ΣΥΧΝΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ

Κεραυνός

Τι είναι ο κεραυνός; Γιατί υπάρχουν καταιγίδες;

Κάτω από ορισμένες ατμοσφαιρικές συνθήκες (υγρασία, ζέστη κ.λπ.), εμφανίζεται ο σχηματισμός νεφών χαρακτηριστικών συνθηκών καταιγίδας. Αυτές οι τεράστιες μάζες νεφών, γενικά του τύπου Σωρειτομελανία, σχήμα άκμονα (cumulonimbus), αποτελούνται από σταγόνες νερού στο κάτω μέρος τους και κρυστάλλους πάγου στο πάνω μέρος τους.

Υπό την επίδραση βίαιων εσωτερικών ανοδικών ρευμάτων, γίνεται διαχωρισμός των ηλεκτρικών φορτίων αυτών των σωματιδίων του νερού, ο οποίος οδηγεί σε θετική συγκέντρωση του άνω μέρους αυτών των νεφών, ενώ η βάση τους είναι αρνητικά φορτισμένη. Μερικές φορές ένας θύλακας θετικών φορτίων συμπιέζεται στην αρνητική βάση.

Όταν σχηματίζεται ένα σύννεφο καταιγίδας πάνω από το έδαφος, σχηματίζει ένα μεγάλο δίπολο με το τελευταίο. Υπό την επίδραση των αρνητικών φορτίων στη βάση του νέφους, το ελαφρύ ατμοσφαιρικό ηλεκτρικό πεδίο που υπάρχει μόνιμα στο επίπεδο του εδάφους αντιστρέφεται και αυξάνεται ραγδαία, φτάνοντας σε τιμές από 10 έως 15 KiloVolts ανά μέτρο. Επίκειται τότε εκκένωση στο έδαφος.

Η πρώτη φάση του κεραυνού είναι μια ασθενώς φωτεινή προεκφόρτιση (καθοδικός ιχνηθέτης) που σχηματίζεται μέσα στο σύννεφο και προχωρά με άλματα μερικών δεκάδων μέτρων προς το έδαφος.

Ταυτόχρονα, το ατμοσφαιρικό ηλεκτρικό πεδίο στο επίπεδο του εδάφους αυξάνεται με την προσέγγιση αυτού του κατερχόμενου ιχνηθέτη. Στη συνέχεια, γινόμαστε μάρτυρες της αυθόρμητης δημιουργίας στην κορυφή οποιασδήποτε κορυφής (πυλώνας, αλεξικέραυνου κ.λπ.) φυσικού ιονισμού, που εκδηλώνεται με τη μορφή μπλε ηλεκτρικών κυμάτων: αυτό είναι το φαινόμενο κορυφής, ή το φαινόμενο Corona, που παρατηρείται σε καιρικές καταιγίδες από τους ναυτικούς με τη μορφή γνωστή ως πυρκαγιά του Αγίου Έλμου ή στα Ελληνικά Άγιοι Νικόληδες, ή από ορειβάτες κατά τη χαρακτηριστική εμφάνιση του ήχου των “μελισσών”.

Μόλις ο κατερχόμενος ιχνηθέτης πλησιάσει το έδαφος, ο ιονισμός λόγω του φαινομένου της κορώνας ενισχύεται, ιδιαίτερα σε οποιοδήποτε υψηλό σημείο, μέχρι να μετατραπεί σε ανιούσα εκκένωση: αυτός είναι ο ανιχνευτής που αναπτύσσεται προς την κατεύθυνση του νέφους.

Όταν ένας από αυτούς τους ανιχνευτές και ο κατερχόμενος ιχνηθέτης συναντώνται, δημιουργείται ένα αγώγιμο κανάλι και επιτρέπει τη ροή ενός ισχυρού ρεύματος: αυτός είναι ο κεραυνός, που χαρακτηρίζεται από μια φωτεινή λάμψη (κεραυνός) και έναν εκκωφαντικό ήχο (βροντή).

