Kozmikus sugárzástól veszélyesek a zivatarok

Múlt vasárnap reggel közvetlenül egy fiatal nő mellett csapott be a villám Zuglóban. A környéken lakók hatalmas durranás miatt szaladtak az ablakhoz, a nő összeesett, fájt a mellkasa, zsibbadtak a karjai, kórházba szállították. Már csak azért is rémisztő, mert bevallva vagy sem, de az elmúlt napokban sokan még a biztonságosnak hitt szobából is nyakukat behúzva, félelemmel teli csodálattal nézték az elemek tombolását.

Teljesen érthetetlen

Hogyan csaphat a villám Budapesten, a házak között, villámhárítók erdejében közvetlenül egy utcán sétáló ember mellé?

Teljesen érthetetlen. Az egyetlen magyarázat, lokálisan alakultak úgy a körülmények, hogy ez megtörténhessen. Mint amikor egy focipálya gyepébe vág a villám dacára a stadion védelmi rendszerének

– mondta el a 24.hu-nak Tasnádi Péter fizikus, meteorológus, az ELTE TTK Meteorológiai Tanszékének nyugállományú egyetemi tanára.

A természet egyetlen pusztító erejű jelenségétől, így a villámtól sem kell rettegni, de azért érdemes tartani tőle főleg, ha a “félelem” óvatosságot szül. És persze megismerni, mert csak így lehet elkerülni az esetleges sérüléseket, minimalizálni a károkat.

A feszültség kiegyenlítődik

A villám röviden szólva töltéskiegyenlítődéssel járó szikrakisülés – éppen olyan, mint amikor a száraz hajat fésülve kis szikrák pattannak át a fésű és hajunk között.

A becsapó villám olyan elektromos kisülés, ami töltéseket szállít a zivatarfelhőből a földre. Az emberi szem számára érzékelhetetlenül gyorsan történik minden, de ha lelassítjuk a folyamatot jól látszik, amint a villám lecsap a földbe, majd “visszafordul”, és többször egymás után megint lefelé mozog. Mindaddig, amíg a feszültség meg nem szűnik – magyarázza a professzor.

Időbeli lefolyása – amint a gyorsfilm felvételek mutatják – rendkívül bonyolult, többszöri szünetekkel, összességében néhány száz milliszekundum alatt lezajló jelenség. A villám általában negatív töltéseket szállít a földre a felhő és a föld között kialakuló feszültség hatására. Villámkisülés akkor keletkezik, ha a felhő és a föld közötti térben az elektromos térerősség igen nagy lesz, meghaladja a levegő átütési szilárdságát.

Kozmikus támogatás és az akkumulátor

Érdekes, hogy a levegő átütési szilárdsága – vagyis az a pont, ahol a szigetelő anyag a nagy térerősség hatására már vezetővé válik – nagyon magas, pontosabban elég magas ahhoz, hogy villámok ne jöhessenek létre. Egy-egy zivatar alkalmával mégis százával, ezrével keletkeznek.

A magyarázat:

a kozmikus sugárzással gamma részecskék érkeznek a légkörbe, amelyek elektronokat aktiválnak, és ezek a “plusz töltések” helyileg csökkentik a levegő átütési szilárdságát. A villámokat tehát valószínűleg a sugárzás indítja el.

Zivatar idején a felhőből a földbe csapó egyetlen villám 5-6 coulombnyi töltést szállít, az összehasonlítás kedvéért az autó akkumulátorában 1-2 millió Cb töltést tárolunk. Miért veszélyesek mégis a villámok? Ennek oka az, hogy a villám kicsiny töltése rendkívül rövid idő alatt áramlik át a Föld és a felhő között.

Áramerőssége akár 80-100 ezer amper is lehet, és hatalmas feszültség hatására jön létre. A levegőben keletkező fénylő csatorna pedig, amit villámként észlelünk, több ezer fokot is elérhet. A mennydörgés is a hirtelen felmelegedő villámcsatorna hirtelen, robbanásszerű tágulásának a következménye.

Az igazi veszélyt mégis a “sebesség” jelenti:

az ember a földön állva vezetővé válik a villám számára: ha ez az önmagában nem nagy töltés nagyon hirtelen, néhány milliszekundum alatt átszalad a testen, felforrósítja, megégeti azt

– emeli ki Tasnádi Péter. Ez az oka, hogy villámlás után mennydörgést hallunk: a villámcsatornában és környékén több tízezer fokra forrósodó levegő gyakorlatilag felrobban.

