde. Bliksem bestaat ui verschillende fases en ontladingen, de voorontlading, de hoofdontlading en de deelontladingen

Naast de gewone bliksem, bestaan er ook een paar speciale vormen van ontladingen,

Brandbliksem: deze heeft een erg grootte breedte. Dit komt omdat de bliksem wordt meegenomen door de wind en zo een aantal deelontladingen veroorzaakt
Bolbliksem: Als de verhouding koolstof-silicum in de bodem ½ bedraagt en de temperatuur meer dan 1000°C, ontstaat een bolbliksem. De “bol” is geel en is 2 tot 50 seconden zichtbaar en zweeft door de lucht en stuitert op de grond Als de verhouding koolstof-silicium in de bodem één op twee bedraagt en de temperatuur meer dan 1000°C is, ontstaat een bolbliksem. Parelsnoerbliksem: Dit komt heel soms maar voor, bliksem spat uit elkaar in kleine vonkjes. Dit gebeurt alleen bij een hele zware neerslag.

2. Hoe ontstaat bliksem? Wanneer er in een wolk faseovergangen zijn van water naar ijs, of omgekeerd ontstaan positieve en negatieve ladingen. Deze wolken bevinden zich dus dicht bij 0°C, omdat daar alleen de verandering van water naar ijs of omgekeerd plaatsvindt. Die ladingen kunnen van 10 tot ongeveer 100 Coulomb groot zijn. Als door de 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. Hierdoor ontstaat opnieuw een ontlading en opnieuw een ontlading en dringt de negatieve lading verder door tot de aarde en dringt deze binnen in de positieve lading van de wolk. Hierna volgt opnieuw een lading. De negatieve lading dringt steeds weer verder door, totdat de ontlading met een snelheid van ongeveer 105m/s de aarde bereikt. Dit heet een voorontlading. Na de voorontlading, die de wolk en de aarde met elkaar verbind, vindt de hoofdontlading plaats. Deze ontlading gaat door de lucht in hetzelfde gebied waar ook de voorontlading was. De hoofdontlading begint bij de aarde en beweegt zich door de lucht met een snelheid van 1/3 van de lichtsnelheid (100000000 m/s). De hoofdlading brengt opnieuw een negatieve lading naar de aarde toe en kan een stroomsterkte hebben van 100.000 Ampère, waardoor het geleidende gebied een erg goede geleider wordt. Enkele milliseconden later komen er nog 4-5 deelontladingen voor in het geleidende gebied.

3. Gevolgen en gevaren van bliksem Bliksem is erg gevaarlijk. Dit komt door de 2 volgende redenen:

- De enorme hitte, meer dan 20 000°C - De grote stroomsterkte, tot 100 000 Ampère

Bliksem slaat meestal (altijd) in op hoge voorwerpen. Bij een inslag in een voorwerp gaat een deel van de lading weg via de grond. Ook al wordt een mens of die niet meteen getroffen door een bliksem, toch zijn hoge elektrische spanningen in de bodem rond het voorwerp waar bliksem in is geslagen een groot gevaar. Ook het verschil in ladingen tussen de bliksem en het voorwerp speelt een grote rol. De wolk waar de bliksem uit komt, is altijd positief geladen, terwijl de bliksem altijd negatief geladen is. Dit verschil is erg gevaarlijk, want als je onder een wolk staat die positief geladen is, zal binnen enkele seconden de bliksem inslaan. Een inslag op mens of dier is bijna altijd dodelijk!

Als bliksem op een gebouw inslaat, ontstaat er veel schade aan het gebouw zelf. Meestal komt er brand, maar ook bij minder erge inslagen is er toch een grote schade. Vaak zijn in gebouwen waar de bliksem ingeslagen is, de elektrische leidingen en stopcontacten uit de muren getrokken. Ook alle apparaten die aangesloten zijn op de stopcontacten zijn kapot. Om gebouwen te beveiligen tegen bliksem, kunnen er bliksemafleiders geplaatst worden. Een bliksem afleidingsinstallatie bied nog niet alle veiligheid, want als in het gebouw storingsgevoelige apparaten staan. Als bliksem wordt afgevoerd via een bliksemafleider, ontstaan er grote spanningsverschillen waardoor apparatuur helemaal ontregeld kan zijn of zelfs onherstelbaar vernield.

4. Bliksem en veiligheid Bliksem is erg gevaarlijk. Daarom moet je jezelf ertegen beschermen. Maar omdat een mens en een gebouw niet hetzelfde zijn, moet je ze ook anders beschermen.

Bij een mens
Als je met onweer buiten bent, is het belangrijk om ze snel mogelijk een goede schuilplaats te vinden. Je moet in ieder geval niet onder een boom gaan staan, dit omdat een boom een hoog voorwerp is waar bliksem gemakkelijk inslaat. Ook als je niet direct getroffen wordt door bliksem, is de omgeving van het voorwerp waar de bliksem op ingeslagen is erg gevaarlijk, want ook het spannings- en ladingsverschil in de omgeving van het getroffen voorwerp is dodelijk.

Ook een gebouw is een goede plek om te schuilen. Maar de allerbeste beveiliging tegen bliksem is nog de auto. Niet omdat er rubber banden omzitten, want deze zijn bij zeer hoge spanningen een erg goede geleider, maar het metalen frame van de auto werkt als een omhulsel. De bliksem zal dan via het frame naar het aardoppervlak stromen. Deze “kooi” wordt ook wel de Kooi van Faraday genoemd.

Als je van geen van de manieren gebruik kunt maken, kun je het beste hurkend op de grond gaan zitten en zorgen dat het contact tussen de grond en jezelf zo klein mogelijk is.

Bij gebouwen
De beste manier om een gebouw te beveiligen tegen bliksem is een bliksemafleider. Deze werd in 1752 uitgevonden door Benjamin Franklin. De bliksemafleider wordt geplaatst op gebouwen die in een gebied liggen waar het veel onweert, op gebouwen die boven andere gebouwen uitsteken, historische gebouwen, gebouwen met een brandbare dakbedekking of gebouwen waarin brandbare stoffen zijn opgeslagen. Een bliksemafleider is een metalen puntvormige staaf van 1 meter met 5cm doorsnee, en wordt geplaatst op het hoogste punt van het gebouw omdat hier de bliksem als eerste inslaat

Niet alleen uitwendige beveiliging van een gebouw is belangrijk, soms is inwendige beveiliging ook erg belangrijk. Vooral in gebouwen waar storingsgevoelig apparatuur staat, is het noodzakelijk om een gebouw extra te beveiligen. Er moeten dan speciale zekeringen,stopcontacten en leidingen worden aangelegd.