Το χτύπημα κεραυνού μπορεί να σχηματιστεί από πολλές διαδοχικές εκκενώσεις, που χωρίζονται κατά μερικά εκατοστά του δευτερολέπτου, χρησιμοποιώντας το ίδιο ισχυρά ιονισμένο κανάλι.

Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι κεραυνών;

Στις εύκρατες κλιματικές ζώνες, η συντριπτική πλειοψηφία (περίπου το 90%) των κεραυνών είναι αρνητικού προς τα κάτω, αφού η βάση του νέφους η οποία είναι αρνητικά φορτισμένη, εκκενώνεται προς το έδαφος.

Κυρίως το χειμώνα, μερικές φορές γινόμαστε μάρτυρες της ανάπτυξης προς το έδαφος ενός κατερχόμενου ιχνηθέτη, που προέρχεται από ένα θετικό θύλακα της βάσης του σύννεφου: τότε είναι ένας θετικός κατερχόμενος κεραυνός.

Από ορισμένες ψηλές κατασκευές (κορυφή βουνού, πυλώνας τηλεπικοινωνιών, ψηλό κτίριο) συμβαίνει μερικές φορές ένας ανιχνευτής να προχωρά αυθόρμητα προς το σύννεφο, όταν οι συνθήκες ηλεκτρικού πεδίου το επιτρέπουν. Ο κεραυνός που ακολουθεί ονομάζεται τότε ανερχόμενος.

Αυτές οι εκκενώσεις, θετικές ή σπανιότερα αρνητικές, είναι γενικά πιο έντονες και ως εκ τούτου πιο καταστροφικές από τους κατερχόμενος κεραυνούς.

Πόσες καταιγίδες υπάρχουν στον κόσμο; Τι είναι η πυκνότητα κεραυνών;

Υπολογίζεται ότι υπάρχουν περίπου 32 εκατομμύρια κεραυνοί ετησίως ή 50 έως 100 κεραυνοί Σύννεφου-Εδάφους ανά δευτερόλεπτο.

Το 2020, σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία του Insurance Information Institute, τα ποσά των δηλώσεων ζημιών μόνο για τις Ηνωμένες Πολιτείες ανήλθαν σε 2,1 δισεκατομμύρια δολάρια, αυξημένα κατά 125% σε ένα χρόνο.

Σε παγκόσμιο επίπεδο, ιστότοποι όπως το http://www.struckbylightning.org/strike_database.cfm

διατηρούν μια βάση δεδομένων με περιστατικά που προκαλούνται από αυτό το καταστροφικό καιρικό φαινόμενο.

lightning strikeΑυτή η ζημιά είναι ιδιαίτερα σημαντική λόγω των τεχνικών χαρακτηριστικών των κεραυνών: Το ηλεκτρικό ρεύμα που δημιουργείται από τον κεραυνό είναι πολύ έντονο (αρκετές χιλιάδες αμπέρ). Επιπλέον, η κυματομορφή του, με πολύ μικρό χρόνο ανόδου, βοηθά στη δημιουργία εξαιρετικά υψηλών τάσεων. Έτσι, η τάση που δημιουργείται σε έναν χάλκινο αγωγό 30 x 2mm (60mm²) με μήκος 50m θα φτάσει έως και τα 10 MegaVolts (τόξα επιστροφής σύμφωνα με τα κανονιστικά δεδομένα στο Επίπεδο I).

Το φαινόμενο των κεραυνών δεν χτυπά όλες τις περιοχές με την ίδια ένταση. Η εμφάνιση των νεφών Σωρειτομελανία που δημιουργούν καταιγίδες βασίζεται σε έντονες διακυμάνσεις θερμοκρασίας μεταξύ του εδάφους (ζεστό και υγρό) και των υψηλότερων στρωμάτων της ατμόσφαιρας (κρύο). Το φαινόμενο λοιπόν συγκεντρώνεται σε τροπικές ζώνες και κατά τις καλοκαιρινές περιόδους για εύκρατες ζώνες.

Το 2017, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η τοποθεσία με τους περισσότερους κεραυνούς στον κόσμο είναι στη Βενεζουέλα, στη λίμνη Maracaibo.

