De feiten over bliksem

9 februari 2011

Het weer

Bliksem en zeiljachten

Onweer is een plotselinge elektrische ontlading, waarneembaar door een lichtflits en een rommelend geluid. Deze ontlading vindt plaats tussen een onweerswolk en de aarde.
De bliksem is een korte elektrische ontlading tussen wolk en aarde of tussen wolk en wolk. Het is een van de moeilijkste zaken voor de wetenschap. Het is nog steeds niet duidelijk hoe de lading in de wolk wordt gerangschikt, voordat voldoende lading via een ontladingskanaal wordt ontladen.

 

Onweerswolk

Doordat de zon de aarde verwarmt wordt de lucht warmer. Warme lucht zet uit, wordt daardoor lichter en begint te stijgen naar hogere, koudere luchtlagen. Daar condenseert de lucht en kan niet verder stijgen. Daarom groeit een onweerswolk aan de bovenkant in de breedte en krijgt hij z’n aambeeldvorm (Cumulonimbuswolk).
Door stijging ontstaan verschillende gebieden met lading. Boven in de top van het aambeeld is een enorme spanning opgebouwd tussen verschillende dicht op elkaar liggende luchtlagen.
Ook halverwege en aan de wolkenbasis is zo een eigen elektrische lading aanwezig. Door een soort kortsluiting ontstaat in de wolk een elektrisch pad van de top naar de wolkbasis. Dit nemen we waar als het oplichten van de wolk vlak voor een ontlading.
Nadat in de wolk de interne ontlading is geweest, gaat het heel snel. Vanuit de “hot spot” zoekt een voorontlading een weg omlaag. Dit gaat soms vertakt, soms vrij direct omlaag. Als dit kanaal 20 tot 100 meter boven de aarde is, ontstaat door de opgebouwde spanning vanaf de andere kant ook een kanaaltje (vangonlading). De afstand is nu klein genoeg om kortsluiting te maken. De hoofdontlading volgt de ontstane route (100.000 km/sec). Vaak vinden langs het kanaal zeer snel meerdere ontladingen plaats, die wij echter als een lichtflits waarnemen.

 

Temperatuur en snelheid

In een bliksemkanaal loopt de temperatuur op tot 30.000 graden Celsius. Dit is gemeten gedurende een miljoenste seconde. Een bliksem heeft de snelheid van 10 tot 30 procent van de lichtsnelheid (300.000 km/sec). De opwaartse vangontlading is “traag”. Die legt 300 kilometer per seconde af.

Spanning en stroomsterkte
De spanning in een bliksemflits kan oplopen tot 1.000.000 volt. De stroomsterkte varieert van 100 tot 600.000 Ampère.

 

Maar hoe bescherm je zelf en het schip tegen al dit geweld?

Aan een metalen schip hoef je niet veel te doen. Een metalen schip kan als een ‘kooi van Faraday’ worden beschouwd. Binnen bent u relatief veilig, maar blijf wel uit de buurt van elektrische apparatuur. Sluit alle luiken, schuifdak en blijf binnen.
Schepen met een romp van hout of kunststof kan men wel degelijk problemen verwachten als de bliksem inslaat. Als de aluminium mast bovenop de kajuit is gemonteerd en er is geen metalen geleider naar het water aanwezig, dan zoekt de bliksem zelf zijn weg naar het water en kan dwars door de romp gaan met alle gevolgen van dien.

De eerste vraag is, heeft het zeiljacht een kiel of is de rompvorm zo, dat het metaal in romp zelf zit, (voorbeeld bij S-spant jachten) ?

Om geen schade te hebben, moet deze weg in z’n geheel een goede elektrische verbinding vormen. Zorg dat de mast d.m.v. dikke draden uiteindelijk verbonden is, met de kiel. Ook is het verstandig om de zij- voor en achterstagen via de wandputtingen d.m.v. kabels te koppelen met de kiel.
Hierdoor ontstaat een kooi van Faraday, waardoor het ook relatief veilig is voor de mens.

Indien geen kiel aanwezig is, maar metaal in de romp, dan heeft het niet zoveel zin om dit metaal te koppelen.
Er bestaat een kans dat de bliksemstroom via dit metaal door de romp naar het water slaat, met als gevolg een lekkage. Er zijn zeiljachten gemaakt waar koperen platen op de huid zijn gemonteerd, welke als aarding dienst doet.

Een alternatief is vanaf de zijstagen, voor- achterstag te verbinden met water.
Een startkabel van 35mm2 (diameter van 8 mm) is voldoende, die ongeveer 2- 3 meter in het water hangen. De verbinding moet goed zijn, dat is bijvoorbeeld een kabel waar een kabelschoen op zit, die vervolgens onder een M8 bout bevestigd is.
Voor het bevestigen van een kabel op een stag, zijn daar speciale zogenaamde moerklemmen voor in de handel.

Bescherming van apparatuur kan d.m.v. specifieke overspanningafleiders welke in de kabels moet worden aangebracht die uit de mast komen. Deze overspanningafleiders moeten geaard worden op de kiel.
Een alternatief is, om een contra-stekker te maken, waarbij alle contacten geaard zijn op de kiel. Bij onweer moet men de stekkers uit de apparatuur halen en deze aansluiten op de geaarde contrastekkers.

Bron vermelding: Schaapbliksem
De bliksem vraagbaak
Vereniging voor weerkunde en klimatologie
Vondeling inspectietechniek & training
Dagblad v.h.Noorden

Met dank aan René Dubois

Geen reacties.

Beantwoorden