Διδακτικά Βιβλία του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου

Αναζήτηση

Βρες
Εμφάνιση

1. Η αστραπή

Η αστραπή είναι μια γιγαντιαία εκφόρτιση, στη διάρκεια της οποίας αλληλοεξουδετερώνονται αντίθετα φορτία. Η εκφόρτιση μπορεί να γίνει μεταξύ νεφών ή μεταξύ νέφους και του εδάφους. Τα φορτία συσσωρεύονται εξαιτίας της κίνησης των σταγονιδίων, η οποία προκαλείται από τα ρεύματα αέρα που δημιουργούνται στα σύννεφα, ιδιαίτερα όταν είναι καταιγίδα. Η τριβή που δημιουργείται από τους ανέμους στο εσωτερικό ενός σύννεφου μπορεί να αποσπάσει ηλεκτρόνια από τα σταγονίδια του νερού και από τους κρυστάλλους του πάγου, και έτσι να δημιουργηθεί ένα πλεόνασμα φορτίου. Για να δημιουργηθεί αυτή η ηλεκτρική εκκένωση, πρέπει να υπάρχει διαφορά δυναμικού εκατοντάδων εκατομμυρίων Volt. Σε κάθε αστραπή απελευθερώνεται ενέργεια περίπου 360 εκατομμύρια Joule. Υπολογίζεται ότι εκατό αστραπές χτυπούν το έδαφος της γης κάθε δευτερόλεπτο Στην περίπτωση που το κάτω μέρος ενός σύννεφου φορτίζεται αρνητικά, στην επιφάνεια του εδάφους επάγονται θετικά φορτία και, εφόσον η τάση είναι αρκετά υψηλή, ξεσπάει ηλεκτρική εκκένωση. Το φαινόμενο είναι πολύπλοκο. Συχνά δημιουργούνται σύντομα ρεύματα ηλεκτρονίων, που κινούνται προς το έδαφος μέσα από την ίδια ιονισμένη στήλη αέρα. Το ολικό φορτίο που μετακινείται είναι εξαιρετικά μικρό-μερικά, μόνο, Coulomb. Το φως που εκπέμπεται προκαλείται από θερμοκρασίες της τάξης των 30 000 K στο ιονισμένο ρεύμα, που κινείται προς το έδαφος. Ο θόρυβος που ακούμε παράγεται από την ξαφνική εκτόνωση του αέρα που περιβάλλει τη φωτεινή λωρίδα. Δεν υπάρχουν τρόποι, για να αποφευχθούν οι αστραπές. Υπάρχουν, όμως, τρόποι προστασίας από την καταστρεπτικότητά τους. Τα αλεξικέραυνα, που επινοήθηκαν από τον Benjamin Franklin, χρησιμοποιούνται συχνά για την προστασία κτιρίων που είναι κατασκευασμένα από μη αγώγιμα υλικά. Είναι μεταλλικές ράβδοι με οξύτατα άκρα, που είναι στρατηγικά τοποθετημένες πάνω από τα υψηλότερα μέρη των κτιρίων. Τα άλλα άκρα των ράβδων είναι γειωμένα. Εάν ξεσπάσει αστραπή, οι ράβδοι λειτουργούν ως ένας καλός αγώγιμος δρόμος του φορτίου προς το έδαφος. Στα σύγχρονα κτίρια που διαθέτουν μεταλλικό σκελετό ο αγώγιμος δρόμος για το έδαφος προσφέρεται από τον ίδιο το σκελετό, εφόσον βέβαια αυτός είναι γειωμένος. Οι κεραίες της τηλεόρασης δεν προστατεύουν τα κτίρια από τις αστραπές, ακόμα και εάν φέρουν σύστημα προσέλκυσης των αστραπών.

Ο Benjamin Franklin έκανε σημαντικές ανακαλύψεις για το στατικό ηλεκτρισμό κατά τον 17ο αιώνα. Απέδειξε ότι τα αλεξικέραυνα εκφορτίζουν τα σύννεφα. Η τεχνική του περιλάμβανε το πέταγμα αετών κάτω από σύννεφα καταιγίδων, πράγμα εξαιρετικά επικίνδυνο. Μην το δοκιμάσετε.