Αυξάνεται ο αριθμός των καταιγίδων;

Το καλοκαίρι του 2018, η Γαλλία σημείωσε απότομη αύξηση στον αριθμό των καταιγίδων και των κεραυνών (πάνω από 700.000).

Στις 10 Ιουνίου 2018 καταμετρήθηκαν 77.000 αστραπές στη Γαλλία. Από τον Ιανουάριο έως τον Σεπτέμβριο του 2018, η γαλλική επικράτεια έζησε μόνο 30 ημέρες χωρίς κανένα κεραυνό.

Οι επιστήμονες δημοσίευσαν μια μελέτη στο περιοδικό Nature που δείχνει μια σχέση μεταξύ της υπερθέρμανσης του πλανήτη και της πυκνότητας των κεραυνών. Σύμφωνα με αυτή τη μελέτη, κάθε 1°C επιπλέον μέσης θερμοκρασίας έχει ως αποτέλεσμα 10% περισσότερες καταιγίδες.

Μια άλλη ομάδα απέδειξε πρόσφατα μια σχέση μεταξύ της πυκνότητας των κεραυνών και της ρύπανσης που προκαλείται από την έντονη θαλάσσια κυκλοφορία στο στενό της Μάλακκα στη Νοτιοανατολική Ασία. Μελετώντας τα 1,5 δισεκατομμύρια κεραυνούς που καταγράφηκαν μεταξύ 2006 και 2015 σε αυτήν την περιοχή και την κυκλοφορία των πλοίων, οι ερευνητές αποδεικνύουν ότι η ατμοσφαιρική ρύπανση οδηγεί σε εντατικοποίηση της δραστηριότητας των καταιγίδων. Μια ελάχιστα γνωστή συνέπεια της ανθρώπινης δραστηριότητας στο κλίμα.

Μπορούμε να ανακτήσουμε ενέργεια από κεραυνούς;
Ο κεραυνός αντιπροσωπεύει μια ενδιαφέρουσα πηγή ανανεώσιμης ενέργειας, ειδικά για τις αναδυόμενες χώρες στις τροπικές περιοχές που χτυπιούνται πολύ από κεραυνούς.

Ωστόσο, δεν υπάρχει διαθέσιμη τεχνολογία συλλογής ρεύματος κεραυνού.

– Η πρώτη δυσκολία οφείλεται στη διασπορά του κεραυνού που χτυπά στο έδαφος. Μια περιοχή 1 τετραγωνικού χιλιομέτρου δέχεται μόνο ετησίως από 1 κεραυνό (για παράδειγμα στην Ευρώπη) έως περίπου τριάντα κεραυνούς ετησίως (για τις πιο χτυπημένες περιοχές στον κόσμο).

– Το δεύτερο ζήτημα είναι η ικανότητα αποθήκευσης ενός κεραυνικού ρεύματος υψηλής ώθησης, λόγω της πολύ συγκεκριμένης κυματομορφής και της πολύ μικρής διάρκειάς του.

Σε εξέλιξη βρίσκονται μελέτες για την προσπάθεια διοχέτευσης του ρεύματος σε ένα μόνο σημείο (συμπεριλαμβανομένης της χρήσης λέιζερ). Δεν έχουν προταθεί ακόμη οριστικά αποτελέσματα από την επιστημονική κοινότητα.

Αντικεραυνική προστασία και αλεξικέραυνο

Ιστορία της αντικεραυνικής προστασίας

1753

Εφεύρεση του αλεξικέραυνου από τον Benjamin FRANKLIN. Ήταν ο πρώτος που απέδειξε την ηλεκτρική φύση του κεραυνού, χάρη στο πείραμα «χαρταετός».

Ταυτόχρονα, στη Γαλλία, ο DALIBARD επιβεβαιώνει αυτή την υπόθεση στο MARLY, με την εμπειρία του από τη μεταλλική ράβδο που ηλεκτρίζεται σε θυελλώδεις καιρικές συνθήκες.

