سیستمهای صاعقه گیر

صاعقه و یا همان آذرخش از تخلیه الكتروستاتیكی میان ابر و زمین به وجود می آید به طوریكه همین تخلیه الكتریكی نور و صدا تولید می كند . پیش از ایجاد رعد و برق ابر ها طی فرایند هائی به شدت باردار می شوند. از میان ابرهای موجود در آسمان كه هر كدام با توجه به مشخصات ویژه ای نام گذاری شده اند به ابرهای كومولونیمبوس كه موثر در پدید آمدن صاعقه هستند اشاره می كنیم . ابرهای كومولونیمبوس گاهی با ارتفاع 18 كیلومتر و عرض چندین كیلومتر هم ظاهر می گردند. براساس فعل وانفعالات موجود در آسمان و وزش بادها كه موجب حركت این ابرها می شود،طی مراحلی ،ذرات آب موجود بار منفی یافته و ذرات یخ دارای بار مثبت شده به این ترتیب لایه های زیرین ابر شامل بارهای منفی شده و در بخش های فوقانی ابر بارهای مثبت متمركز می شوند.می توان یك خازن بزرگ را متصور شد كه یك جوشن آن ابر و جوشن دیگر زمین و عایق آن هوا می باشد . القای الكترومغناطیسی موجب تجمع بارهای مثبت بر روی سطح زمین در زیر سایه ابر مذكور می گردد. در چنین حالتی پتانسیل الكتریكی ابر نسبت به زمین افزایش یافته كه این اختلاف پتانسیل بین ابر و زمین به 10 تا 100 میلیون ولت می رسد . میدان الكتریكی حاصل از چنین اختلاف پتانسیلی می تواند هوا را با آنكه در حالت عادی نارسانا ست در یك مسیر خاص یونیزه و آن را به رسانا تبدیل كند. به محض آنكه چنین مسیری از مولكول های یونیزه رسانا از ابر تا زمین ایجاد شود . بار های الكتریكی به طرف هم حركت می كنند و در عرض یك ده هزارم ثانیه جریان و حشتناكی در حدود 30 هزار آمپر از هوای یونیزه می گذرد اما هر جریان ضمن عبور از یك ماده با مقاومت اتم های آن روبرو میشود و این مقاومت بخشی از انرژی الكتریكی را به گرما تبدیل می كند با استفاده از اصول ابتدایی الكترومغناطیس می توان حرارتی را كه در اثر آن ایجاد می شود تخمین زد . یك جریان پیشرو از الكترونها با حركتی (اصطلاحا )نردبانی شكل از ابر به سوی زمین سرازیر می گردد(leader downward)،به این ترتیب كانال اولیه صاعقه شكل می گیرد . این جریان با ولتاژ10 میلیون ولت توان گرمایی در حدود 100میلیارد وات دارد .چنین توانی حتی در مدت زمان ناچیز یك ده هزارم ثانیه می تواند گرمایی حدود 10 میلیون ژول ایجاد كند . این گرما با عث می شود دمای هوا در مسیر صاعقه به30 هزار درجه سانتیگراد برسد .تغییر ناگهانی دما از 300 درجه كلوین به 30 هزار درجه كلوین حجم هوا را 100 برابر می كند و این یعنی یك انفجار واقعی ، انبساط سریع و شدید هوا كه این پدیده یك موج ضربتی در هوای اطراف ایجاد می كند . این موج با سرعت صوت و به شكل تندر یا رعد به گوش شما می رسد . این از بخش صوتی ماجرا ، اما گرمای ایجاد شده غیر از انبساط بلاهای دیگری هم سر ملكول های هوا می آورد . از طرف دیگر در صاعقه جریان شدیدی از هوا می گذرد آن را گرم می كند و به تابش وا می دارد . تابشی كه یك مسیر نورانی بین ابر و زمین ایجاد می كند . ملاحظه خواهید كرد كه اگر هوا نبود رعد و برق هم اتفاق نمی افتد . هوای اطراف كانال كاملا یونیزه گشته و این پلكان كه طول شاخه های آن گاهی به 50 متر هم می رسد، بار زیادی را در نوك پیكان با خود حمل كرده و موجب افزایش شدت میدان الكتریكی جو و شكست مقاومت عایقی هوا می شود.سرعت حركت كانال نزدیك شونده به زمین بیش از300km/s است . با افزایش شدت میدان الكتریكی در سطح زمین ،یك جریان الكتریكی بالارونده (upward leader)از زمین به سوی ابر پیش می رود،پس از برخورد این دو پیكان به یكدیگر ،كانال جریان بسته شده وضربه اصلی صاعقه (return stroke)اتفاق می افتد، به این ترتیب برای خنثی شدن بار های ابر و زمین ،جریان بسیار زیادی در مدت كوتاهی در این كانال برقرار می شود. صاعقه در انواع گوناگونی اتفاق می افتد،متداولترین آنها (90%)از نوع صاعقه منفی نزولی و خطرناكترین آنها نوع مثبت صعودی است . حداكثر جریان صاعقه منفی چیزی حدود 35 KA می باشد. با توجه به روحیه ی بشردرعرصه ی كشف و ردیابی علل پدیده های طبیعی هیچ گاه قبل از یك تجربه شخصی و یارویداد حادثه ای به چیزی توجه نكرده و گاه با یك رویداد ساده به كشف واقعیتی بزرگ رهنمون گشته ، شا ید رهنمون مرحوم فرانكلین در سال نیز چنین بوده كه توسط یك میله ی هادی توانست صاعقه را هدایت نماید. باید بدانیم خسارات زیاد و مكرر ناشی از صاعقه امروز به حدی رسیده است كه توجه و راهكارهای جدی را می طلبد. جهت بهره مند شدن از روش های صحیح حفاظت باید علل به وجود آمدن صاعقه را دقیقا مطالعه كرد و آگاهی كامل از صدمات و آسیب های احتمالی از وقوع آن را داشت. با وقوع هر صاعقه ما با دو اثر ناشی از آن روبرو هستیم اثر اولیه (ضربه های مستقیم) و اثر ثانویه (میدان های الكترومغناطیسی). مطالعه ی محققان و استانداردهای جهانی موجود امكان طراحی های مناسبی را جهت ساخت تجهیزات حفاظت در مقابل ضربه مستقیم و تجهیزات حفاظت در مقابل میدان های الكتریكی مغناطیسی را فراهم كرده است. اصول قوانین EMCدر تمامی این طراحی ها رعایت گشته است. ساده ترین خسارتی كه از رویداد یك صاعقه تاكنون به گوشتان رسیده است ،تخریب یك ساختمان یا ایجاد حفره ای عظیم در زمین و مثالهایی از زمین قبیل می باشد. اما گروهی خود شاهد از بین رفتن یك كامپیوتر ویا وسایل الكترونیكی دیگر در منزل و چگونگی تخریب ن بوده اند.

پس می توان حفاظت در مقابل صاعقه را به دو دسته تقسیم كرد:

*حفاظت اولیه : شامل حفاظت از جلد خارجی ساختمان از برخورد ضربه مستقیم صاعقه

*حفاظت ثانویه: شامل حفاظت داخلی و تجهیزات در داخل ساختمان است ازاثرات ثانویه صاعقه

منبع : سايت پاسارگارد