A villámhárító megvéd

És ha már eljutottunk a veszélyhez nem törvényszerű, de ökölszabályként elmondható, hogy a villám általában a magasabb, csúcsos tereptárgyakba csap bele. Legyen az egy fa, épület vagy ember.

Benjamin Franklin zseniális találmánya, a villámhárító ilyen magasba helyezett, leföldelt csúcs, ami a földbe vezeti a töltéseket, a villámhárítóval felszerelt épületben tehát biztonságban érezhetjük magunkat.

A villámhárító csúcsán nagy térerősség alakul ki, így a csúcs közelében könnyen megindul a töltésáramlás, mintegy magához vonzza a villámot, és ha jól van szerelve, elvezeti a földbe.

Ha nincs villámhárító, akkor bizony baj van, ha a villám beüt, az épület könnyen lángra kaphat. A velencei Szent Márk székesegyház például története során hét alkalommal lett villám okozta tűz martaléka, mígnem villámhárítót szereltek rá. Azóta büszkén tűri az égiháborúkat.

Mi baj lehet a lakásban?

A villámhárító megvédi ugyan a házat, de a kinti kommunikációs kábeleken és a fém vízvezetékeken keresztül a villám mégis bejuthat a lakásba. Ha tehát otthon vagyunk, és kint villámlik:

• a TV-ből érdemes kihúzni a set-top-boxból érkező kábelt, mert ezen keresztül a kint becsapó villám is tönkre teheti a készüléket.
• ugyanígy a kinti villámcsapás túlfeszültséget okozhat az elektromos hálózatban, ezért érdemes túlfeszültség-védelmi berendezést használni, vagy vihar idején kihúzni a konnektorból az értékes háztartási gépeket, számítógépeket, hifit, házimozit, miegymást.
• maga a villámlás képes megváltoztatni a számítógépekben lévő félvezetők működését, így megeshet, hogy a közelben cikázó villámok hatására a computer kissé “megbolondul”.
• a fémből készült vízvezetékek az elektromosságot is vezetik, ezért vihar idején ilyen épületekben óvatosságból inkább ne fürödjünk, zuhanyozzunk.

Mi baj lehet, ha úton vagyunk?

Utazás közben minden azon múlik, milyen közlekedési eszközön tartózkodunk. És a szerencsén:

• A repülőgépekbe ugyan belecsap a villám, de ha nem sérül a gép, nem pont a kerozintartály robban fel, akkor a bent ülők biztonságban vannak. Egy fémmel, akár fémhálóval határolt területre külső elektromos tér ugyanis nem hatol be – a repülő Faraday-kalitkaként védi utasait. ugyanez igaz az autókra, buszokra, minden zárt és fémből készült járműre.
• A motor és a bicikli viszont veszélyes, a villámlás idejére ajánlott leszállni a járműről és jó 5-10 méteres távolságra tőle a földre kuporodni.

Mi baj lehet a természetben?

A legrosszabb, ha az embert gyalogosan kapja el a vihar, és nem tud fedett, védett helyre húzódni:

• A természetben törekedjünk arra, hogy ne mi legyünk a legmagasabb tereptárgy. Hegygerincen, sík mezőn a vihar idejére érdemes minél kisebbre összekuporodni, fejünket a térdeink közé húzni.
• Semmiképp ne álljunk fa alá, mert főleg a magas példányok villámhárítóként működnek. Ha valakit erdőben ér a vihar, keressen egy alacsonyabb fát, és álljon minél messzebb a törzsétől.
• A legrosszabb hely ilyenkor a víz, ami kiváló vezető: vihar közeledtével azonnal hagyjuk el a tavat, folyót, de még a közvetlen vízpartot is.

Épp a cikk elején idézett eset a bizonyíték rá, hogy igazán nincs jó, minden helyzetben működő stratégia a villámcsapás elkerülésére. Bizony sok múlik a szerencsén, pontosabban azon, hogy adott területen milyen a lokális töltéseloszlás sűrűsége. Ha éppen magasabb, mint a környezetben akár a magasabban lévő tárgyak körüli érték, akkor a villám lecsap az utcára, a focipályára, azaz sík, lapos területre is.