Ο Jacques de ROMAS καταλήγει επίσης σε αυτό το συμπέρασμα με έναν χαρταετό, διαφορετικό από αυτόν του FRANKLIN, από το γεγονός ότι ένα χάλκινο σύρμα τυλίγεται γύρω από το καλώδιο που το συνδέει με το έδαφος.

Αυτή η ανακάλυψη προκάλεσε γρήγορα έναν εξαιρετικό ενθουσιασμό για τα αλεξικέραυνα. Εγκαταστάθηκαν αρχικά σε μερικές εκκλησίες και μετά αρκετά γρήγορα σε ιδιωτικές κατοικίες.

1880

Ένας Βέλγος φυσικός, ο MELLSENS, συνιστά την προστασία των κτιρίων καλύπτοντάς τα με μεταλλικά σύρματα τοποθετημένα στην επιφάνεια του κτιρίου, συνδεδεμένα με αιχμές στην οροφή και με πολλές συνδέσεις γείωσης: αυτή είναι η γέννηση του δικτυωτού κλουβιού (κλωβός).

1914

Πρώτες προσπάθειες βελτίωσης ενός αλεξικέραυνου μονής ράβδου από τον Ούγγρο SZILLARD και τον Γάλλο DOZERE. Αυτή η εργασία θα οδηγήσει σε ραδιενεργά αλεξικέραυνα που χρησιμοποιούν ραδιενεργές πηγές για να διατηρήσουν μόνιμο ιονισμό γύρω από τη άκρη της ράβδου (ακίδα) του αλεξικέραυνου

Prevectron 2 Indelec for heritage building1985

Για λόγους δημόσιας ασφάλειας απαγορεύεται η κατασκευή και τοποθέτηση ραδιενεργών αλεξικέραυνων.

Μετά από αρκετά χρόνια έρευνας και χάρη στην καλύτερη γνώση των φυσικών φαινομένων των κεραυνών, ανοίγει ένας νέος δρόμος: οδηγεί στην ενίσχυση του ιονισμού κοντά στο άκρο χάρη σε μια ηλεκτρική συσκευή, ανεξάρτητη από οποιαδήποτε πηγή ενέργειας. Αυτή η νέα τεχνολογία ονομάζεται ¨Αλεξικέραυνο Εκπομπής Πρώιμου Οχετού¨ (Early Streamer Emission Lightning Rod / ESE)

1995

Δημοσίευση του γαλλικού προτύπου NF C 17 102 σχετικά με την προστασία από κεραυνούς με χρήση Αλεξικέραυνο Εκπομπής Πρώιμου Οχετού. Στη συνέχεια, αυτό το πρότυπο θα αναθεωρηθεί και θα μεταφραστεί σε περισσότερες από είκοσι χώρες, οι οποίες θα υιοθετήσουν επίσης ένα ειδικό πρότυπο προστασίας από Αλεξικέραυνα Πρώιμης Εκπομπής Οχετού, ιδίως στην Ισπανία (UNE 21 186), στην Πορτογαλία (NP 4426), στη Ρουμανία (I7), στην Αργεντινή (IRAM 2426), την Τουρκία, την Αγκόλα κ.λπ…

2015

Ο αμερικανικός οργανισμός πιστοποίησης UL (Underwriter Laboratories) προσφέρει την πιστοποίηση των Αλεξικέραυνων Εκπομπής Πρώιμου Οχετού και την έκδοση πιστοποιητικών συμμόρφωσης εγκαταστάσεων με το πρότυπο NF C 17 102.

2016

Η Διεθνής Ένωση Προστασίας από Κεραυνούς (International Lightning Protection Association / www.intlpa.org ) απαριθμεί στον ιστότοπό της περισσότερες από 680.000 εγκαταστάσεις Αλεξικέραυνων Εκπομπής Πρώιμου Οχετού στον κόσμο.

Πως να προστατευτείτε από κεραυνούς

Καταφύγετε κατά προτίμηση σε ένα κτίριο ή ένα αυτοκίνητο.

– Μην κρατάτε μεταλλικά αντικείμενα (ομπρέλες κ.λπ.).

– Μη χρησιμοποιείτε εξοπλισμό συνδεδεμένο στο ηλεκτρικό δίκτυο.

– Μην καταφύγετε κάτω από ένα δέντρο ή μια κοιλότητα βουνού (σπήλαιο, προεξοχή κ.λπ.).

– Η συνιστώμενη θέση ασφαλείας είναι η θέση οκλαδόν, με τα δύο πόδια στο έδαφος, ενώ παραμένουν ακίνητα.

Πως να προστατέψετε ένα κτίριο από κεραυνούς
Ένα σύστημα αντικεραυνικής προστασίας αποτελείται από τέσσερα στοιχεία:

Άμεση προστασία ή αλεξικέραυνο για τη σύλληψη του κεραυνού και την εκκένωση του ρεύματος στο έδαφος.

Έμμεση προστασία ή απαγωγείς υπερτάσεων που προορίζονται για την προστασία του ηλεκτρικού εξοπλισμού από παροδικές υπερτάσεις λόγω κεραυνών.

Ισοδυναμική σύνδεση συνδέοντας όλες τις συνδέσεις γείωσης στην ίδια τοποθεσία.

Η διασύνδεση όλων των μεταλλικών μαζών που βρίσκονται κοντά σε ευαίσθητο εξοπλισμό είναι απαραίτητη για την καλή αντικεραυνική προστασία.

Τι είναι το σύστημα αντικεραυνικής προστασίας; Τι είναι το αλεξικέραυνο;

Υπάρχουν 4 τύποι αλεξικέραυνων:

– Το Αλεξικέραυνο Εκπομπής Πρώιμου Οχετού υπάρχει από το 1985.

– Το αλεξικέραυνο με μονή ράβδο προήλθε από τις ανακαλύψεις του Βενιαμίν Φραγκλίνου τον 18ο αιώνα.

– Το διχτυωτό αλεξικέραυνο (κλωβός) είναι ένα πολύπλοκο σύστημα που βασίζεται στο έργο των Faraday και Mellsens τον 19ο αιώνα.

– Το τεντωμένο συρμάτινο αλεξικέραυνο χρησιμοποιείται ευρέως για την προστασία των εναέριων γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας: είναι το μεταλλικό καλώδιο που στερεώνεται πάνω από τα αγώγιμα καλώδια.

Πως να εγκαταστήσετε ένα αλεξικέραυνο;
Πρέπει πρώτα να γίνει ανάλυση κινδύνου κεραυνού, η οποία θα καθορίσει εάν ένα σύστημα προστασίας είναι απαραίτητο και ποιο επίπεδο προστασίας απαιτείται.

– Αυτές οι μελέτες προσφέρονται από εξειδικευμένα γραφεία σχεδιασμού τα οποία είναι πιστοποιημένα κατά Qualifoudre στη Γαλλία.

– Στη συνέχεια, μια τεχνική μελέτη καθορίζει τον αριθμό και τη θέση του/των αλεξικέραυνου(ων).

– Το αλεξικέραυνο πρέπει να τοποθετηθεί στο ψηλότερο σημείο του κτιρίου.

– Στη συνέχεια, το αλεξικέραυνο πρέπει να συνδεθεί με το έδαφος, με τουλάχιστον δύο μεταλλικά καλώδια.

– Κάθε σύνδεση γείωσης πρέπει να μετράται με μια συγκεκριμένη συσκευή (Ωμόμετρο).

– Η αντίσταση γείωσης πρέπει να είναι μικρότερη από 10 ohms.

– Οι δύο συνδέσεις γείωσης πρέπει να συνδέονται με υπόγειο καλώδιο (βρόχος γείωσης).

– Το σύστημα αντικεραυνικής προστασίας μπορεί να συμπληρωθεί με έναν μετρητή πληγμάτων που θα σας επιτρέψει να γνωρίζετε πόσες φορές έχει χτυπηθεί το αλεξικέραυνο από κεραυνό.

Email: info@stampoulidis.gr
Support: (+30)23850.23194